汪 德 诚

(合肥学院,安徽 合肥 230601)

1 传统河道护坡类型及其存在的问题

1.1 传统河道护坡类型

长久以来，我们对城市河道护坡考虑最多的是行洪速度、河道冲刷、水土保持等问题，常常采用封闭硬质的护坡形式来维护城市安全，但是这种封闭硬质的护坡破坏了河道的生态系统平衡，忽略了河道的其他功能[1]。传统的城市河道治理工程中，大多都是采用浆砌或干砌块石护坡、预制或现浇混凝土护坡、土工膜袋混凝土护坡、框格石块护坡、铅丝石笼护坡等。

1.2 传统河道护坡存在的问题

传统的硬质封闭护坡方式虽然可以发挥出一定的水利功效，也在很多方面做出了成绩，但是，随着经济的快速发展和人们环保意识的加强，我们已经深刻的认识到这类护坡形式对环境所带来的影响，也逐渐意识到它存在的一些问题。

1)封闭的护坡形式使得河道中的生物与微生物丢失了它们赖以生存的环境，破坏了河道的原生态水利环境。同时封闭的坡体表面切断了河流与地下水相互补充的自然通道；隔绝了与外界的物质、信息、能量循环交换；导致河流的自净能力遭受破坏、河流自然生态系统受损，引起了生态退化的一系列环境问题。

2)传统的河道断面样式单一、几何规则、具有很明显的渠化特征，这让自然河流原生态环境无法满足异质性的要求，过大的水流速度导致水体中的生物被冲走，间接减少水中的生物多样性。两边硬质的护坡表面根本无法有效地延滞降雨过程中的溶解性有机物(Dissolved Organic Matter，DOM)和重金属(Heavy Metal，HM)等具有代表性的污染物[2]地表径流污染物，污染物随雨水一冲而下，加重水体的污染、削弱了水体的环境承载力。

3)硬质的材料与河道环境的可接受性较差，它们与生物的兼容性较差，抗冻融能力也很一般。同时单调生硬的护坡型式与我们现在追求回归自然的不相一致、与周边环境也极不协调。我们生活在生硬、单调、灰色、封闭的传统结构中，身心健康也在遭受伤害。在这种型式的护坡下，河道也就逐渐失去了原有的风采，亲水、娱乐休闲的平台也逐渐减少，整个城市也因此少了一份灵韵与朝气。

以上情况可以知道，传统硬性结构护坡对城镇生态环境产生了很大影响，不利于生态水利的建设，城市河道整治中有必要推行一种生态型护坡方式，于是生态护坡技术便应运而生，它除了具备传统的硬质封闭护坡形式的优点之外，融入了城市河道的自然风貌、生态景观，顺应了人与自然和谐相处的要求，还具有调节局部小气候的功能。因此在生态河道治理中越来越被人们倡导和应用。

2 生态护坡的发展情况与机理

2.1 生态护坡的发展情况

目前，生态护坡的范围还很宽泛,国外一般把生态护坡定义为:“用活的植物,单独用植物或者植物与土木工程措施和非生命的植物材料相结合,以减轻坡面的不稳定性和侵蚀”[3]。也有人定义成“生态护坡是利用植物进行坡面保护和侵蚀控制的途径与手段”[4]，还有定义成“生态护坡是在边坡形态稳定的基础上生态系统能够自我运行并能可持续发展的统一体”[5]。这些都是有关生态护坡的宽泛定义，国内外还没有关于生态护坡明确的定义。国内生态护坡发展较晚，对其定义也大多参照国外研究基础上进行的，指出生态护坡是利用植物根系与土体的相互作用来固坡护坡，结合岩土与环境两方面的内涵、兼顾防与护两个方面，使得既满足稳定的要求，又能修复河道的生态水利环境。国外发达国家对传统护坡所带来的问题认识较早，很早就开始研究并提出了有关于的生态护坡技术，20世纪30年代刚开始出现，60年代开始向世界发展推广，在各个国家发展后逐渐有了各自的技术理念，如：瑞士的“亲近自然河流”概念、德国的“自然型护岸”技术[6]、荷兰倡导“还河流空间”的新理念[7]；日本的“亲水”理念和植被型生态混凝土技术[8]、欧美国家的土壤生物工程护岸技术。同时也有许多模型理论支持者生态护坡技术的发展。如：Turnanina[9]的“根强度与根直径成反比”理论；Cazzuffi等[10]先后建立的“土体抗剪强度的增加量与植物根面积成正比”理论；Kazutoki Abe[11]的“根系对边坡抗剪强度影响”公式等。与此相比，我国国内对生态护坡技术的研究起步较晚，20世纪90年代生态护坡理念最初在河道堤防管理部门中提出。这些年在充分吸收国外河道整治和其他生态护坡研究成果的基础上，我国在生态护坡理论技术上也取得了较大的进步与发展。如：鄢俊[12]研究了各种植草护坡方式的特点和边坡种草的关键技术；卢志灵[13]讨论了生态型护坡结构形式；宋云[14]提出的植物浅根加筋理论和深根锚固理论；张俊云的“根直径与其抗拉强度成反比”的理论公式[15]；季永兴等[16]研究的生态护坡结构的新方法；俞孔坚等[17]提出的变水位情况下的生态护岸设计。现在人们越来越重视环境友好，也更加注重环境方面的影响，所以现在很多城镇河道护坡中，都会优先的采用一些环境友好的生态型护坡方案，近些年各地也有许多城镇河流修复的案例，其中上海4个生态河道示范区开展的生态护坡技术研究也取得了不错的成效[18]，江苏省苏州河、秦淮河生态修复治理都有着不错的成绩。扬州大学的CT扫描法、三峡大学研发的植被混凝土护坡绿化技术也都得到了较好的应用[19]。

2.2 生态护坡的机理

土壤中空隙水压力的大小与坡体的稳定密切相关，蒸腾作用可以有效地降低土体中空隙水压力，蒸腾速率越大，降低土壤空隙水压力越快，越能增加边坡的抗剪强度和稳定性[20,21]。同时通过植物根系与土壤之间的机械相互作用增加土壤的总体强度，使之固结为一个系统的整体。植物根系中较为浅层的根系在土壤中不仅限于垂直生长，在土壤中水平分布增长，导致边坡土体在浅层根系四周成为土与植物根系的复合体，同时，土壤中较为更加深层的根系垂直穿过坡体的浅层土壤，与土壤之间的相互作用，从而使得整个土体更加趋于稳定。另外植物枝叶可以有效地控制降雨对地表造成的侵蚀，很大程度上减少了水土流失、有效地抵抗地表降雨的侵蚀(见表1)。

表1 植被抗侵蚀护坡水文效应(+有积极影响；-消极影响)

3 生态护坡的类型

近些年生态护坡出现了很多种方法，比如：植草砖类型的生态护坡、格宾生态格网护坡、草皮护坡、生态袋护坡、植物型生态混凝土护坡、水泥生态种植基护坡、石笼结构生态型护坡等。虽然它们有着各自的不同的方法工艺，但归结起来还是有着比较明显的生态色彩。这些生态护坡的方法归纳起来为两种:1)植物护坡;2)植物—工程措施复合护坡。植物护坡是指仅仅用植物的根系来进行固土固坡的一种类型，比较适合于坡度不大的坡体。典型方法有草皮护坡、草毯护坡等。植物—工程措施复合护坡技术是指通过工程措施提供植物初期的营养质，在坡面构建一个适合植物生长的防护系统来进行有效地固土护坡方式，典型的有水泥种植基护坡技术、三维植被网护坡技术，生态型混凝土技术等。无论是哪种类型的生态护坡较以往的传统护坡还是有了很大的进步，顺应了人们追求环境友好的和谐理念。

4 生态护坡技术的结论与建议

和传统的硬质封闭护坡技术相比，生态护坡技术生态护坡不仅具有传统护坡的功效，还融合了河道景观、文化和生态多个方面的内涵，共同营造出和谐的生态水利环境，从而实现人与自然的和谐相处。在社会向着环境友好型、资源节约型转变的今天，已经逐步成为侵蚀控制和生态修复的新方法。在高速公路、铁路边坡、渠道、河道边坡、城市河道治理工程中都有着生态护坡的影子，在经济快速发展的今天，南水北调、引江济淮、淠史杭灌区渠道防护工程中，生态护坡技术都有着广阔的应用前景。采用友好的生态护坡技术，保护生态系统的健康、营造和谐的生态水利环境、构造和谐的生态防护系统必然有着光明的未来。

生态护坡在我国的广泛应用，帮助我们从一个单调的水利环境向着和谐的生态水利环境转变，成功的解决了硬化与绿化之间的矛盾，但是生态护坡技术在我国起步较晚，很多方面值得我们进一步加强生态护坡的理论研究做出改进。有两点建议值得我们去思考：

1)目前生态护坡技术还没有统一的综合评价指标体系，缺乏统一的衡量标准[22,23]，在综合评价生态护坡功能方面仅仅停留在视觉效果上，评价生态护坡功能的方法并不成熟，所以今后有必要去建立一套合理有效的综合评级指标体系，要让我们的生态护坡评价有一个系统的、综合的评价体系。2)我国已完成传统护坡的工程也占有很大的一部分，随着时间的推移，传统护坡材料出现损坏、护坡的功能逐渐丧失，那么找到传统护坡与生态护坡之间的联系，进行城市河道传统护坡生态化改造方案研究，努力把传统的护坡河道改造成和谐的生态护坡的方法势必值得我们去做出探索。