生态护坡技术试验与

生态护坡技术试验与研究简介：为了体现环境水利的理念，美化泵站环境，引进了国外生态护坡技术。本文就太浦河泵站有关生态护坡试验研究作简要介绍。关键字：太浦河泵站环境水利生态护坡试验研究1概述太浦河泵站位于江苏省吴江市太浦闸南侧，西距东太湖约2km，其修建目的主要是在枯水年份4~10月太湖水位较低时，通过太浦河泵站抽引太湖水，经由太浦河补充黄浦江上游水量，满足上海市的供水要求，改善水质。工程规模为I等大（1）型，设计流量300m3/s。太浦河泵站的进、出水渠为新开河道，由西向东布置于太浦河的南侧，其直线段与太浦河中心线平行，两者中心线相距200m。进、出水渠全长890.13m，为梯形明渠，渠道边坡1∶3，渠底高程分别为-2.50和-1.80m，渠顶高程分别为7.00和6.00m。进水渠堤在高程3.5m处设置宽5m的马道。出水渠马道宽3m，高程为3.20m。为了体现环境水利的理念，美化泵站环境，由太浦河泵站建设指挥部牵头，水利部上海勘测设计研究院（下简称上海院）与日本冲谷实业（深圳）有限公司就有关生态护坡的方案进行了讨论和研究，并于2001年10月在工地现场进行了现场试验。2生态护坡应用现状2.1生态护坡的发展趋势从20世纪80年代后期开始，地球环境及保护问题在各个方面为人们所重视，同时对关系到自然环境变化的生物多样性下降问题也开始引起人们的担心。尤其是人口密集的城市，人们越来越关注与己休戚相关的环境问题，因此，人们开始建造公园、公共绿地等来改善环境，同时在充分发挥公园、公共绿地原有功能的基础上，也开始把它们作为保护生物多样性及直接与生物相连的场地，而这些场地作为地球生态系的重要构成因素所发挥的作用也开始越来越受到人们的重视。多自然型河流建设方法是目前国际上比较流行的一种河道环境综和整治的新方法，它把水边作为多种生物生息空间的核心，并把河流建设成尽量接近于自然的状态。在建设多自然型河流中，重点是努力创造出具有丰富自然的并具有魅力水边环境。在河道整治的各种方法中，应从生态学的观点出发，应优先采用生物材料法，其次采用混合方法，即采用植物与木材或石料合用，最后才考虑刚性材料方法，即采用木材、石料和混凝土。日本是生态设计用于水利工程较好的国家，其对河道生态设计的原则主要有以下五个方面：（1）治水：主要通过修建护岸来实现；（2）自然环境、生态系统的设置：主要通过水边绿化、设置生物的生长区域和水质保护等实现；（3）水边景观的设计：通过设置建筑物来保证与周围环境的和谐以及保证水边景观的连续性、自然性；（4）亲水空间的设计：通过水边的台阶、缆绳、绿地等设施来实现；（5）循环型空间的设计，：用木材、石头、砂子等天然材料的多孔性构造，控制废料的产生，尽量避免未来发生的处理问题及二次性环境污染问题。2.2国内河道护坡现状传统的河道护坡结构往往只片面强调河道的防洪、引水、排涝、蓄水和航运等功能，较少地考虑河道的生态或环境功能，因此河道的护坡结构多数采用浆砌块石或混凝土等刚性硬质材料，甚至有的地方追求所谓的“高标准”河道，对河道采用全断面刚性材料衬砌，使河道的环境条件模式化，并使生物种类单一化，由此带来的环境问题是很严重的。劈随着国家马综合国力箭的增强和醒人民生活档水平的提从高，我国乐也开始越浆来越重视搞环境保护坐问题。我啦国国民经嗽济和社会企发展第十测个五年计砍划中提出柄，必须重牌视生态建舍设和环境明保护，加册强自然保抽护区和生带态示范区面建设，保音护陆地和孟海洋生物革的多样性督。人们在油越来越注往重城市环屋境和保护横生物多样穿性的同时趁，也开始班注重水利天工程的环词境问题，诉在有些堤希防和护岸奋的结构设谨计中开始肯注入环境妨水利的设岂计理念，绸如有些堤切防护坡采探用草皮，款依靠草皮务良好的根蔽系而使护深坡具有一繁定的固土东和抗冲能交力，另外诸在水土保习持工程、镰防止坡地抹雨水冲蚀但等方面也步有一些应魄用。但总横体来说，挖生态护坡察在水利工山程中的应巨用尚处于着试验和研缺究阶段。封3地席生态护坡慈方案的可荡行性堆生态护坡滋能依靠植屡物良好的底根系而使卸护坡具有渣一定的固富土和抗冲荐能力，同德时生态护诱坡具有造针价低、能霞美化环境盛的独特效君果，在国独外已得到低了广泛的责应用，在芦国内也有逃一些应用牧。助茂渔川工编程位于日炉本北海道源惠庭市，维是由日本面冲谷实业皱有限公筛司裳199因0剩年设计的魔，该工程估的护坡结毒构同太浦貌河泵站进困、出水渠拌（水生植点物种植区甩域），种浓植的植物甜为千屈菜凉、黄昌蒲州、千岁梅窃花藻和豆灯牟菜。该照工程河流惯的正常流可速略为馋0.4m火/动s投～搏1m/橡s鹅，洪水时某河流的流沫速尽达徒3m/混s赴。工程运遗行至今已凤有户近骂1江2托年，固土阁和抗冲能倒力效果良保好，且美遍化了环境烦。由于伟利用石头懂、砂子等尽天然材料宽的多孔性搏构造，通陈过水边绿踪化、设置丘生物的生征长区域，利保护了生停物多样性妇，避免了碎材料的二虽次性环境指污染问题绒，同时利茶用水生植碑物对水体鲁自净能力纸，使水质渠得以改善菠。异卫运河生愚态护坡试辛验段工程统位于卫运画河祝屯闸夜下险工段鞭内，嘴长傍170瞎m才，是海河惨水利委员蜡会利用土菌工织物与惜生物工程缴措施相结砖合的护岸拆工程试验毁研究段。跌试验段滩垄顶高简程北28.3冤0垂m旗，河底高耐程北18.6叔3么m短，在高贞程徒24.0丸0疮m兼处设按宽沫1想m孟的马道。介马道以上箱的设计边钱坡臣为颈1:2.剃5侦，采用深凡栽柳护坡阶，柳树纵由横株距均义为己1.5趁m锦，柳间栽投爬根草；移马道以下亲的设计边够坡潜为买1:御2水，采用土歉工织物排孤体护坡、另护基，排绸体上面用冶混凝土预诊制块组成雀框格压载播，在框格扑内填土、趴深栽柳，构柳树纵横海株距均域为素1.5晃m监，柳间栽废爬根草，柜其生态护轨坡剖面图汪见加图沃1型。该工新程谨于殿198纱7坑年较5饺月完工，锣经过两个她汛归期彩400m总3形/脱s伍流量的考碍验，目前怨框格内的识草皮茂盛纷，且生长季茂盛，柳茶树的成活璃率屑95硬%炸以上，护歉坡效果良对好。恢从以上国呀内外两个笔成功的工停程实例可方以看出，们只要太浦仿河泵站的封生态护坡袄结构设计考和植物选减择得当，士生态护坡寿方案在太般浦河泵站体工程中是形可行的。就图煌1砌卫运河生嫩态护坡剖觉面图访4填轨生态护坡睡试验与研丘究古4.1兄依设计要点离太浦河泵谊站进、出夏水渠道除韵具有一般消河道所具绳有的防洪搅、引排水先和航运等马功能外，拍它还具备苍与泵站有赶关的一些羊特点：太最浦河泵站拒进出水渠枕为新开河女道，进水句渠槽为芽1闷级堤防，罢护坡应具掩备固土、肠抗冲能力拒，稳定要哗求较高；承进、出水况渠的地质野条件不太胃理想，在牙堤底附近骗有一层较常深厚的、固呈流塑状谢的淤泥质昨粉质粘土见，而堤顶国与堤底高锋差最大尚达钞9.5肢m式（进水渠物）；泵房器的施工期堡较长（俯达蛙1塘8渔个月），典地下水位册又较高，滚给施工期截的进、出逗水渠的稳哪定带来威曲胁（渠道爱中无水）吧。根据国要内外生态圣护坡的成伯功经验，举结合泵站轨进、出水勒渠的特点买，生态护股坡的设计赔原则如下较：罢（轨1侨）生态护耽坡应满足升渠道功能锣和堤防的正稳定要求凤，并降低远工程造价芦；健（在2色）尽量减氏少刚性结位构，增强救护坡在视述觉崇中单“作软效兰果蚀”控，美化工睁程环境；斗（德3夕）进行水捧文分析，拢确定水位善变幅范围容，结合植待物调查结除果，选择相合适的植唱物；膛（反4诞）应设置恋多孔性构层造，为生夺物提供一匹个安全的源生长空间女；察（咐5急）尽量采乌用自然的须材料，避桨免二次环差境污染；卡（方6础）布置时泪考虑人们酱的亲水要贺求。钞4.弦2昌栽种植物参的选择臂在栽种植皇物以前，飘应首先进轧行工程区外域的植被舟调查，然协后根据植脂被调查结脆果，充分郊考虑到栽观种植物与掩周边环境俊的协调、时景观、安公全性、地屋域适应性通及生态平云衡的问题沃，并按以纲下条件进铲行严格的平选择：版（啊1惑）适合气续候、气象傻条件的树际种；陶（临2察）土壤要干求低；晚（结3等）原有品崇种；龟（寸4瞎）抗病虫嘱害能力强俭，对周围验环境的危康害性小；箱（董5竿）寿命或尚者效果发伸挥时间长塘；藏（是6序）具有能苗够美化环碧景的效果蜻；送（录7泳）容易维只护管理；分（冰8可）具有市励场性。踢在现场选葡择完全满催足上述条低件的植物肉是困难的纽，但可选诉择适合于昨河畔生长蛮的和具有来适合工程饰实际和生死长能力的比植物。在归充分调查沸太浦河两然岸及苏州宋地区现有泪植被的基颂础上，经挣过认真论偶证，在水修位变化区耀采用水生台植物护坡紧，水生植钩物初选太府浦河两岸蜻常见的千世屈菜、香桃蒲和黄昌矩蒲，马道千以上喷植止草坪护坡迟。想4.吼3禽生态护坡慰设计躬根据渠道惭水位的变室化范围，扮在渠道的严不同坡段析选用合适析的植物，史是生态护航坡设计的烈一项重要随内容。太吧浦河泵站笔工程的主粮要功能是含在枯水年潜份向上海堪供水，其围进出水渠撑生态护坡丝的设置高掌程应以不僻影响进出凯水渠的过钢水能力为昨前提，同血时尽量确痒保硬性护详坡的淹没送时间最长升，以提高累工程的环撇境效益。泊太浦河泵堡站进水池承的设计运妻行水位膀为三1.90故m凳，此时进脏水渠入口渐水位杆为惰2.10垂m牲，考虑以锈高怎程伯1.90与m澡作为分界核，即进水平渠高角程裙-2.5歪0局m藏（渠底）木至辩1.90甩m罚仍维持原协浆砌块石努护坡结构春，高朽程或1.90站m桑以上至堤羞顶采用生蚕态护坡。饰其中，高文程斩1.90货m棋至马道高蜂程（包括扛马道）部皱分采用干庸砌块石加地水生植物串护坡，马奏道以上部仅分采用草捎皮护坡；倘泵站出水贸渠的最低渗运行水位柿为闪2.66鞭m俩，设计水饰位逃为究3.29口m迷，最高运记行水位蝴为干3.34芽m豪，根据有粘关文献介检绍，国仓内娃3约级堤防的根临水侧均井可采用草忌皮护坡，耗为确保边灾坡的抗冲咱稳定，考衫虑进、出钞水渠生态朋护坡景观选的连续性涌，以高定程变2.60机m蚕作为分界都，出水渠房高卧程透-1.8趟0每m旗（渠底）剂至兄2.60挡m性仍采用原圣浆砌块石朱护坡结构敌，高准程管2.60辅m穗（包括马广道）以上站至堤顶采青用生态护止坡。其中疯，高范程出2.60枕m琴至马道高芬程（包括炎马道）部乘分采用干除砌块石加侍水生植物台护坡，马径道以上部冠分采用草依皮护坡。册生态护坡反结构除满茅足泵站正坝常运行期蚕的稳定要首求和堡固土抗冲正要求外，阻还应满足币进、出水跌渠施工期覆的稳定要控求，尤其帮是护坡的恒施工期渗哗透稳定。披由于目前荷国内对生低态护坡在耻工程中的片应用尚处扑于试验与肌研究阶段缓，因此在布生态护坡战结构的设营计中，参玉考了前述株的日本茂还渔川工程境的护坡结彼构：在水概生植物的原种植授区域护坡倾采用干砌土块石加甩水生植物送，具体做守法是校面层采用息厚结35c壁m否的干砌块箭石，干砌乖块石下铺配厚穗10c谅m前的碎石垫销层，在碎筛石与土坡叉的交接处偷铺设麻布棋一层，以宰形成反滤松，确保施纵工期护坡斥的渗透稳第定，；在炒面层干砌黄块石之间概的缝隙内五用土回灌午后再种植题水生植物订（见木图送3刚）。草坪摆喷植的方肢法与国内东常见的三虑维网垫法绪不同，它登利用一种渴专用机械污用一定的贪压力将草给籽、粘结泥剂、养料残和水的混卵合物喷洒汁在的护坡滴土表面，宜这种方法储与三维网兼垫法相比唱，草坪更早容易生长先，且具有蕉施工快、誓固土效果近好、造价闯低等优点贪。解4.4绍竹生态护坡芝的稳定巾进、出水桂渠护坡必香须满足稳税定的要求胁。稳定一躲般包括边滤坡的圆弧意抗滑稳定锹、渗透稳叫定和抗冲没刷稳定。巨进、出水嚷渠道的底猜宽是根据继泵站设计匪流量的条旺件下，经天技术经济搏比较并结忘合了水工壳模型试验缎的结果综德合确定的策，同时渠挥道应满足倍不冲、不晓淤流速的鹅要求；进咬、出水渠稀马道的宽苏度和高程泻的设置以半及边坡坡厨比，是根觉据堤防的秩抗滑稳定府结合施工升条件综合探确定的。就对泵站的刷进、出水境渠护坡，懂原护坡采共用浆砌块饼石结构，勤现部分改滚用生态护后坡，经对呀边坡抗滑度稳定计算辣分析，即督在不改变获原护坡的睡坡比和尺福寸的前提吵下，生态叶护坡的边姿坡抗滑稳趋定仍能满撒足规范要僚求。请护坡的抗丸冲刷稳定萌也是护坡遭设计的一巧项重要内违容。根据抗英国建筑滑工业研究用与情报协浆会原型试桶验结果以抬及英国奈煎特龙公司洪的资料（初图仍2殊），一般耳草皮的的挡抗冲刷的凝极限流速炕大阀于危1m/俯s第，而太浦仿河泵站的吴进、出水洗渠在设计杠水位情况爸下，最大排流怨量汉300m此3修/著s偶时渠道流帖速分别俗为劫0.82策m/沟s扁、洋0.69左m/殖s程，均小端于阔1m/掏s诸。又如前嘴述的日本此的茂渔川黄工程的实扛例，其护份坡结构和辆选用的植泳物与太浦序河泵站进班、出水渠春相似，洪日水时河流老的流速虽离然高创达博3m/幼s距，但生态残护坡的固扩土抗冲效象果良好。估综上所述包太浦河泵桐站生态护谈坡的抗冲差刷稳定是掏能保证的暖。颂4.校5磨现场试验箱为进一步需验证生态济护坡结构托方案的可维行性以及证所选植物橡对太浦河逐泵站现场拣的适应性繁，在泵站嘱工地进行岗了现场试屿验。试验磨段选择泵题站下游亭阿子港堵坝略临太浦河絮侧，边坡洋的坡比以译及护坡的撤结构设计侨完全模拟娇出水渠，此也就是说鞋在水位变膝化区域采搬用干砌块博石加三水生植物家，植物选贿用千屈菜躬和香蒲，吓水位变化文区域以上户采用草坪乘喷植（见辜图皆3坚），试验快的面积望为捕120m声2管。菌200网1相年撑1怎0撇月扔1盘4壁日进行水副生植物种交植和草皮飞喷植浇，表1辱0才月株1黄6华日突、蔑1烟9浅日钱、算2挣4址日联和盐3疯1壤日进行了芝四次人工饲洒水养护四，查1恼0潜月垮3栏1华日拆除部买分施工围帝堰以引入删太浦河水费，保持围悦堰内外水激位的动态心平衡颤。呆1稀0毯月下旬，廊草坪喷植桶部分草籽倚开始发芽义，吗1萄1陕月上旬，肿水生植物横部分长出石新芽。随龟着气温的旷下降，秀从吵1愉1于月底起，配水生植物纸逐渐枯萎渴，但草坪答部分仍保变持绿色。弦随着春天墓的来临，任水生植物膀日渐发芽跑，成活率册在瓦95驴%底以上。泛至乏200傲2欺年园5颜月变底难6堤月初水生侦植物和草椒坪均基本温长辞成，红花开绿草，护岭坡工程很茧好地融入左了周边的烤自然环境菊，试验段补生态护坡荣的景观效冶应已初见宏成效。债从现场试沿验的情况勿看，水生烫植物选用催千屈菜和极香蒲（或饱黄昌蒲，迟两者习性馅相仿）以冲及喷植的淘草坪是能艇适应现场怖实际条件桨的，均能峰成活，生蛮态护坡的欢结构是合给适的，能集满足护坡泪的稳定要雨求。由于倚千屈菜和诸香解蒲滩/占黄昌蒲是浸属于不耐贵寒的草本婶植物，因饰此在冬季密基本枯萎挎，对工程俯的美观性缎有所降低侍，但天气屋转暖后，买植物又会选发芽。冬仪季水生植偏物虽然枯墙萎，但其泪良好的根台系仍然起咐到固土和除具有抗冲芒能力。皂图巴3岩和太浦河泵举站生态护狱坡试验段薄护坡结构点剖面图梢4.6害块技术经济筹比较叨对生态护桌坡部分进逆行生态护和坡方案和神浆砌块石面护坡方案湖的投资比井较，经投妨资估算，贯本工程进愚出水渠边干坡采用生利态护坡方谢案的工程围投资守约届21只3柱万元，采宴用浆砌块壶石护坡方械案投资遗约帮35商3慧万元，生依态护坡方沉案可节约烂投资慎约俊14击0促万元。遥综上所述束，生态护村坡具有以骂下优点：堡（危1瓦）克服了置原浆砌块砌石护坡的弱呆板和生牧硬，使工易程与自然取统一；持（筝2膨）利用不检同季节的窜植物的形器状和颜色慎，可大大略改善工程篇环境；净（摧3枯）避免采胞用非自然虑的材料，扔避免了二论次环境污顺染；姓（乐4铁）生态护羽坡满足了叠人们的亲