王凱浩 張靜文

生態(tài)護(hù)坡,就是綜合考慮 “水安全、水環(huán)境、水資源、水景觀”各方面的協(xié)調(diào),在滿足防洪、排澇等需求的同時,充分考慮生態(tài)效應(yīng),將河堤由過去的混凝土構(gòu)筑物改造成適合生物生長的水體、土體、植物(或生物)相互涵養(yǎng)的仿自然狀態(tài)的護(hù)坡[1]。

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,新型材料和新技術(shù)必將應(yīng)用到河道護(hù)坡和護(hù)岸結(jié)構(gòu)改造。在國內(nèi)和國外相繼出現(xiàn)了一批用于生態(tài)方面的材料和技術(shù),如植被草、水力噴播植草技術(shù)、土工材料綠化網(wǎng),植被型生態(tài)混凝土等等。

1 工程現(xiàn)狀

滏陽河為子牙河流域兩大支流之一,發(fā)源于河北省磁縣。滏陽河歷史上水量豐沛,曾是重要的行洪和航運河道。20世紀(jì)中葉,上游支流先后修建多座大中型水庫工程,下游開挖了滏陽新河和子牙新河,洪水有了獨立入海通道,流域防洪能力得到很大提高。但隨之入滏陽河下游的水量急劇減少,特別是20世紀(jì)80年代以來,海河流域出現(xiàn)連續(xù)枯水年,滹滏地區(qū)產(chǎn)流量減小,河道航運功能隨之喪失,兩岸堤防破損嚴(yán)重,特別是衡水市附近,受城區(qū)建設(shè)的影響,堤防已經(jīng)支離破碎,部分河段灘地被嚴(yán)重侵占,河道過水能力減小。

2009年3月,滏陽河綜合整治工程開始啟動,該工程是衡水市政府提出的 “大衡水”計劃的核心內(nèi)容之一。所謂 “大衡水”計劃,即全力打造 “一湖、一州、一城”,形成以衡水湖休閑度假區(qū)為主體,以冀州歷史文化古城、滏陽河現(xiàn)代都市娛樂為兩翼的城市發(fā)展格局。滏陽河綜合整治工程為 “一城”的核心內(nèi)容,河道整治后將從根本上改善河道兩岸的城區(qū)環(huán)境,有利于沿河兩岸土地資源的整合及有序開發(fā),促進(jìn)城市建設(shè)及經(jīng)濟發(fā)展。

本次滏陽河河道治理位于衡水市區(qū)內(nèi),治理長度13.75km,治理目標(biāo)為滿足排瀝要求的景觀河道,因此堤岸防護(hù)方案設(shè)計應(yīng)與景觀設(shè)計相結(jié)合,應(yīng)以人與自然的和諧為目標(biāo),在確保防洪安全的同時,形成改善水環(huán)境、營造水景觀、修復(fù)水生態(tài)的治水理念,充分利用河道水系的資源功能、環(huán)境功能、生態(tài)功能,使堤岸及河道整治達(dá)到 “堤固、水清、岸綠、景美、游暢”的要求。

針對以上要求,選取了以下3種護(hù)坡類型:框格混凝土植草護(hù)坡(人字框格護(hù)坡、菱形框格護(hù)坡、拱形框格護(hù)坡)和連鎖塊護(hù)坡、生態(tài)磚(六角空心形)護(hù)坡,各段防護(hù)型式也可根據(jù)現(xiàn)場施工情況做相應(yīng)的調(diào)整。

2 護(hù)坡類型

2.1 框格混凝土植草護(hù)坡

框格混凝土植草護(hù)坡是指將預(yù)制的形狀不同的混凝土砌塊鋪設(shè)于坡面形成框格,在框格內(nèi)回填客土,然后在框格內(nèi)植草而形成的一種護(hù)坡與綠化相結(jié)合的技術(shù)[2]。其植草措施可以改善周邊生態(tài)環(huán)境,恢復(fù)已破壞的植被,降低噪聲和光污染,凈化大氣,促進(jìn)有機污染物降解,增強景觀效應(yīng)。與傳統(tǒng)混凝土板相比,施工現(xiàn)場條件要求低,砌塊面積小,維修更換簡單,易于適應(yīng)堤身沉陷和坡度變化;與砌石相比,貨源穩(wěn)定,規(guī)格統(tǒng)一,外形美觀,對石料缺乏地區(qū)是一種先進(jìn)的替代工藝技術(shù)[3]。

在構(gòu)思和設(shè)計護(hù)坡的平面形狀時,基本上以徐緩曲折的形狀為主,這一點十分關(guān)鍵[4]。在滏陽河綜合整治工程中共采用以下3種框格護(hù)坡類型。

2.1.1 人字框格護(hù)坡

本型式護(hù)坡每2m一聯(lián)。一聯(lián)中設(shè)計了 A、B、C、D共4種預(yù)制混凝土構(gòu)件。A構(gòu)件一塊寬40cm,長171cm,坡內(nèi)厚10cm,兩側(cè)高出土坡6cm,形成凈寬24cm小排水簸。B構(gòu)件一塊寬30cm,坡內(nèi)厚10cm,坡下側(cè)高出土坡6cm,一聯(lián)中兩塊B構(gòu)件形成人字形骨架,把植草土坡上沒滲完的雨水沿人字形小坎入 A構(gòu)件的小排水簸中順坡而下。C構(gòu)件一塊寬8cm,長160cm,高16cm,其中高出混凝土護(hù)肩6cm。起緩沖沿坡肩的雨水流速,保護(hù)植草的土坡,把坡肩雨水分向兩側(cè)的A構(gòu)件的小溝中。D構(gòu)件一塊寬40cm,坡內(nèi)厚10cm,兩側(cè)高出土坡6cm,長度不一,形式基本同A構(gòu)件,詳見圖1。

圖1 人字框格護(hù)坡(單位:cm)

該類型護(hù)坡的優(yōu)點:施工簡便,外形美觀,而且混凝土構(gòu)件形成骨架防護(hù)了土坡,又把較大的雨水及時排除而不至于沖壞坡身。單組體量較大,在綠化中對植物的種植要求和植物品種選擇都可以放寬,骨架內(nèi)可植草、花及低矮的灌木等,起到生態(tài)防護(hù)及美化環(huán)境的效果。

2.1.2 拱形框格護(hù)坡

本型式護(hù)坡每1.5m一聯(lián),一聯(lián)中設(shè)計了A、B、C、D共4種預(yù)制混凝土構(gòu)件。A構(gòu)件一塊寬40cm,長162cm,坡內(nèi)厚10cm,兩側(cè)高出土坡6cm,形成凈寬24cm的小排水簸。B構(gòu)件一塊寬8cm,長110cm,高16cm,其中高出混凝土護(hù)肩6cm,起緩沖沿坡肩的雨水流速,保護(hù)植草的土坡,把坡肩雨水分向兩側(cè)的A構(gòu)件的小溝中。C構(gòu)件為一塊圓拱結(jié)構(gòu),寬30cm,坡內(nèi)厚10cm,坡下側(cè)高出土坡6cm,把植草土坡上沒滲完的雨水沿拱形小坎入A構(gòu)件的小排水簸中順坡而下。D構(gòu)件一塊寬40cm,坡內(nèi)厚10cm,兩側(cè)高出土坡6cm,長度不一,形式基本同 A構(gòu)件。該護(hù)坡的防護(hù)原理及優(yōu)點同人字框護(hù)坡,只是型式有所變化,詳見圖2。

2.1.3 菱形框格護(hù)坡

圖2 拱形框架護(hù)坡(單位:cm)

本型式護(hù)坡設(shè)計了A、B共兩種預(yù)制混凝土構(gòu)件。A構(gòu)件為正十字型混凝土塊,邊長均為50cm,90°垂直交叉,寬8cm,坡內(nèi)厚9cm,兩側(cè)高出土坡1cm。B構(gòu)件一塊寬8cm,長44.1～36.1cm,高10cm,其中高出邊坡1cm,保護(hù)植草的土坡。該護(hù)坡類型形成網(wǎng)狀分布,對護(hù)坡的防護(hù)效果較好,只是單組尺寸較小,對植物材料的品種選擇和種植要求受到一定的限制,詳見圖3。

圖3 菱形框架護(hù)坡

2.2 連鎖塊護(hù)坡[5]

本型式護(hù)坡應(yīng)用于險工段,它獨特的自鎖性設(shè)計保證了每一塊的位置準(zhǔn)確并避免發(fā)生側(cè)向移動。采用這種獨特的聯(lián)鎖設(shè)計,鋪面在水流作用下具有良好的整體穩(wěn)定性;高開孔率滲水型柔性結(jié)構(gòu)鋪面能夠降低流速,減少流體壓力和提高排水能力,開孔部分一方面起到滲水、排水的作用,另一方面起到增加植被面積,美化環(huán)境的作用;按照國際通用的生態(tài)混凝土設(shè)計,在混凝土中添加了醋酸纖維等高分子物質(zhì),使混凝土自鎖塊在強度不變的情況下更有利于水生植物生根和水生動物繁衍,詳見圖4。

圖4 連鎖塊護(hù)坡

2.3 生態(tài)磚(六角形空心磚)護(hù)坡[6]

生態(tài)磚為六角形,對邊距為350mm,厚度100mm。該生態(tài)磚是由混凝土中加入了用高新技術(shù)進(jìn)行特殊制造并進(jìn)行染整處理的合成纖維制成的,使混凝土的各項強度與耐久性都有不同程度的改善,提高了承受荷載能力;用于黏合廢磚石骨料的水泥漿采用納米級聚合物進(jìn)行改性,增加了黏合強度;用新型的混凝土構(gòu)件成型機制成六角形混凝土板塊,鋪設(shè)穩(wěn)定性較好,滿足水利堤防工程的特殊要求,同時,板塊空隙率適合植物生長的需要。

由于它能使肥料緩釋、水分保留、高堿性水環(huán)境條件的改善得到有效解決。植物能在這種混凝土板塊上較好地生長。同時,它的顏色可以根據(jù)周圍環(huán)境進(jìn)行搭配和選擇,也可以拼成各種各樣的圖案,改變了混凝土材料灰黑的舊面孔,使堤防在夏天綠草如茵,冬季五彩繽紛,成為河道一道亮麗的風(fēng)景線。它實現(xiàn)了在混凝土上長草的愿望,較好地解決了堤防安全護(hù)砌與保護(hù)自然環(huán)境的矛盾,詳見圖5。

圖5 生態(tài)磚護(hù)坡

3 在實際應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

(1)衡水地區(qū)冬季寒冷干燥,全年溫差較大,水位變化也大,所以水位變化區(qū)應(yīng)用生態(tài)護(hù)坡材料應(yīng)慎重,必須保證生態(tài)護(hù)坡材料的耐久性滿足運行使用要求,適應(yīng)衡水的氣候特點。

(2)國產(chǎn)綠化混凝土構(gòu)件的內(nèi)芯無砂混凝土強度較低,易破損。在施工過程中應(yīng)注意保護(hù),精心施工,對于出現(xiàn)破損的構(gòu)件一律不得使用。

(3)河道治理工程在確定使用生態(tài)護(hù)坡材料前,應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)厮茨芊駶M足綠化的需要,草坡的維護(hù)、養(yǎng)護(hù)在經(jīng)濟上是否可行。在低投入、低養(yǎng)護(hù)或無養(yǎng)護(hù)情況下,邊坡草坪處于自生自養(yǎng)狀態(tài),要防止草坡退化問題。若草坡退化得不到解決,不僅造成重復(fù)建設(shè)、資金浪費,而且起不到邊坡綠化防護(hù)效果,最終可能會引起水土流失、坡面坍塌等許多不良后果。

4 結(jié) 語

該工程建成后,通過補水恢復(fù)河道蓄水功能,同時通過對河道兩側(cè)堤坡護(hù)岸、堤防、灘地的設(shè)計,建成沿堤景觀生態(tài)走廊。并充分利用廣闊的水面開發(fā)旅游項目,在河堤和水面之間,著眼于季相變化,科學(xué)性和藝術(shù)性相統(tǒng)一,喬、灌、花、草等植物合理配置,花掩河湖,綠映堤岸,使滏陽河成為一條健康、魅力和靈性的綠色生態(tài)帶。既美化了城市環(huán)境,又提高了生態(tài)效益。

[1] 趙廣琦,崔心紅,奉樹成,等.植物護(hù)坡及其生態(tài)效應(yīng)研究[J].水土保持學(xué)報,2007(12):61-63.

[2] 顏成國,張思平.“人”字形框格混凝土植草護(hù)坡施工技術(shù)在城區(qū)防洪工程建設(shè)中的應(yīng)用[J].吉林水利,2009(5):52-53.

[3] 胡時友.新型框格護(hù)坡的設(shè)計與實踐[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2000(6):117-119.

[4] 河川治理中心編.護(hù)坡設(shè)計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.

[5] 宋向?qū)?陳曙光.聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡砌塊的在水利工程中的推廣與應(yīng)用[J].湖南水利水電,2005(4):21-22.

[6] 段曉明,苗增健,劉連新,等.生態(tài)護(hù)坡應(yīng)用及護(hù)坡植物群落的選擇[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(31):15327-15329.