生态护坡设计在水利工程中的实践研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：张招娣（1994），女，汉族，河南上蔡人，本科，助理工程师，研究方向为水利工程设计。-125-生态护坡设计在水利工程中的实践研究 张招娣 河南省水务规划设计研究有限公司漯河分公司，河南 漯河 462000 摘要：摘要：随着经济的快速发展和城市化进程的加速，传统水利工程建设往往注重工程的安全性和经济效益，而忽视了生态环境保护的重要性，引发一系列生态环境问题，为了解决这些问题，生态水利工程应运而生。生态护坡作为生态水利工程的重要组成部分，具有防止水土流失、提高工程安全性、促进生态环境恢复和改善等多重功能。鉴于此，本文系统论述传统的水利工程建设问题的原因、影响、解决对策，针对生态护坡设计在水利工程中的实践应用展开详细分析，为进一步提高水利工程环保效能奠定坚实基础。关键词：关键词：生态护坡；设计方式；水利工程；建设现状；实践应用 中图中图分类号：分类号：TV8 生态护坡设计是一种强调生态环境保护与工程安全性相结合的护坡设计理念，通过使用生态材料和植被，增加护坡结构的稳定性和抗冲刷能力，防止水土流失，在满足工程要求的同时，最大程度减少对生态环境的破坏。生态护坡设计注重生态系统的整体性和长期性，旨在实现护坡工程与生态环境的协调发展，提高水利工程的综合效益。积极研究生态护坡设计在水利工程中的实践应用，能够为全面实现生态环境保护、防止水土流失、提高工程安全性、促进生态恢复和改善、提升景观价值献计献策，推动水利工程向更加生态化、可持续化的方向发展，实现人与自然的和谐共生。1 传统的水利工程建设现状 1.1 破坏河流生态系统 传统水利工程建设中，过度强调了灌溉、排水、蓄水和调水等目标，忽视了对生态系统的影响评估和保护，在工程设计和实施中，往往优先考虑了水资源利用效率、灾害防治等目标，而忽视了对生态环境的保护和恢复，导致河流生态系统的破坏；水利工程建设过程中，河流进行堤围、筑坝、引水渠道等基础设施建设会破坏河流原有的生态格局和生物多样性，相关干预措施改变了河道的水文特征和水生态系统，导致河流生物栖息地丧失、水质变差、水体流动性下降等问题。河道被筑坝堵塞、河水受到了污染，大量的生态环境被破坏，影响到了水体的水质和生物多样性，重要的湿地和栖息地被破坏，造成生态系统的破坏和物种的灭绝，河流的水资源减少和水质恶化可能直接影响到周边地区的居民生活用水和农业灌溉用水，同时，引发自然灾害，如洪涝、干旱等问题，对当地的生产、生活和经济造成严重影响1。对此，应采取生态修复措施，包括恢复河道生态系统、改善鱼类迁徙通道、保护湿地等，通过生态工程手段恢复和重建河流的自然生态系统，提高河流的生态可持续性，在水利工程建设中，应当重视生态环境保护，采取生态友好型设计理念和措施，如选用可溶性坝、生态通道设计、植被保护等，保护和维护河流的生态平衡。1.2 水质恶化 在建设过程中，会产生工地污染、废弃物排放等，如建筑材料生产过程中的废水和固体废弃物、施工过程中的粉尘等，这些排放和废物对水质构成了直接威胁，加剧了水质的恶化；人类活动引入了大量的化学物质、农业和工业废水、农药、化肥等污染物质，这些物质直接或间接地流入河流，使水质受到污染，影响水体的生态平衡和健康。污染物质在水体中的积累可能导致水质恶化，直接影响到了居民的生活饮用水和农业灌溉水质，恶劣的水质不仅可能导致人们患病，还可能对农作物产量和质量产生负面影响，严重影响到当地居民的健康和生活质量，引发藻类大量繁殖、水体富营养化等问题，严重影响到水生态系统的稳定性和功能2。对此，应加强对工业废水和生活污水的处理，建立完善的污水处理设施和体系，确保排放的废水经过科学处理达标排放，减少对河流的污染，强化水质监测，实时监测水质状况，及时发现问题并采取相应措施，优化农业面源污染防治工作，通过合理施中国科技期刊数据库 工业 A-126-肥、耕作方式，推广农业有机化、生态农业等模式，减少农业活动对水体的污染，控制农业面源污染的产生和流入河流的程度。1.3 生物多样性下降 根据传统水利工程设计和建设的需要，涉及堤围、河道疏浚、筑坝和引水渠等措施，这些干预和改造严重破坏了河流的自然生态系统，打破了原有的水文格局，影响了生态平衡，如筑坝截断了河流的自然流动路径，阻碍了鱼类等水生生物的迁徙和繁衍，导致生物多样性减少；传统水利工程所产生的排放物、化学物质和废弃物等污染物质直接或间接地流入河流，加剧了水体污染，影响了河流的生态环境，水体受到污染和改变后，原本在此生活繁衍的生物种类可能无法适应环境变化，导致生物多样性下降。生态系统的破坏和生物多样性的减少，会导致河流生态系统内部相互依存的生态平衡受到破坏，使部分物种数量锐减或灭绝，生态系统的脆弱性增加，降低其自我修复和抵御外界干扰的能力，随着生物多样性的下降，生态系统功能退化、水体水质下降、渔业资源减少等问题，影响到当地社会经济发展和人类的生活品质3。对此，应采取生态修复措施，如恢复河道原貌、改善鱼类迁徙通道、保护湿地等，通过生态工程手段重建和修复受损的水域生态系统，提升水域生态环境的适宜程度，促进水域生物多样性的恢复，在水利工程建设中应注重生态保护，采用生态友好型设计理念和技术，如设立鱼道、梯级利用水坝、选择可溶性堤坝等措施，减少对水域生态系统的破坏，保障水域生物多样性的维持。2 生态护坡设计在水利工程中的实践应用 2.1 植被护坡 生态护坡中的植被护坡是指在护坡表面种植不同类型的植被，稳固土壤、增强坡面抗冲蚀能力，并提高生态环境质量，通常采用具有较强抗逆性的植物，如草本植物、灌木或乔木等，根系发达、生长茂盛，能够有效地抵御水土流失和护坡松动4。植被护坡不仅仅是简单的种植植物，还包括其他生态工程措施的结合，如草网植草、土工布覆盖等，草网植草技术是在施工过程中，在护坡面上铺设草网，填充土壤，并在上面播种植物，使其生长扎根，形成坡面植被覆盖，土工布覆盖则是在护坡表面铺设土工布，并在其上种植植被，防止土壤流失，这些生态工程措施与植被相结合，提供了额外的保护和支持，加强了护坡效果，加速了植被生长，提高护坡的稳定性和耐久性。2.2 土壤生物工程 土壤生物工程是指利用土壤微生物、植物等生物因素进行土壤修复、加固护坡等技术，通过引入土壤微生物（如细菌、真菌）或植物，促进土壤的结构稳定和生物多样性，提高土壤的抗冲蚀性和抗侵蚀能力，这些微生物和植物能够促进土壤团聚力的增强，增加土壤的稳定性，形成较为牢固的土壤结构，减少水土流失，土壤生物工程通过植物的根系和微生物的作用，促进土壤的固结和养护，达到了保护坡面和防止土壤侵蚀的目的5。利用特定植物的根系对土壤进行约束、稳固和护坡，通过种植具有发达根系和强壮抗风性的植物，如柳树、麦草等，其根系可以深入土壤，锁定土壤颗粒，增强土壤的稳固性，防止坡面的滑坡和侵蚀，有效地保护坡面和土壤，减少水土流失，提高土壤的抗冲蚀性。2.3 绿色挡土墙 绿色挡土墙是指在护坡表面建造的结构，通常由生态袋、植物和土壤等构成，在护坡表面搭建生态袋结构，填充土壤，并在生态袋中种植适宜的植物，植物的根系和土壤一起形成了一道绿色的护坡墙面，通过植物的根系和土壤的结构稳定性，增强了坡面的抗冲蚀能力和稳定性，能够有效地保护坡面，防止水土流失，同时具备了生态美观性和环境友好性6。绿色挡土墙常常采用生态工程结合的方式进行设计和施工，如在植被覆盖挡土墙的建造过程中，结合其他生态工程技术，如土工布、草网植草等，土工布覆盖可以进一步增强挡土墙的稳定性，防止土壤流失，起到保护和固结土壤的作用，草网植草技术则有助于加速植被覆盖的生长速度，提高植被覆盖挡土墙的稳定性和耐久性。2.4 生态袋护坡 生态袋通常采用环保材料如特殊编织袋或者生物降解材料制成，具有一定的韧性和透水性，在施工过程中，将这些生态袋按照设计要求铺设于坡面上，并填充土壤或其他填充物，填充物可以选择适宜的土壤、砾石、碎石等，并掺入一定比例的有机物质，利于植物生长，填充土壤时需适度压实，保证生态袋的稳定中国科技期刊数据库 工业 A-127-性和坡面的整体坚固7。在生态袋护坡的填充过程中，可以设置适宜的植物种植孔洞，选择耐旱、抗逆性强的植物进行种植，这些植物的根系能够在生态袋内扎根，增强坡面的稳定性和抗冲蚀能力，起到固土保水的作用，种植后，需要进行充分的养护和管理，如定期浇水、施肥、修剪等，促进植物生长和根系的发育，加固护坡结构。2.5 石块护坡 在石块护坡的设计中，一般选择坚硬、形状规整、质地坚固的石块或者石子，在护坡施工中，将这些石块按照设计要求堆砌或嵌入于坡面，并根据坡度和护坡需要进行固定，确保石块能够有效地抵御水流冲刷和土壤侵蚀，根据需要，可以选择不同规格和形状的石块，进行错台堆砌或搭接，增加护坡的稳定性和美观度8。为了提高石块护坡的生态性和环保性，可以在石块间隙或周围种植适宜的植物，这些植物的根系能够锚固土壤，增加坡面的稳定性，起到美化和保护作用，减缓水流速度，减少水土流失，改善护坡的生态环境，在植被的选择上，需要考虑植物的适应性和生长习性，保证植物在这样的环境下能够良好生长，并能与石块结构协调统一。2.6 生态混凝土护坡 生态混凝土护坡是利用特殊配方的混凝土材料进行护坡构筑，在生态混凝土护坡的实践应用中，需要设计并调配特定配比的混凝土，通常会添加生态环保型的添加剂，如特殊的矿渣、石粉、矿粉等，减少水泥的使用量，提高混凝土的环保性和抗渗性，在坡面进行模板安装和混凝土浇筑，施工时需注意坡度和护坡结构的稳固性，确保混凝土护坡的整体结构牢固可靠9。为了提高混凝土护坡的生态性，可以在施工过程中结合生态要素，如在混凝土护坡表面设置植被种植孔或凹槽，以便种植适宜的植物，这些植物能够在混凝土表面生长，通过植物的根系固定土壤，增强护坡的稳定性，减少水土流失，在混凝土的表面处理方面，采用特殊的工艺处理，增加护坡的粗糙度和附着力，辅助植物生长并提高生态性。2.7 多层防护护坡 多层防护护坡通过层层叠加、组合不同的材料或构造形式来构筑护坡结构，增强护坡的稳定性和抗冲蚀性，将不同的防护材料或结构相互组合，形成多层次的防护体系，如底层可以采用混凝土或砾石等坚固材料作为主体支撑，中层可以使用生态袋、土工布等结构物，最表层则可以种植植被或应用覆盖材料，层层叠加的结构能够有效地减缓水流速度，增加护坡表面的粗糙度，降低水土流失的风险，提高护坡的稳定性10。在多层防护护坡的设计中，还需要结合生态环境因素，合理选择植被种类、引入生态要素，提高护坡的生态性和环保性，如在多层防护护坡的最表层，选择适宜的植被进行种植，植物的根系能够固定土壤，增加护坡的稳定性，根据不同的地理环境和工程要求，还可以结合生态袋、绿色挡土墙等生态护坡技术，形成多元化的护坡体系，提高整体的护坡效果。3 结束语 通过对生态护坡设计在水利工程中的实践研究，发现其具有显著的生态效益和工程效益，生态护坡不仅能有效防止水土流失，提高工程安全性，还能促进生态环境恢复和改善，提升水利工程的综合效益。未来在水利工程建设中，应进一步推广应用生态护坡设计，加强相关研究和技术创新，不断完善设计理念和技术方法，为实现水利工程的可持续发展和生态文明建设作出更大贡献。参考文献 1朱冠霖,阮腾腾,杨义亮.基于水利工程水土保持中的生态护坡设计研究J.中文科技期刊数据库(引文版)工程技术,2022(8):49-51.2 高营 利.水 利工 程水土 保 持中 的生 态护 坡设计 研 究 J.中文 科技 期刊 数 据库(引 文版)工程技术,2021(7):22-24.3尹入成.浅析水利工程水土保持中的生态护坡设计J.建筑建材装饰,2022(15):33-35.4钟军鹏.水利工程水土保持中的生态护坡设计分析J.河北农机,2021,7(10):138-140.5梁颖.水利工程中的河道生态护坡施工技术研究J.魅力中国,2021(34):107-109.中国科技期刊数据库 工业 A-128-6杨俊山.生态护坡施工技术在水利河道工程中的应用J.水利电力技术与应用,2023(10):38-40.7汤诚睿.生态水利设计在城市河道治理工程中的应用研究J.水电水利,2022,6(4):128-130.8赵慧娟.水利工程中河道生态护坡施工技术J.华东科技:综合,2021(1):20-22.9徐贵来.水利工程水土保持中的生态护坡设计方案J.工程技术研究,2021(6):21-23.10孙淑华.水利工程中的河道生态护坡施工技术研究J.现代工程科技,2023(7):82-84.