摘要:防洪工程利用生態(tài)護坡的形式保護堤防、河道是目前普遍采用的防護方式,同時這也是一項量大面廣的基礎(chǔ)設(shè)施工程,將生態(tài)護坡的工程功能及安全功能同等考慮,選擇和確立兼顧防洪、生態(tài)和經(jīng)濟的護坡方式。建設(shè)何種類型的防洪工程以及生態(tài)護坡工程應(yīng)該考慮到當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟情況,同時兼顧“尊重自然、恢復(fù)自然”的理念,使護坡工程與周圍環(huán)境融為一體。
關(guān)鍵詞:防洪工程;生態(tài)護坡;經(jīng)濟效益
隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)建設(shè)步伐的加快,城鎮(zhèn)水環(huán)境的政治已經(jīng)越來越被社會各界所重視,人們已經(jīng)由傳統(tǒng)的防洪、排澇的水利建設(shè)觀念轉(zhuǎn)向建設(shè)“安全、舒適、優(yōu)美”的水環(huán)境觀念。因此城鎮(zhèn)的防洪工程建設(shè)不僅要使堤岸發(fā)揮出水利工程的功效,而且要融入城鎮(zhèn)園林景觀、生態(tài)保護、建筑藝術(shù)等多種內(nèi)容。生態(tài)防護保護技術(shù)的建設(shè)也因此得到了人們的逐漸關(guān)注,并進行了一系列的深入研究與探索。
一、防洪生態(tài)護坡
生態(tài)護坡是以現(xiàn)代生態(tài)學(xué)原理作指導(dǎo),對因為工程建設(shè)而遭受生態(tài)破壞的邊坡,通過人工設(shè)計和恢復(fù)措施,在坡面構(gòu)建一個具有生長能力的功能系統(tǒng),通過生態(tài)系統(tǒng)的自支撐、自組織與自我修復(fù)等功能來實現(xiàn)邊坡的抗沖刷、抗滑動、邊坡加固以及生態(tài)恢復(fù),以達到減少水土流失、維持生態(tài)多樣性和生態(tài)平衡的目的。
生態(tài)護坡應(yīng)該具有以下幾個要素:第一,河道護坡滿足防洪抗沖的標準要求,要點是構(gòu)建能透水、透氣、生長植物的生態(tài)防護平臺。第二,河道護坡滿足邊坡生態(tài)平衡要求,即要建立良性的河坡生態(tài)系統(tǒng),由高大喬木、低矮灌木、花草、水草、動物鹽灘地等組成河坡立體生態(tài)體系。
生態(tài)護坡的一個關(guān)鍵是保持生物的多樣性,即保持有效數(shù)量的動植物組群,保護各種類型及多種演替階段的生態(tài)系統(tǒng)。營造一個健康的林草符合系統(tǒng),有利于邊坡生態(tài)正向演替,既能通過先鋒植物發(fā)揮水土保持的生態(tài)護坡功能,還能使得綠化邊坡長期生態(tài)系統(tǒng)的平衡,是人們模擬自然所要達到的較高目標。
二、生態(tài)護坡形式
生態(tài)護坡最重要的特征就是恢復(fù)河流天然屬性,應(yīng)該盡量的選擇天然組合材料。天然材料產(chǎn)生于自然、耐久性好,與河流不相排斥,即使發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也是很漫長的過程,而人工合成材料卻難以做到這一點,天然材料的另一特性就是容易在河道中形成新的自然平橫,較快恢復(fù)河道天然景觀。
目前生態(tài)護坡的形式主要有:植被護坡、三維土工植被網(wǎng)護坡、植被型生態(tài)混凝土護坡和水泥生態(tài)植基護坡。
1.植被護坡
發(fā)達的根系固土植物在水土保持方面有著得天獨厚的效果,采用發(fā)達根系植物進行護坡固土,能達到固土保沙,防止水土流失,又可以滿足生態(tài)環(huán)境的需求。但是這種類型的護坡形式也存在著問題,比如,護坡容易被沖刷形成深溝,相對來說護坡的效果不明顯,植被易于加大降水入滲,優(yōu)化地下水的補給環(huán)境及促進邊坡深層水巖化學(xué)作用,危及邊坡穩(wěn)定:其有限的蒸騰作用并不能遏制暴雨或連續(xù)降雨期間斜坡地下水位短時間內(nèi)的大幅抬升,不能顯著改善邊坡的穩(wěn)定狀況以防護深層滑坡:同時由于在植被恢復(fù)的初期,草本對邊坡的適應(yīng)性,往往優(yōu)于喬灌木,因而采用單一或者混合草種的情況多于采用喬灌木。其結(jié)果往往是前期效果不錯,但植被系統(tǒng)相當(dāng)脆弱,容易遭受破壞:再者栽植草本植物時,過多地引進國外草種,對于鄉(xiāng)土草種的選擇利用與開發(fā)注意不夠,可能會引發(fā)新的生態(tài)問題,如物種入侵、生物多樣性損失等。
2.三維土工植被網(wǎng)護坡
這種護坡方式主要利用活性植物并結(jié)合土工合成材料,在坡面構(gòu)建一個具有自身生長能力的防護系統(tǒng),通過植物的生長對邊坡進行加固的一門新技術(shù)。三維土工網(wǎng)是一種類似于絲瓜瓤狀的植草土工網(wǎng),以加入炭黑的尼龍絲加工制成,絲與絲的交叉點熔合粘接,相互纏繞,之地蓬松,孔隙率在90%以上,在其空隙中可填加土料和草種。植草穿過網(wǎng)墊生長后,其根系深入土中,植物、網(wǎng)墊、根系與土合為一體,形成牢固密貼于坡面的表皮,可有效地防止坡面被暴雨徑流或水流沖刷破壞。
3.植被型生態(tài)混凝土護坡
這種類型的生態(tài)護坡形式采用多孔混凝土、保水材料、緩解肥料和表層土組成,是植被型生態(tài)混凝土的骨架,具有較高的透氣性,同時保持了被保護土與空氣間的濕、熱的對流。該種護坡類型能較好地抗沖刷能力,在最表面的覆草具有緩沖的性能,這種護坡受水位劇降的影響比較小,在季節(jié)性的寒冷地區(qū),有利于排除和降低保護土內(nèi)含水量,減少凍害破壞。
4.水泥生態(tài)植基護坡
采用固體、液體和氣體三相組成具有一定強度的多孔性材料。固土物質(zhì)包括適合于植被生長的土壤、肥料、有機質(zhì)和由低堿性的水泥、河沙組成的膠結(jié)材料等。在植基土體物質(zhì)之間,由稻草秸稈等多孔材料組成間隙,以方便植物提供充足的水分和空氣。
三、防洪護坡中應(yīng)重視的幾個問題
1.注重技術(shù)的創(chuàng)新
防洪工程中的提防、河道保護是一項量大面廣的基礎(chǔ)設(shè)施,通過技術(shù)創(chuàng)新來選擇和確立兼顧防洪、生態(tài)和節(jié)約的工程護坡形式,是水利工程設(shè)計和防洪建設(shè)的一大課題。人們在追求人與自然和諧相處的條件下,對生態(tài)護坡的要求越來越高。將生態(tài)護坡功能與安全功能同等考慮,選擇和確立兼顧防洪、生態(tài)的工程護坡形式。邊坡的綠化是施工技術(shù)要求很高的生態(tài)恢復(fù)技術(shù),在施工過程中需要對工藝的各個環(huán)節(jié)進行嚴格的控制,以確保實施的效果。比如生態(tài)立體護坡類型的出現(xiàn)時以根系生長深、能抗水流沖刷、耐粗放管理、節(jié)水、兼顧美觀等作為草種條件,選擇結(jié)縷草、野牛草、黑麥草等十幾種以及1、2種野花做點綴,構(gòu)成一個立體的生態(tài)防護系統(tǒng)。
2.短期效益與長期效益相互協(xié)調(diào)
植被種類應(yīng)協(xié)調(diào)好綠化短期效果和長遠利益的關(guān)系,合理配置草灌品種,杜絕護坡“半年綠,一年黃,兩年枯”草本植被易退化的現(xiàn)象,可以將草種和灌木樹種進行混播,早期以草坪防護為主,后期以灌木保護為主,構(gòu)建橋灌草立體防護生態(tài)體系。
3.注意材料的選擇
河道堤防護坡工程建設(shè)耗費大量的塊石、混凝土預(yù)制塊或其他材料,其成本占工程總費用的比例大。因此,一定要重視護坡原材料、半成品生產(chǎn)的技術(shù)創(chuàng)新,加快開采、加工、運輸各環(huán)節(jié)配套升級,制定既開放競爭、又保證規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)政策,將護坡工程技術(shù)發(fā)展的切入點定在半成品生產(chǎn)創(chuàng)新上。比如,根據(jù)壩坡的特點和管理方式,保障坡面植物的速效性、長效性和適應(yīng)性,使之能互相補充,并形成良好植被,所選擇的草籽品種必須具備如下特性:是暖季性草,且為多年生,冬夏季皆能生長;生根性,能有效地固土、護坡,并從較深地層中吸取水分和養(yǎng)分;適應(yīng)力強,管理粗放,無需養(yǎng)護,與雜草競爭力強,無病蟲害。
四、良好的生態(tài)護坡經(jīng)濟研究
研究防洪工程的生態(tài)護坡對發(fā)展生產(chǎn)的經(jīng)濟效益,首先要有一個明顯的防洪工程生態(tài)護坡措施,然后有工程和無工程的經(jīng)濟發(fā)展情況進行對比,分析防洪工程生態(tài)護坡的作用和影響。任何一個防洪工程的生態(tài)護坡從實施到建成,都有一個過程,要經(jīng)過一定的時間段。防洪工程的生態(tài)護坡對經(jīng)濟發(fā)展影響機理的分析、產(chǎn)業(yè)布局、農(nóng)業(yè)灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖、水電開發(fā)、旅游經(jīng)濟、環(huán)境安全等六個方面來促進經(jīng)濟發(fā)展。
1.直接效益
直接的經(jīng)濟效益主要是指采用生態(tài)護坡后的防護過程投資節(jié)約值,加上植物本身創(chuàng)造的經(jīng)濟效益。目前防護工程的生態(tài)護坡工程成本比較難控制,工程質(zhì)量和效果與工程造價并不成正比,并不是造價越高工程效果就越明顯,一定本著因地制宜、經(jīng)濟適用的原則進行施工。應(yīng)該優(yōu)先適用植被防護鋪以適當(dāng)?shù)墓こ瘫Wo得到防護的效果與生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的的統(tǒng)一。比如植被生態(tài)護坡形式,應(yīng)對沖刷深度給予足夠重視,因為坡腳的毀壞是河岸不穩(wěn)定的重要因素之一。適當(dāng)采用混凝土的方式加深坡腳的深度,才能延長河岸植被工程的壽命,達到經(jīng)濟節(jié)約效果。
生態(tài)護坡的建設(shè)標準要與所在區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展有一定的匹配度,通常認為,生態(tài)護坡的形式越好,但是好的生態(tài)護坡標準需要投入眾多的財力、物力,在沒有能力使江河堤防防洪能力達到100年一遇的防洪標準的時候,分析生態(tài)護坡在沿江經(jīng)濟系統(tǒng)和諧度,有利于進行輕重、主次分明的防洪生態(tài)護坡的保護,之要保證整理利益最大、損失最小就是最好的方式。
2.間接效益
生態(tài)護坡的建設(shè)間接帶來的經(jīng)濟效益有多方面的因素,比如可以減少污染,減少水土流失、制氧、減少塵土、調(diào)節(jié)氣候、改善水質(zhì)等。防洪工程的生態(tài)護坡與傳統(tǒng)河道護坡的工程設(shè)計相比,生態(tài)護坡過程首先圍繞著良性生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)景觀設(shè)計為主,通過河道水位、流量、水質(zhì)調(diào)查,當(dāng)?shù)赝寥、氣候、氣溫調(diào)查,當(dāng)?shù)睾拥浪、陸生動植物、生物鏈等生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查,確定當(dāng)?shù)乜尚械纳鷳B(tài)模式。選擇合適的植物,達到恢復(fù)生態(tài)環(huán)境、治水、凈水、美化環(huán)境加固堤岸的目的。
五、結(jié)論
隨著城鎮(zhèn)的不斷發(fā)展,人們對防洪工程建設(shè)的要求也越來越高,不僅僅要求與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的防護景觀,而且要求河水清澈見底,魚蝦洄游、水草繁茂的自然生態(tài)景觀。傳統(tǒng)的防洪邊坡工程防護不僅隔絕了和堤岸的物質(zhì)交換,易使河流水域富營養(yǎng)化,同時又破壞了河道景觀與周圍環(huán)境和諧。根據(jù)當(dāng)前我國的國情,以及生態(tài)護坡的實用性、經(jīng)濟性、生態(tài)性及質(zhì)量效果,符合生態(tài)護坡可持續(xù)發(fā)展的理念,值得普遍推廣。