【摘 要】防洪工程中的堤防、河道護坡建設(shè)中，我們應(yīng) “尊重自然、恢復(fù)自然”，將生態(tài)護坡功能與工程功能及安全功能作同等考慮，選擇兼顧防洪、生態(tài)和節(jié)約的護坡型式。
【關(guān)鍵詞】護坡；生態(tài)；資源節(jié)約
防洪工程中的堤防、河道護坡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)約的工程護坡方式，是水利工程設(shè)計和防洪建設(shè)一大課題。下面從可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展的角度對現(xiàn)代生態(tài)護坡工程談幾點認識。
1 防洪工程生態(tài)護坡的發(fā)展方向
人類在與江河長期斗爭的實踐中探索出了一些適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件的河工建筑物模式。堤防、河道防洪護坡工程在同—河流的上游與下游、北方與南方、發(fā)達國家與發(fā)展中國家都有所不同，不同的時代人們對護坡的認識和要求也不相同。在人們對水環(huán)境要求越來越高、追求人與自然和諧相處的歷史條件下生態(tài)護坡日益受到重視。我國在20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)了生態(tài)護坡的概念，1991年河道管理部門開始注意到生態(tài)護坡。21世紀(jì)隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，生態(tài)與環(huán)境惡化日益加重，特別是嚴(yán)重的水污染引發(fā)了新的治水理念變革，一些能減少水污染、與自然環(huán)境和景觀相適應(yīng)的新型護坡不斷出現(xiàn)，相關(guān)研究不斷深入。
目前我國試驗推廣的生態(tài)護坡主要有：植被護坡、土工材料復(fù)合種植基護坡、植被型生態(tài)混凝土護坡和水泥生態(tài)種植基護坡。要正確把握生態(tài)護坡的生長習(xí)性，選擇適合本地自然條件的類型就需要明確生態(tài)護坡的本質(zhì)和特點。
1.1 生態(tài)護坡并非與傳統(tǒng)護坡完全對立
一部分生態(tài)護坡是在傳統(tǒng)護坡基礎(chǔ)上發(fā)展而來，盡管國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的定義，但區(qū)別很明顯：生態(tài)護坡較傳統(tǒng)護坡更具有自然生機，與周圍景觀相協(xié)調(diào)；具有一定的開放性，能保護生物的多樣性，較少改變河道生物棲息環(huán)境；以環(huán)保材料為主，多數(shù)為天然材料，對環(huán)境污染小。傳統(tǒng)護坡主要指砌石護坡和目前大量使用的預(yù)制混凝土塊。干砌塊石護坡隨著時間推移和大自然的自我修復(fù)，與自然界達成新的平衡，它上面也生長植被，具備生態(tài)護坡的特征,符合自然規(guī)律。我們不能把兩種護坡完全對立。
1.2 生態(tài)護坡不等于景觀護坡，景觀護坡受水位線限制
一般認為生態(tài)護坡即植被護坡，這一觀點不準(zhǔn)確。觀察水庫或湖泊，可以發(fā)現(xiàn)其水面線與岸坡植被之間有一條明顯的水平分隔帶，這是水面線漲落造成的，植被一般在水面線之上。河道邊坡同樣如此，植被生長受水位、季節(jié)、溫度和雨量的影響，在河道邊坡上呈水平分布，與護坡材料相關(guān)。即使是天然土坡，在一定的高程之下也無法布置植被護坡，尤其是大江大河。景觀護坡（植被護坡）只是生態(tài)護坡的一種，它的修建必須首先考慮水位影響。
1.3 生態(tài)護坡不是解決河道污染的有效手段，其自然凈化河道的能力有限
人們最初設(shè)計生態(tài)護坡的目的之一是凈化河道，但這一構(gòu)想幾乎無法實現(xiàn)。河流水體污染主要來自城市排污、農(nóng)田化肥農(nóng)藥、大氣酸雨，20世紀(jì)50年代以來發(fā)達國家都曾面臨水環(huán)境污染，沒有哪個國家主要依靠生態(tài)措施來減緩或消除水污染。建沒生態(tài)護坡不能夸大其自凈能力，更不能依靠它來治理污水。
1.4 生態(tài)護坡建設(shè)應(yīng)適應(yīng)我國自然條件和經(jīng)濟社會發(fā)展
生態(tài)護坡是實現(xiàn)生態(tài)水利的一部分，其發(fā)展必須適應(yīng)我國自然條件和經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。護坡首先要滿足防洪功能，不能因生態(tài)需求功能削弱其主導(dǎo)功能。生態(tài)護坡最重要的特征是恢復(fù)河流天然屬性：應(yīng)盡量選擇石材、草皮等天然材料，少用水泥和人工合成材料。天然材料自然耐久性好、與河流不相排斥、即使發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也很漫長，而人工合成材料卻難以做到這一點；天然材料易在河道中形成新的自然平衡，較快恢復(fù)河道天然景觀。發(fā)達國家修建生態(tài)護坡的一些做法值得借鑒，但不能照搬,要進一步消化吸收。
2 建設(shè)資源節(jié)約型護坡
隨著我國經(jīng)濟發(fā)展受資源約束的矛盾日益突出，一些主要原材料、能源、水、土地紛紛告缺，資源的利用和保護成為人們關(guān)注的焦點。如何節(jié)約資源以取得最佳收益值得探尋。
2.1 重視護坡工程的可行性研究，盡量減少硬化河道護坡
盡量避免河道混凝土護坡建后再拆，少建或用非工程措施解決。例如：河岸凹凸不平、邊坡抗沖刷能力強、數(shù)十年未發(fā)生崩岸的河段；岸灘較寬、邊坡平緩、植被生長良好的河段；土堤迎水面在特大洪水年份未發(fā)生浪坎、跌窩等險情的河段。當(dāng)然河道岸坡硬化混凝土護坡對于防洪來說是有利的。近年來我國水利工程的生態(tài)與環(huán)境評估越來越受重視，須權(quán)衡利弊綜合分析�？傊�，對河道堤防護坡工程進行科學(xué)嚴(yán)謹?shù)目尚行匝芯浚菍崿F(xiàn)資源節(jié)約的前提。
2.2 工程技術(shù)措施的思路要創(chuàng)新
要采用護坡來實現(xiàn)資源節(jié)約，必須在傳統(tǒng)的設(shè)計思路上開拓創(chuàng)新。首先要盡量減少不可再生資源的使用量，其次要考慮護坡的造價與使用年限。
2.2.1 盡量減少混凝土用量，優(yōu)先采用天然石材。首先考慮營造“多自然河流”，其次在資源節(jié)約上也有其合理性�；炷令A(yù)制塊護坡與砌塊護坡比較如下：
（1）耐久性。河道堤防護坡破壞主要有脫落、塌陷、滑動、鼓脹、崩塌和剝蝕。除剝蝕外，其他破壞類型無明顯差別，都可通過日常維修解決。通過多年的觀察，兩類護坡材料的耐久性不同。天然塊石耐久性優(yōu)異：護坡工程常用的巖石有石英砂巖、片麻巖、正長巖等，抗壓強度80～500mpa，表面致密，水與石料間的分解、溶蝕和沖刷作用極其漫長。預(yù)制混凝土塊護坡耐久性不高：我國現(xiàn)階段大量使用的預(yù)制混凝土六角塊一般采用c15或c20標(biāo)號，抗壓強度15～20mpa，相當(dāng)于1：3.5的水泥砂漿包裹碎石。在生產(chǎn)預(yù)制混凝土過程中，水泥硬化后的水泥石在正常情況下有較好的耐久性。但與流動的河水、含硫酸鹽、鎂鹽或碳酸的污水長期接觸時，混凝土就會發(fā)生軟水腐蝕、硫酸鹽或溶解性化學(xué)腐蝕，強度下降。低于c20標(biāo)號的混凝土水泥含量較少，混凝土漿中多余水分蒸發(fā)而留下的氣孔、水泥漿泌水形成的毛細管子及骨料下部的水囊，內(nèi)部易形成孔隙，混凝土腐蝕加快。
�。�2）經(jīng)濟性。目前采用的預(yù)制c15混凝土六角塊護坡，其鋪砌定額直接費約45元／m3（不含墊層費用，包括預(yù)制12cm厚混凝土六角塊、成品運輸、鋪砌）、相同價格無法買到塊石，把塊石單價提高到120元／m3，其成本與混凝土六角塊護坡相同。干砌塊石護坡厚度為25cm，其使用年限遠大于12cm厚的混凝土塊護坡，長遠看來其經(jīng)濟性比混凝土護坡好。
�。�3）節(jié)能性。從護坡塊石（粗料石）與預(yù)制混凝土塊的生產(chǎn)過程看，前者耗費能源少。預(yù)制混凝土塊：塊石破碎—碎石—加水泥拌合—混凝土預(yù)制塊，其中水泥生產(chǎn)大量耗能。塊石：人工或機械加工塊石（粗料石）、天然塊石可循環(huán)使用，而人工預(yù)制混凝土塊不易做到，在重視循環(huán)經(jīng)濟的今天，采用天然石材更具優(yōu)勢。
2.2.2 提高預(yù)制混凝土構(gòu)件的強度
在一些平原地區(qū)由于天然石材匱乏，運輸成本過高或城市景觀建設(shè)的需要只能采用混凝土預(yù)制件來鋪砌護坡。這種情況可以將混凝土預(yù)制塊標(biāo)號提高到c25，增強混凝土密實性，使得其表面和內(nèi)部具有更多封閉孔隙來阻止環(huán)境水侵入，從而保證混凝土塊具有更好的抗侵蝕性，雖然增加了修建成本，但是使用年限的加長使護坡的年分攤成本變小。
3 防洪護坡創(chuàng)新中應(yīng)重視的幾個問題
3.1 政策支持。長期的防洪工程中人們已習(xí)慣于建設(shè)傳統(tǒng)護坡，新技術(shù)和創(chuàng)新成果的推廣必然會遇到各種阻力。因此必須要有一定的政策支持，才能確保新一代護坡技術(shù)的廣泛推廣。
3.2 既重視具體設(shè)計，又重視宏觀視野。護坡設(shè)計看似簡單，但要做出符合我國經(jīng)濟社會發(fā)展和時代要求的優(yōu)秀方案，必須要將工程師、藝術(shù)家、經(jīng)濟師和環(huán)境保護部門的思維溶于一體。具體設(shè)計中應(yīng)對我國發(fā)展中遵循的模式、能源消耗、礦產(chǎn)總量和污染排放處置等都要有一定的了解。
3.3 重視科技創(chuàng)新。護坡是一種技術(shù)含量相對較低的水利工程，大量采用國外產(chǎn)品經(jīng)濟上極不合算。因此我們要重視科技創(chuàng)新，充分調(diào)動水利科技工作者的積極性，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代護坡產(chǎn)品。
3.4 材料的創(chuàng)新是關(guān)鍵。河道堤防護坡工程建設(shè)耗廢大量的塊石、混凝土預(yù)制塊或其他材料，占總費用的比例較大。因此要將護坡工程技術(shù)發(fā)展的切入點定在半成品生產(chǎn)創(chuàng)新上，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。
4 結(jié)束語
生態(tài)護坡工程的適用性、經(jīng)濟性和質(zhì)量效果符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念，值得普遍推廣應(yīng)用。正確的決策依賴于相關(guān)的科學(xué)研究，針對生態(tài)護坡難點問題有必要加大科研投入，開展系列研究，樹立“尊重自然、恢復(fù)自然”的理念，將生態(tài)護坡功能與工程功能及安全功能同等考慮，使護坡工程與周圍環(huán)境融為一體。
【關(guān)鍵詞】護坡；生態(tài)；資源節(jié)約
防洪工程中的堤防、河道護坡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)約的工程護坡方式，是水利工程設(shè)計和防洪建設(shè)一大課題。下面從可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展的角度對現(xiàn)代生態(tài)護坡工程談幾點認識。
1 防洪工程生態(tài)護坡的發(fā)展方向
人類在與江河長期斗爭的實踐中探索出了一些適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件的河工建筑物模式。堤防、河道防洪護坡工程在同—河流的上游與下游、北方與南方、發(fā)達國家與發(fā)展中國家都有所不同，不同的時代人們對護坡的認識和要求也不相同。在人們對水環(huán)境要求越來越高、追求人與自然和諧相處的歷史條件下生態(tài)護坡日益受到重視。我國在20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)了生態(tài)護坡的概念，1991年河道管理部門開始注意到生態(tài)護坡。21世紀(jì)隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，生態(tài)與環(huán)境惡化日益加重，特別是嚴(yán)重的水污染引發(fā)了新的治水理念變革，一些能減少水污染、與自然環(huán)境和景觀相適應(yīng)的新型護坡不斷出現(xiàn)，相關(guān)研究不斷深入。
目前我國試驗推廣的生態(tài)護坡主要有：植被護坡、土工材料復(fù)合種植基護坡、植被型生態(tài)混凝土護坡和水泥生態(tài)種植基護坡。要正確把握生態(tài)護坡的生長習(xí)性，選擇適合本地自然條件的類型就需要明確生態(tài)護坡的本質(zhì)和特點。
1.1 生態(tài)護坡并非與傳統(tǒng)護坡完全對立
一部分生態(tài)護坡是在傳統(tǒng)護坡基礎(chǔ)上發(fā)展而來，盡管國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的定義，但區(qū)別很明顯：生態(tài)護坡較傳統(tǒng)護坡更具有自然生機，與周圍景觀相協(xié)調(diào)；具有一定的開放性，能保護生物的多樣性，較少改變河道生物棲息環(huán)境；以環(huán)保材料為主，多數(shù)為天然材料，對環(huán)境污染小。傳統(tǒng)護坡主要指砌石護坡和目前大量使用的預(yù)制混凝土塊。干砌塊石護坡隨著時間推移和大自然的自我修復(fù)，與自然界達成新的平衡，它上面也生長植被，具備生態(tài)護坡的特征,符合自然規(guī)律。我們不能把兩種護坡完全對立。
1.2 生態(tài)護坡不等于景觀護坡，景觀護坡受水位線限制
一般認為生態(tài)護坡即植被護坡，這一觀點不準(zhǔn)確。觀察水庫或湖泊，可以發(fā)現(xiàn)其水面線與岸坡植被之間有一條明顯的水平分隔帶，這是水面線漲落造成的，植被一般在水面線之上。河道邊坡同樣如此，植被生長受水位、季節(jié)、溫度和雨量的影響，在河道邊坡上呈水平分布，與護坡材料相關(guān)。即使是天然土坡，在一定的高程之下也無法布置植被護坡，尤其是大江大河。景觀護坡（植被護坡）只是生態(tài)護坡的一種，它的修建必須首先考慮水位影響。
1.3 生態(tài)護坡不是解決河道污染的有效手段，其自然凈化河道的能力有限
人們最初設(shè)計生態(tài)護坡的目的之一是凈化河道，但這一構(gòu)想幾乎無法實現(xiàn)。河流水體污染主要來自城市排污、農(nóng)田化肥農(nóng)藥、大氣酸雨，20世紀(jì)50年代以來發(fā)達國家都曾面臨水環(huán)境污染，沒有哪個國家主要依靠生態(tài)措施來減緩或消除水污染。建沒生態(tài)護坡不能夸大其自凈能力，更不能依靠它來治理污水。
1.4 生態(tài)護坡建設(shè)應(yīng)適應(yīng)我國自然條件和經(jīng)濟社會發(fā)展
生態(tài)護坡是實現(xiàn)生態(tài)水利的一部分，其發(fā)展必須適應(yīng)我國自然條件和經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。護坡首先要滿足防洪功能，不能因生態(tài)需求功能削弱其主導(dǎo)功能。生態(tài)護坡最重要的特征是恢復(fù)河流天然屬性：應(yīng)盡量選擇石材、草皮等天然材料，少用水泥和人工合成材料。天然材料自然耐久性好、與河流不相排斥、即使發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也很漫長，而人工合成材料卻難以做到這一點；天然材料易在河道中形成新的自然平衡，較快恢復(fù)河道天然景觀。發(fā)達國家修建生態(tài)護坡的一些做法值得借鑒，但不能照搬,要進一步消化吸收。
2 建設(shè)資源節(jié)約型護坡
隨著我國經(jīng)濟發(fā)展受資源約束的矛盾日益突出，一些主要原材料、能源、水、土地紛紛告缺，資源的利用和保護成為人們關(guān)注的焦點。如何節(jié)約資源以取得最佳收益值得探尋。
2.1 重視護坡工程的可行性研究，盡量減少硬化河道護坡
盡量避免河道混凝土護坡建后再拆，少建或用非工程措施解決。例如：河岸凹凸不平、邊坡抗沖刷能力強、數(shù)十年未發(fā)生崩岸的河段；岸灘較寬、邊坡平緩、植被生長良好的河段；土堤迎水面在特大洪水年份未發(fā)生浪坎、跌窩等險情的河段。當(dāng)然河道岸坡硬化混凝土護坡對于防洪來說是有利的。近年來我國水利工程的生態(tài)與環(huán)境評估越來越受重視，須權(quán)衡利弊綜合分析�？傊�，對河道堤防護坡工程進行科學(xué)嚴(yán)謹?shù)目尚行匝芯浚菍崿F(xiàn)資源節(jié)約的前提。
2.2 工程技術(shù)措施的思路要創(chuàng)新
要采用護坡來實現(xiàn)資源節(jié)約，必須在傳統(tǒng)的設(shè)計思路上開拓創(chuàng)新。首先要盡量減少不可再生資源的使用量，其次要考慮護坡的造價與使用年限。
2.2.1 盡量減少混凝土用量，優(yōu)先采用天然石材。首先考慮營造“多自然河流”，其次在資源節(jié)約上也有其合理性�；炷令A(yù)制塊護坡與砌塊護坡比較如下：
（1）耐久性。河道堤防護坡破壞主要有脫落、塌陷、滑動、鼓脹、崩塌和剝蝕。除剝蝕外，其他破壞類型無明顯差別，都可通過日常維修解決。通過多年的觀察，兩類護坡材料的耐久性不同。天然塊石耐久性優(yōu)異：護坡工程常用的巖石有石英砂巖、片麻巖、正長巖等，抗壓強度80～500mpa，表面致密，水與石料間的分解、溶蝕和沖刷作用極其漫長。預(yù)制混凝土塊護坡耐久性不高：我國現(xiàn)階段大量使用的預(yù)制混凝土六角塊一般采用c15或c20標(biāo)號，抗壓強度15～20mpa，相當(dāng)于1：3.5的水泥砂漿包裹碎石。在生產(chǎn)預(yù)制混凝土過程中，水泥硬化后的水泥石在正常情況下有較好的耐久性。但與流動的河水、含硫酸鹽、鎂鹽或碳酸的污水長期接觸時，混凝土就會發(fā)生軟水腐蝕、硫酸鹽或溶解性化學(xué)腐蝕，強度下降。低于c20標(biāo)號的混凝土水泥含量較少，混凝土漿中多余水分蒸發(fā)而留下的氣孔、水泥漿泌水形成的毛細管子及骨料下部的水囊，內(nèi)部易形成孔隙，混凝土腐蝕加快。
�。�2）經(jīng)濟性。目前采用的預(yù)制c15混凝土六角塊護坡，其鋪砌定額直接費約45元／m3（不含墊層費用，包括預(yù)制12cm厚混凝土六角塊、成品運輸、鋪砌）、相同價格無法買到塊石，把塊石單價提高到120元／m3，其成本與混凝土六角塊護坡相同。干砌塊石護坡厚度為25cm，其使用年限遠大于12cm厚的混凝土塊護坡，長遠看來其經(jīng)濟性比混凝土護坡好。
�。�3）節(jié)能性。從護坡塊石（粗料石）與預(yù)制混凝土塊的生產(chǎn)過程看，前者耗費能源少。預(yù)制混凝土塊：塊石破碎—碎石—加水泥拌合—混凝土預(yù)制塊，其中水泥生產(chǎn)大量耗能。塊石：人工或機械加工塊石（粗料石）、天然塊石可循環(huán)使用，而人工預(yù)制混凝土塊不易做到，在重視循環(huán)經(jīng)濟的今天，采用天然石材更具優(yōu)勢。
2.2.2 提高預(yù)制混凝土構(gòu)件的強度
在一些平原地區(qū)由于天然石材匱乏，運輸成本過高或城市景觀建設(shè)的需要只能采用混凝土預(yù)制件來鋪砌護坡。這種情況可以將混凝土預(yù)制塊標(biāo)號提高到c25，增強混凝土密實性，使得其表面和內(nèi)部具有更多封閉孔隙來阻止環(huán)境水侵入，從而保證混凝土塊具有更好的抗侵蝕性，雖然增加了修建成本，但是使用年限的加長使護坡的年分攤成本變小。
3 防洪護坡創(chuàng)新中應(yīng)重視的幾個問題
3.1 政策支持。長期的防洪工程中人們已習(xí)慣于建設(shè)傳統(tǒng)護坡，新技術(shù)和創(chuàng)新成果的推廣必然會遇到各種阻力。因此必須要有一定的政策支持，才能確保新一代護坡技術(shù)的廣泛推廣。
3.2 既重視具體設(shè)計，又重視宏觀視野。護坡設(shè)計看似簡單，但要做出符合我國經(jīng)濟社會發(fā)展和時代要求的優(yōu)秀方案，必須要將工程師、藝術(shù)家、經(jīng)濟師和環(huán)境保護部門的思維溶于一體。具體設(shè)計中應(yīng)對我國發(fā)展中遵循的模式、能源消耗、礦產(chǎn)總量和污染排放處置等都要有一定的了解。
3.3 重視科技創(chuàng)新。護坡是一種技術(shù)含量相對較低的水利工程，大量采用國外產(chǎn)品經(jīng)濟上極不合算。因此我們要重視科技創(chuàng)新，充分調(diào)動水利科技工作者的積極性，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代護坡產(chǎn)品。
3.4 材料的創(chuàng)新是關(guān)鍵。河道堤防護坡工程建設(shè)耗廢大量的塊石、混凝土預(yù)制塊或其他材料，占總費用的比例較大。因此要將護坡工程技術(shù)發(fā)展的切入點定在半成品生產(chǎn)創(chuàng)新上，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。
4 結(jié)束語
生態(tài)護坡工程的適用性、經(jīng)濟性和質(zhì)量效果符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念，值得普遍推廣應(yīng)用。正確的決策依賴于相關(guān)的科學(xué)研究，針對生態(tài)護坡難點問題有必要加大科研投入，開展系列研究，樹立“尊重自然、恢復(fù)自然”的理念，將生態(tài)護坡功能與工程功能及安全功能同等考慮，使護坡工程與周圍環(huán)境融為一體。
