7种河道生态护坡的优缺点说明

时间:2021-02-22
一. 生态护坡的定义
 
生态护坡,是综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护,形成由植物或工程和植物组成的综合护坡系统的护坡技术。
开挖边坡形成以后,通过种植植物,利用植物与岩、土体的相互作用(根系锚固作用)对边坡表层进行防护、加固,使之既能满足对边坡表层稳定的要求,又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式,是一种有效的护坡、固坡手段。
 
二. 生态护坡的功能
 
1. 护坡功能:植被有深根锚固、浅根加筋的作用;
2. 防止水土流失:能降低坡体孔隙水压力、截留降雨、削弱溅蚀、控制土粒流失;
3. 改善环境功能:植被能恢复被破坏的生态环境,促进有机污染物的降解,净化空气,调节小气候。
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三. 生态护坡的形式
 
常用的生态护坡形式有植物型护坡、土工材料复合种植基护坡、生态石笼护坡、植被型生态混凝土护坡、生态袋护坡、多孔结构护坡、自嵌式挡土墙护坡等。
 
1. 植物型护坡
 
通过在岸坡种植植被(乔木、灌木、草皮等),利用植物发达根系的力学效应(深根锚固和浅根加筋) 和水文效应(降低孔压、削弱溅蚀和控制径流)进行护坡固土、防止水土流失,在满足生态环境的需要的同时进行景观造景。
主要应用于水流条件平缓的中小河流和湖泊港湾处,或城市的亲水景观处。固土植物一般应选择耐酸碱性、耐高温干旱,同时应具有根系发达、生长快、绿期长、成活率高、价格经济、管理粗放、抗病虫害、与杂草竞争力强的特点。
 
缺点:抗水流、风浪冲刷能力有限,对水流条件要求较高,且初期易被雨水冲刷形成深沟,影响护坡效果。
 
2. 土工材料复合种植基护坡
 
此类护坡分为3种。
a. 土工网垫固土种植基护坡:主要由网垫、种植土和草籽3部分组成。常用土工网以热塑性树脂为原料,其底层强度高,足以防止植被网变形,并能有效降低雨滴的冲击能量,增强土体表面的抗冲刷能力,有效控制面源污染。
 
优点:
 
1.固土效果好;
2.抗冲刷能力强;
3.经济环保。网垫采用可降解材料,无污染;与混凝土护岸相比,该护岸更为经济。
 
缺点:
 
1.抗暴雨冲刷能力仍然较弱,取决于植物的生长情况;
2.在水位线附近及以下不适用该技术。
 
b. 土工单元固土种植基护坡:土工单元种植基,是利用聚丙烯等片状材料经热熔粘连成蜂窝状的网片,在蜂窝状单元中填土植草,起到固土护坡作用。
 
优点:
1.材料轻、耐磨损、抗老化、化学性质稳定、适用温度范围宽、韧性好、抗冲击力强、不易变形、运输方便;
2.施工连接简单,施工方法方便,能大大提高施工效率,并可多次利用。
 
缺点:
 
适用的河道坡度不能太陡,水流不能太急,水位变动不宜过大,否则会加大上部格室的压力,岸坡土壤也易被水流冲刷带出。
c. 土工格栅固土种植基护坡:格栅是由聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅,在土木工程中被称为土工格栅。土工格栅分为塑料土工格栅、钢塑土工格栅、玻璃土工格栅和玻纤聚酯土工格栅4大类。
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优点:
 
1.具有较强抗冲刷能力,能有效防止河岸垮塌;
2.造价较低,运输方便,施工简单,工期短;
3. 土工格栅耐老化,抗高低温。
 
缺点:
 
当土工格栅裸露时, 经太阳暴晒会缩短其使用寿命; 部分聚丙烯材料的土工格栅遇火能燃烧。
 
3. 生态石笼护坡
 
石笼网是由高抗腐蚀、高强度、有一定延展性的低碳钢丝包裹上PVC材料后使用机械编织而成的箱型结构。在河道护坡中,一般选用耐锈蚀和喷塑铁丝网笼。在石笼网里填充大小不一的石块后,以一定的方式组合并固定于河岸处使之成为网石笼结构护坡。根据材质外形可分为格宾护坡、雷诺护坡、合金网兜等。
 
优点:
 
1.具有较强的整体性、透水性、抗冲刷性、生态适宜性;
2.应用面广,柔性结构能适应地基的变化,比刚性结构具备更好的安全稳定性,起到良好的维护岸坡稳定,维持河道生态功能的作用;
3.网笼结构的透水性对地下水的自然作用及过滤作用具有较强的包容性,使水中的悬移物和淤泥得以沉积于石块缝隙中,有利于自然植物的生长,使岸坡环境得到改善;
4.造价低、经济实惠,运输方便。
 
缺点:
 
1.由于该护坡主体以石块填充为主,需要大量的石材,因此在平原地区的适用性不强;
2.在局部护岸破损后需要及时补救,以免内部石材泄露,影响岸坡的稳定性。
 
 
生态混凝土是一种性能介于普通混凝土和耕植土之间的新型材料,由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和表层土组成。多孔混凝土是植被型生态混凝土的骨架,由粗骨料、水泥、适量的细掺和料组成。保水材料以有机质保水剂为主,辅以掺入无机保水剂,为植物提供必要的水分。表层土铺设于多孔混凝土表面以减少土壤水分的蒸发,为植物发育期提供养分。植被型生态混凝土护坡抗冲刷性能好,表层覆草具有缓冲功能,固土作用显著,有较强的抵御洪水的能力。护坡孔隙率高,保证了土壤、水体、大气的连通,有效地降低了孔隙水压力,不仅能为植物根系生长提供空间,而且也会成为动物及微生物的繁殖场所。
 
 
 
优点:
 
1.可为植物生长提供基质;
2.抗冲刷性能好;
3.护坡孔隙率高,为动物及微生物提供繁殖场所;
4.材料的高透气性在很大程度上保证了被保护土与空气间的湿热交换能力。
 
缺点:
 
1.需做降碱处理,降碱问题若处理不好,会影响植物的生长;
2.相比于其他护岸类型,该类型的护岸价格偏高,但比混凝土护岸要低。
 
 
生态袋是采用专用机械设备,依据特定的生产工艺,把肥料、草种和保水剂按一定密度定植在可自然降解的无纺布或其他材料上,并经机器的滚压和针刺等工序而形成的产品。生态袋共分5层,最外层和最内层为尼龙纤维网,次外层为加厚的无纺布,中层为植物种子、有机基质、保水剂、长效肥等混合料,次内层是在短期内自动分解的无妨纤维布。
 
 
 
优点:
 
1.生态袋应用三角内摩擦紧缩结构,整体受力,具有科学的稳定性;
2.具有透水不透土的过滤功能,既能防止填充物(土壤和营养成分混合物)流失,又能实现水分在土壤中的正常交流;
3.植物种子分布更加均匀,不受人为因素和水流冲刷的扰动,且节约了种子的播种时间,使植物的选择更加丰富多样,有利于生态系统的快速恢复;
4.施工简单快捷,无需大型机械,而且不产生噪声和垃圾。
 
缺点:
 
1.生态袋护岸存在着易老化,生态袋内植物种子再生问题;
2.生态袋孔隙过大袋状物易在水流冲刷下带出袋体,造成沉降,影响岸坡稳定;而孔隙过小对植物根系延伸造成阻碍,影响柔性边坡的结构稳定,透水性能降低。
 
 
多孔结构护坡是利用多孔砖进行植草的一类护坡,常见的多孔砖有八字砖、六棱护坡网格砖等。这种具有连续贯穿的多孔结构,为动植物提供了良好的生存空间和栖息场所,可在水陆之间进行能量交换,是一种具有"呼吸功能"的护岸。同时,异株植物根系的盘根交织与坡体有机融为一体,形成了对基础坡体的锚固作用,也起到了透气、透水、保土、固坡的效果。
 
 
 
优点:
 
1.形式多样,可以根据不同的需求选择不同外形的多孔砖,风格更加丰富,满足多种需求; 2.多孔砖的孔隙既可以用来种草,水下部分还可以作为鱼虾的栖息地; 3.具有较强的水循环能力和抗冲刷能力。
 
缺点:
 
1.河堤坡度不能过大,否则多孔砖易滑落至河道;
2.河堤必须坚固,土需压实、压紧, 否则经河水不断冲刷易形成凹陷地带,造成薄层多孔砖的松动而被冲走;
3.成本较高,施工难度不大,但施工工作量较大;
4.不适合砂质土层,不适合河岸弯曲较多的河道。
 
 
自嵌式挡土墙的核心材料为自嵌块。这种护坡型式是一种重力结构,主要依靠自嵌块块体的自重来抵抗动静荷载,使岸坡稳固; 同时该种挡土墙无需砂浆砌筑,主要依靠带有后缘的自嵌块的锁定功能和自身重量来防止滑动倾覆; 另外,在墙体较高、地基土质较差或有活载的情况下,可通过增加玻璃纤维土工格栅的方法来提高整个墙体的稳定性。该类护岸孔隙间可以人工种植一些植物,增加其美感。
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优点:
 
1.防洪能力强,自嵌式挡土墙结构为层层错位码放,无砂浆砌筑,水流可快速进出,减少了波浪对墙体的破坏;
2.具有层次感,孔隙间的植物长成后可覆盖墙体,比混凝土墙增加了生态感,水面以下孔隙为鱼虾等动物提供良好的栖息地;
3.节约材料,自重较传统混凝土挡墙较轻;
4.造型多变,主要为曲面型、直面型、景观型和植生型,满足不同河岸形态的需求;
5.对地基要求低,自嵌式结构为柔性结构,适用于产生不均匀沉降的地基;
6.抗震性能好,垂直方向错位干码,用锚固棒形成三位一体,水平方向上工格栅块体、反滤层和回填土形成一体,非少数的几个关键连接点,为地震力提供了附加的转移受力路径;
7.施工简便,施工无噪音,后期拆除方便。
 
缺点:
 
1.墙体后面的泥土易被水流带走,造成墙后中空,影响结构的稳定,在水流过急时容易导致墙体垮塌;
2.该类护岸主要适用于平直河道,弯度太大的河道不适用于此护岸;
3.弯道需要石材量大,且容易造成凸角,此处承受的水流冲击较大,使用这类护岸有一定的风险。
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