生態護坡維護
1. 生態護坡的生態護坡設計原則
1 水力穩定性原則
護坡的設計首先應滿足岸坡穩定的要求。岸坡的不穩定性因素主要有:① 由於岸坡面逐步沖刷引起的不穩定;② 由於表層土滑動破壞引起的不穩定;③ 由於深層土滑動引起的不穩定。因此,應對影響岸坡穩定的水力參數和土工技術參數進行研究,從而實現對護坡的水力穩定性設計。
2 生態原則
生態護坡設計應與生態過程相協調,盡量使其對環境的破壞影響達到最小。這種協調意味著設計應以尊重物種多樣性,減少對資源的剝奪,保持營養和水循環,維持植物生境和動物棲息地的質量,有助於改善人居環境及生態系統的健康為總體原則。主要包含以下三個方面:
(1 )當地原則。
設計應因地制宜,在對當地自然環境充分了解的基礎上,進行與當地自然環境相和諧的設計。包括:①尊重傳統文化和鄉土知識;② 適應場所自然過程,設計時要將這些帶有場所特徵的自然因素考慮進去,從而維護場所的健康;③ 根據當地實際情況,盡量使用當地材料、植物和建材,使生態護坡與當地自然條件相和諧。
(2 )保護與節約自然資源原則。
對於自然生態系統的物流和能流,生態設計強調的解決之道有4條:①保護不可再生資源,不是萬不得已,不得使用;②盡可能減少能源、土地、水、生物資源的使用,提高使用效率;③利用原有材料,包括植被、土壤、磚石等服務於新的功能,可以大大節約資源和能源的耗費;④盡量讓護坡處於良性循環中,從而使資源可以再生。
(3) 回歸自然原則。
自然生態系統為維持人類生存和滿足其需要提供各種條件和過程,這就是所謂的生態系統的服務。著重體現在:① 自然界沒有廢物,每一個健康生態系統,都有完善的食物鏈和營養級,所以生態設計應使系統處於健康狀態;②邊緣效應,在兩個或多個不同的生態系統邊緣帶,有更活躍的能流和物流,具有豐富的物種和更高的生產力,也是生物群落最豐富、生態效益最高的地段,河道岸坡作為水體生態與陸地生態之間的邊緣帶,在設計時應充分考慮其邊緣效應;③生物多樣性,保持有效數量的動植物種群,保護各種類型及多種演替階段的生態系統,尊重各種生態過程及自然的干擾,包括自然火災過程、旱雨季的交替規律以及洪水的季節性泛濫。
2. 城市綠地的生態防護功能作用表現在哪些方面
在公路、鐵路、水利、礦山等基礎設施的施工過程中,原地貌植被的破壞不可避免,棄土、棄石、開挖等會給和諧的自然環境留下大量的裸露邊坡.這些邊坡有的是岩質邊坡,有的是土質邊坡,或陡或平.根據恢復生態學原理,在排除環境干擾的條件下,土質邊坡有自我修復、恢復的能力,但這是個漫長的過程,隨著環境的變化有很多不確定性,不能及時達到防護和綠化的效果.岩質邊坡因缺乏植被生長的條件,更難於自我恢復[1].鑒於此,只有藉助人工才能加快其恢復過程.利用植被穩定邊坡、改善生態環境在生態學上稱為邊坡生態防護.近10多年來,人們開發出了多種既能起到良好的邊坡防護作用,又能改善工程環境、體現自然環境美的邊坡植物防護新技術.它不同於以往的工程防護措施,能與傳統的坡面工程防護措施共同形成邊坡工程植物防護體系,以坡面長期穩定為目的,以保護當地自然植物群落結構、恢復生態系統、防止水土流失、減輕管理工作量為宗旨,主要靠植物根系與土壤之間的附著力以及根系之間的相互纏繞來達到加固邊坡的目的.邊坡生態防護可以涵養水源、減少水土流失,還可以有效地凈化空氣、保護生態、美化環境,具有生態效益[2]. 邊坡生態防護的主體是植物,目前採用最多的是豆科、禾本科等草本植物[3],對灌木、喬木等木本植物研究較少,實踐中也不太成功,但木本植物在生態防護中有自己的優勢.本文通過分析草本、木本植物在邊坡生態防護中的作用,著重研究灌木的應用前景. 1 生態防護的理論體系 生態防護的目標之一是使植物存活並正常生長.然而長期以來,人們僅把不良自然條件下樹或草坪的成活作為研究目的,並在栽培方面獲得了很大成功,形成了一系列在不同條件下的施工工藝或技術,如植生帶、土工網、三維網、草袋、保水劑、生根粉等[4].現代生態防護工程則不能僅以植物存活為研究目的.大量的施工實踐證明,邊坡防護施工後,有的看似達到了生態防護的目的,表面上植被恢復了,水土流失也得到了一定的控制,但時間一長,由於植物之間的惡性競爭或外界環境不能滿足植物生態習性的要求,致使植物生長勢逐漸減弱,群落開始逆行演替,剛剛恢復植被覆蓋的土地又會退化為裸地,形成水土流失現象[5]. 為發揮植物持續永久的綜合生態功能,應運用生態學原理構建一個和諧有序、穩定的植物群落,這一點非常重要,其關鍵是護坡植物的選擇.下面研究在不同的邊坡上制定物種配方應遵循的原則. 1.1 遵從植物生態習性,因地制宜 植物的生態習性是指植物生長對環境條件的要求,包括氣候生態條件、土壤生態條件、生物生態條件等.氣候生態條件(光照、濕度、溫度等)影響植物的生長繁殖,決定植物能否順利越冬、越夏;土壤生態條件(養分、肥力、結構、pH值、鹽分等)與植物的生長密切相關;生物生態條件關系著植物的生長發育.如果外界環境不能滿足植物的生態習性,植物生長就要受到阻礙甚至發生退化.因此,在選配植物時應綜合考慮環境條件,因地制宜合理種植. 1.2 保持物種多樣性,建立自然群落結構 目前,學術界就物種多樣性在生態系統中的作用提出了很多假設,如冗餘種假設[6]、零假設、特異反應假設、鉚釘假設等,對這個問題的看法還沒有完全一致的認識.多數生態學家認為,物種多樣性是群落穩定的一個重要尺度,物種多樣性指數高的群落,物種之間往往形成比較復雜的關系,植物鏈或植物網更加趨於復雜,當面對來自外界環境的變化或群落內部種群的波動時,群落有一個較強的反饋系統,可以緩沖干擾.當某一物種發生病蟲害時,不可能侵染所有的物種,即病蟲害不易傳播.植物的自然群落結構是草、灌、喬三位一體的多層次的復雜結構,物種多樣性指數高,在一般的情況下抗外界干擾的能力強,即使群落中一種或幾種植物受到病蟲害的危害而死亡,其他的植物也會填補其留下的空白. 1.3 遵從生態位原則,優化植物配置 基於物種多樣性的考慮,在利用植物進行邊坡防護時採用的植物種類較多,這就要求擬定一個合理的配方,因自然群落中的物種、種群不是偶然的組合,而是生態上的協調與組合[7].綠化植物的選配除了要考慮它們的生態習性外,實際上還取決於生態位的配置,這是生態防護工作關鍵的一步,它直接關繫到系統生態功能的發揮和景觀價值的提高.因此,在選配植物時,應充分考慮植物在群落中的生態位特徵,從空間、時間和資源生態位上的分異來合理選配植物種類,使所選擇植物生態位盡量錯開,從而避免種間的直接競爭[8]. 1.4 遵從互惠共生的原理,協同植物之間的關系 在植物生長發育過程中,根系作為植物和土壤的重要界面,不僅是重要的吸收和代謝器官,而且是重要的分泌器官[9].它一方面從生長介質中攝取養分和水分,另一方面也向生長介質中分泌離子和大量的有機物質.當一些植物的分泌物對另一些植物的生長發育有利時,他們互惠共生,相互促進生長,如皂莢與七里香在一起生長時,互相都有促進作用;當一些植物的分泌物對其他植物的生長發育不利時,就會影響其生長.群落中植物的分泌物對其他植物的生長發育有很大的影響,在選配植物種時應高度重視. 2 生態防護的現狀 目前,在生態防護中草坪應用比較廣泛.根據草種對氣候的適應性,可將草種分為冷季型草種(早熟禾屬、羊茅屬、黑麥草屬、胡枝子屬、苔草屬、三葉草屬、百脈根屬等)、暖季型草種(狗牙根屬、狼尾草屬、地毯草屬、鈍葉草屬、假儉草屬、馬蹄金屬、畫眉草屬等)、過渡型草種(野牛草屬、結縷草屬等).在邊坡防護工程中大都選擇一些根系發達、固土能力強的草種,如早熟禾、黑麥草、羊茅草、狗牙根、假儉草、鈍葉草、馬蹄金等[10],然後採用合理的施工技術播種,並精心呵護以保證一定的成活率.早期,種子發芽率高、出芽整齊,如黑麥草,播種7天後,發芽率可達90%以上,1個月後,原來裸露的邊坡就披上了綠裝.表面上看,植被恢復了,水土流失得到了控制,生態環境得到了改善,但這種好景不長,短則一年半載,長則2~3年就會發生衰退現象.如華南地區引進的多年生黑麥草,不耐高溫、不能越夏,在夏天很快就消失,不能完成世代交替[11],但麥草在初期生長非常旺盛,有競爭優勢.為達到四季常青的效果,在護坡工程中還常常採取冷季型草與暖季型草混播的措施,但因暖季型草在冬天枯萎後常阻礙冷季型草的發芽、繁殖,冷季型草在夏天又阻礙暖季型草的發芽、繁殖,還是很難達到四季長青的效果.究其原因,我們認為這種生態防護工程旨在利用人工的方法加快植被恢復過程,往往違背了自然演替規律,在選配植物時,大多隻考慮單個物種的生態習性,欠考慮物種間的競爭關系,忽略了物種多樣性對生態系統功能的貢獻.另外,草本植物在水土保持功能上也有一定的缺憾:一是根系較淺,固坡護坡效果較差;二是群落易發生衰退,二次恢復很困難;三是管理費用高;四是外來種的大量採用,對生態安全有很大風險. 3 灌木在生態護坡中的作用 我國的邊坡坡度一般為45°,有的甚至達到60°以上,單純用草本植物雖然覆蓋度大、美觀,初期植被均勻整齊,但防護效果不太理想,而栽植喬木又會提高坡面負載,在風力作用下極易造成坡面的不穩定或坍塌.隨著實踐經驗的提高,人們逐漸認識到灌木綠化具有的優勢.灌木不僅具有良好的抗旱、保水、保土、防風沙、降塵土、抗鹽鹼等優點,而且生長快、耐貧瘠、對土壤環境要求不高,和草本植物相比,優勢相當明顯:一是灌木類木本植物根系的先端部位能向土壤母質內部延伸,在吸取其營養的同時固持風化土層,增強邊坡的穩定性.二是維護管理作業量小,灌木對水、肥的需求少,適應性強.三是對小氣候的改善作用明顯,能緩和陽光的熱輻射,使酷熱的天氣降溫、失燥,給人以舒適的感覺.同時由於灌木的生物量比草本植物大,進行光合作用吸收的二氧化碳多,吸滯煙灰粉塵,稀釋、分解、吸收和固定大氣中的有毒有害物質也較多,能更好地凈化空氣.但單一的灌木群落也易產生表土侵蝕,對初期的水土保持不利.因此,在邊坡防護過程中,植物種的選擇以草本植物與灌木配合為宜,二者結合,可起到快速持久的護坡效果,有利於生態系統的正向演替. 但採用草本植物種子和灌木種子混合播種時,有時會不盡如人意,常常形成稀樹草原的格局,這是因為草本植物一般發芽早、成坪快,往往扼殺剛剛發芽的灌木幼苗.所以在當今的綠化施工過程中,一般先種植生長速度快、成坪快的先鋒草本植物[12],以達到快速恢復植被,控制早期水土流失的目的,然後因地制宜栽植灌木.
3. 河道生態治理的概念
1、生態護坡的概念
生態護坡所涉及的范圍很廣泛 .目前國內外對其還沒沒有明確的定義,絕大多數人認為岸坡上種植植物就是生態護坡,這是一個錯誤的概念。筆者認 為生態不僅僅包括植物,它應是一個系統
的含義。生 態河道護坡應該包括兩方面的含義: 首先是護坡。特別是水位變動區的水土保持,其次是生態 ,這二者的高度統一才是真正的生態邊坡。 其具體內涵為 :
1) 首先在滿足行洪排澇要求的基礎上,保證岸坡 的穩定,防止水土流失 :
2) 生態護坡是開放式的系統,它是與周圍生態系統密切聯系的,不斷與周圍生態系統進行物質交換 ;
3) 生態護坡是動態平衡的系統,系統內的生物之間存在著復雜的食物鏈,它們互為食物。保持著系統的動態平衡 ;
4) 生態護坡是動力式 的系統。它與水流之間是相互作用的 ,水流對岸坡有沖刷作用,岸坡對水流有阻礙作用,岸坡生態系統是地表水與地下水交換的媒介 ;
5) 生態護坡是整個生態系統(包括自然生態系統和社會生態系統)的一個子系統。它與其他生態系統之間是相互協調、協同發展的,它的生態功能好壞直接影響其他生態子系統功能的發揮,甚至還會破壞其他生態系統 ;
6) 生態護坡 是可持續發展的系統
2、生態護坡設計原則
生態護坡 系統將植物生長基質 固定在袋體內,同時利用植物根 系的「 錨 固」 作用而使護坡更穩定和具有抗沖刷能力 ,同時生態護坡還具有造價低 、能美化環境的獨特效果 , 在 國外
已得到了廣泛的應用,在國內也有一些應用。生態護坡設計的基本原則為 :
1) 生態邊坡必須能夠營造一個適合陸生植物、水陸兩生植物、水生動植物生長的生命環境 ;
2) 生態護坡應滿足渠道功能和堤 防的穩定要求 , 並降低工程造價 :
3) 盡量減少剛性結構 , 增強護坡在視覺中「 軟效果 」,美化工程環境 :
4) 進行水文分析 , 確定水位變幅范圍, 結合植物調查結果 , 選擇合適的植物 :
5) 盡量採用 自然的材料 , 避免二次環境污染 :
6) 布置時考慮人們的親水要求 。
3、護坡栽種植物的選擇
在栽種植物以前,應首先進行上程區域的植被調查,然後根據植被調查結果,充分考慮到栽種植物與周邊環境的協調 、景觀 、安全性 、地域適應性及生 態平衡的問題,並按以下條件進行
嚴格的選擇:
1) 適合氣候 、氣象條件的樹種 ;
2) 土壤要求低 ;
3) 原有品種 ;
4) 抗病蟲害能力強 , 對周圍環境的危害性小 ;
5) 壽命或者效果發揮時間長 ;
6) 具有能夠美化環景的效果 ;
7) 容易維護管理 ;
8) 具有市場性。
4. 什麼是生態護坡
以前的人們植樹造林只是單純的植樹,但是這種人工林物種單一,浪費資源,對生態環境造成破壞。所謂生態護坡,就是人工構建一個完整的小系統,栽種當地的各種草、樹形成的一個能夠長時間存活,最後能脫離人工維護的自然系統。
5. (三)蜂巢格網生態護坡結構
1.河道蜂巢格網護坡結構形式
河道蜂巢格網護坡結構為:某河底高程-0.87m,河岸高程2.80m,兩岸護坡坡比1:3,採用河卵石結合土工格網型式,其自下而上為1m×0.5m土工網箱大方腳、河卵石上鋪1層土工格網蓋片、0.5m×0.3m土工網箱地梁、河卵石上鋪1層土工格網蓋片、1m×0.5m土工網箱大方腳,沿河向每5m設0.5m×0.3m坡向土工網箱地梁,其兩頭與河沿向土工網箱綁接。土工格網地梁內充填河卵石。具體斷面結構型式如圖10-3所示。
土工網箱大方腳和土工網箱地梁為金屬網箱,用隔片分成5~6格;土工隔網蓋片為金屬網片(規格尺寸見圖10-3)。網箱與網箱、網箱與蓋片間用同材質絞緊雙股線綁扎。綁扎要求:間隔網與網身的4處交角各綁扎一道;間隔網與網身交接處,每間隔25cm綁扎一道(圖10-4)。
圖10-3 河道護坡標准斷面
[單位:高程(m);尺寸(mm)]
圖10-4 河坡橫向布置
(單位:mm)
2.蜂巢格網結構與不同結構特性對比
河道護坡結構有多種型式,一般為30cm厚的干砌石、漿砌石、8~10cm厚的混凝土預制塊、10~12cm厚的現澆混凝土護坡、土工膜袋混凝土和蜂巢格網等,其下鋪設10~15cm厚的砂礫石墊層。護坡結構特性對比見表10-1。
表10-1 蜂巢格網護坡和其他結構護坡的特性對比
3.蜂巢格網護坡的優點
1)親水性好,適合生物生存和繁衍。結構填充料之間存在大量的空隙,有利於各種魚類、蝦類生存和繁衍,維護水體凈化,改善河流水質。有些空隙被泥沙沉累填充,提供了水生植物生長的有利條件。
2)保護生態環境,增強水體自凈作用。河道正常水位以上的邊坡,通過人工植被或植被自然生長,植物根系可固著邊坡土壤,建立起陽光、水、植物、生物、土壤、河堤之間互惠共存的河流生態系統,維護水體凈化,改善河流水質。
3)美化環境,改善景觀。通過自然與人工植被的「水」和「綠」結合,改變吊板的連續護岸,給海塗增添了一道亮麗的風景線,達到優化、美化環境,對維持河流生態系統的健康和保持原有的水邊生態環境具有特殊意義。
4)較強的透水性、穩定性、整體性、可變更性。填充料系鬆散體,一般為河卵石,利於邊坡後土體內孔隙水的排出,有效地降低邊坡後的地下水位。箱體結構之間緊密連接,成為一個整體的柔性結構,結構內的鬆散填充料會自身調節適應變形,整個結構不會被毀壞。可在已有的結構上或在基礎許可的條件下加高加厚,便於加固維護。
5)抗沖刷能力強。高速水流下,箱籠內的鬆散填充料即使有小的位移,也不會被水流帶走,而是經過自身的調節達到新的平衡。同時箱體結構之間相互連接,具有獨特的抗風浪能力,蜂巢格網箱籠內填充料的空隙可以粉碎浪花,減小浪壓力,浪退時可以破壞真空吸力,加上結構本身進行的微調,可確保工程的安全、穩定。
6)耐久性好,使用壽命長,造價經濟合理。材料的熱鍍鋅及包塑防腐處理使其使用年限較長,通常情況下造價低於混凝土結構,低於或接近漿砌石結構。
7)施工方便、迅速。施工的強度減弱,受氣候的影響很小,機械化施工提高了工作效率,節約了時間。
蜂巢格網護坡由於具有適合河道恢復生態的特性,又有著良好的結構穩定性和透水性,能適應各種河岸地基基礎。它抗沖能力強、耐久性好、使用壽命長,施工方便、迅速,造價經濟合理,是一種良好的護坡結構型式,值得推廣應用。
6. 生態混凝土護坡價格 大概需要多少錢
生態混凝土護坡一般都是按個算,價格根據地區、運費等等有所浮動,可就地內利用現場石料,砂土等並可容以用重型機械進行內部填充作業,無需過多人力物力,相對來說,成本不貴。
我先來說下我了解的生態混凝土護坡特點:
1、耐久性,採用鋼筋混凝土結構,屬於人造石,化學性質相對穩定;不會隨著時間的推移而發生腐蝕或被磨耗的情況。
2、環保性,使用碎石和沙土作為填充物且有預留空間,方便水中生物築巢及生長從而達到綠化並促進環保生態的形成;可以利用施工現場所產生的的土沙等進行填充,有利於植被快速恢復生長。
3、安全性,產品規整,施工簡便,可以精簡人力物力,方便施工現場管理,可以減少施工意外發生;質量穩定經久耐用,不會因產品損耗而發生石塊掉落等意外。
4、機能性,產品之間採用可動性連接,抗震性能佳且可應對彎曲道路的施工和下層問題;產品設計多樣,美觀,可根據實際放工環境選擇相應的產品種類;產品結構結實,荷載作用下不易變形。
5、經濟性,可就地利用現場石料,砂土等並可以用重型機械進行內部填充作業,無需過多人力物力。
信息來源:中力通新材-專業的生態混凝土護坡生產單位
7. 河道生態護坡的植物選擇
在栽種植物以前,應首先進行上程區域的植被調查,然後根據植被調查結果,充分考慮到栽版種植物與權周邊環境的協調、景觀、安全性、地域適應性及生態平衡的問題,並按以下條件進行嚴格的選擇:
1) 適合氣候、氣象條件的樹種;
2) 土壤要求低;
3) 原有品種;
4) 抗病蟲害能力強,對周圍環境的危害性小;
5) 壽命或者效果發揮時間長;
6) 具有能夠美化環景的效果;
7) 容易維護管理;8) 具有市場性。
8. (一)生態護坡及其優勢
1.生態護坡的含義與作用機理
生態護坡是河流生態治理的一項重要措施,是結合水利工程與生態環境保護而興起的一種新型護坡技術。它集現代水利工程學、生物科學、環境學、生態學、景觀學、美學等學科為一體,打破了傳統護岸水泥三面襯砌、整齊劃一的格局,同時不再僅僅強調護岸的抗沖刷能力等,而要求穩定性、景觀性和生態性的完美結合。因此,生態護坡技術可描述為「通過使用植物或植物與土木工程相結合的方式,減輕水流、風浪、雨水等各類侵蝕的程度,提高坡面及坡腳的穩定性,實現河岸生態群落向頂級群落演變的水利工程技術」。
生態護坡技術是利用植被涵水固土的原理穩定岩土邊坡同時美化環境的新技術,是涉及岩土工程學、水土保持學、環境保護學、生態學植物學、園林學、土壤肥料等多學科於一體的綜合工程技術。
根據以上概念,生態護坡模式應具有以下特點:
1)從概念與方法看,強調兩個標準的協調,不僅需要根據當地自然和社會經濟發展狀況提出河道的防護體系標准,而且需要了解河道本身的自然生態體系,使得工程實施後能盡快恢復河道系統的生態平衡。涉及的領域更寬,技術手段更多,方法更復雜。
2)豐富了原有護坡模式,不僅包括傳統的防護綠化型,而且還包括灘地的人工濕地系統,高爾夫球場、種植養殖等開發型模式。
3)材料的選擇多樣化,包括土、石、混凝土、生態型混凝土製品、土工合成材料、適宜的植物等。只要滿足生態防護的要求,不排斥採用混凝土進行防護。
4)與傳統的綠化美化不同,生態護坡強調盡量利用自然的力量達到植被系統的生態平衡和自然修復,恢復自然的四季景觀。經驗表明,不能自然生態平衡的系統需要人工進行維持,因而管理維護費用高。
生態護坡作用方式主要是通過坡面植物的地下根系和地上莖葉,地下廣布的根系縱橫交織,大大增加了土體的固著和結持力,地上部分的莖葉可減少或防止降雨對地的直接撞擊濺蝕。從上述角度出發,其護坡機理應當從以下兩個方面考慮:①植被系統控制侵蝕的力學機制(力學效應);②植被系統控制侵蝕的水文機制(水文效應),在這方面周錫九、張俊雲、王文生等人做了大量的研究工作,歸納起來生態護坡的機理如圖10-1所示。
圖10-1 生態護坡機理
圖10-1中深根錨固作用與蒸騰排水效應的主要功能是加固邊坡,淺根加筋作用與莖葉水文效應的主要功能是坡面防護。
植被的力學效應。植物分為草本類植物和木本類植物兩大類,由於這兩大類植物生物學特性不同,造成其根系形態也不盡相同,因此其作用機理也不同。根據根的形態特徵,植物根系可分為草本類植物根系和木本類植物水平根系、垂直根系三種類型,從力學角度表現為淺根加筋、深根錨固兩種作用類型。其機理如下:①淺根的加筋作用。植草的根系在土中錯綜盤結,使邊坡土體在其延伸范圍內成為土與草根的復合材料,草根叫視為帶預應力的三維加筋材料。②深根的錨固作用。木本植物的垂直根系的主根粗壯,扎入土層較深。垂直深根穿過邊坡的軟弱層或滑動面,以錨固與樁側阻的方式對邊坡起到加固作用,其作用類似於錨桿或抗滑樁。
植被的水文效應。植被地上部分的莖葉及枯枝落葉可減少或防止降雨對地面的直接撞擊濺蝕,植物尤其是草本植物具有控制土壤侵蝕的能力,通過其降雨截留、徑流延滯、土壤增滲、土層固結等作用,改善坡面小氣候,減緩了土表侵蝕。①降低坡體孔隙水壓力,提高土體抗剪強度。降雨是誘發滑坡的重要因素之一,邊坡的失穩與坡體水壓力的大小有著密切關系。植物通過吸收和蒸騰坡體內水分,降低土體的孔隙水壓力,增加土體吸力,提高土體的抗剪強度,有利於邊坡體穩定。②降雨截留,削弱濺蝕。一部分降雨在到達坡面之前就被植被截留,重新蒸發到大氣或下落到坡面。下落的雨滴在打擊坡面時,把動量傳遞給土體,產生的分裂力使土體顆粒分離飛濺,在滴濺過程中,雨滴動量越大,撞擊分裂力越大,被濺出的土粒數量也越多,植被能攔截高速下落的雨滴,減少雨滴數量、滴濺能量及飛濺的土粒。③抑制徑流沖刷。地表徑流帶走己被滴濺分離的土粒,進一步引起片蝕、溝蝕,植被能夠抑制地表徑流並削弱滴、濺蝕,從而能控制土粒流失。通常情況下,土的流失量隨植被覆蓋率的增加呈指數關系降低。
2.生態護坡相對於傳統護坡的優勢
傳統的城鎮河道整治,一般採用單純的工程措施護坡,主要有漿砌或干砌塊石護坡、現澆混凝土護坡、預制混凝土塊體護坡等,護砌形式多為梯形或矩形斷面,有些甚至是全斷面襯砌。這些結構形式的傳統護坡,在保持坡岸的結構穩定、防止水土流失以及防洪排澇等方面,起到了一定的作用,但卻對景觀、環境和生態產生了不同程度的負面影響。而目前採用的生態型護坡一般是採用植物護坡或植物與工程措施相結合的復合護坡。因為植被的存在,恢復了護坡應具備的生態學功能,相對於傳統護坡有了較大改善。
(1)改善水質及水體的自凈能力
光潔、硬質的傳統護坡,岸坡沒有植物作為屏障,會使岸邊的垃圾以及地表徑流帶來的污染物輕易進入水體,加速水體水質的惡化,造成污染。而生態護坡因為植被能夠滯納垃圾和顆粒物質,過濾來自高地以及地表徑流中的污染物,起到保護河道水體的作用。蔡婧等的研究發現土壤生物工程柴籠、灌叢墊和傳統的植草護坡對懸浮固體和營養鹽的截留率達到80%以上。另外,寸草不生的傳統硬質護岸,破壞了水體—土壤—生物之間的物質和能量循環體系,不利於具有凈水功能的水生生物的生長,削弱了水體的自凈能力。生態護坡所採用的植被以及新型材料加強了護坡的透水性和透氣性,在一定程度上保持了水體—土壤—生物之間的物質和能量循環,保護了水體的自凈能力。
(2)調節水溫變化,維持水生生態系統的平衡
傳統護坡增強了對光照的吸收,導致水體溫度變化過大,不利於維持水中生態平衡。水溫的變化過大,不利於對溫度敏感物種的生存;對魚類產卵產生較大的負面影響,因為魚類的正常繁殖對溫度的反應非常敏感;在高溫季節,還會孳生傳染病菌。而引入植被、灌木或森林的生態護坡在調節光照吸收和防止水溫變化過大方面起到了一定的作用。因此,從這個層面上說,生態護坡在一定程度上改善了水生生態系統的平衡。
(3)保護河道系統的生態多樣性
混凝土和砂石修葺的傳統護坡在一定程度上加快了水體的流速,加大了水流沖刷力度,水中一些生物會被水流沖走,使水中生物減少,岸上又缺乏天然植物,直接影響沿河野生物種,如水鳥等的生存。據統計,目前河道襯砌後,沿河生物種類減少了70%以上,而水生生物也只相當於原來的50%,加之河道的裁彎取直、橫斷面的幾何規則化,使自然河流系統中河床的異質性不復存在,許多水生生物無法安身,不能形成多種多樣的生境組合。生態護坡的透水性有利於維持河道水體的原有流速,同時也為各種生物的生長、昆蟲和鳥類的棲息、魚類的繁殖提供了有利的水邊環境,保護了河道系統的生物多樣性。
(4)恢復護坡的綠色景觀
過去沒有綠色的傳統護坡,使河道失去了原有的生機。而增加了綠色的生態護坡,恢復了護坡的綠色景觀,滿足了現代人回歸自然的追求。生態型護坡是在傳統型護坡基礎上的改進,不單純局限於新型環保材料或技術的應用,同樣重視發掘傳統人工材料和技術的生態功能以及改進傳統的護坡方法,在設計和施工中更多地顧及環境和生物的需求。因此,生態型護坡既源於傳統型護坡,又有別於傳統型護坡,是護坡工程發展的嶄新階段。