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防洪工程中的堤防、河道护坡是一项量大面广的基础设施,通过技术创新来选择和确立兼顾防洪、生态和节约的工程护坡方式,是水利工程设计和防洪建设一大课题。
1 生态护坡工程的建设与发展,
在不同的时代,人们对堤防河道护坡的认识和要求也不相同,生态护坡就是现阶段人们在对水环境要求越来越高、追求人与自然和谐相处的历史条件下而日益受到重视。
目前,我国开始试验推广的几种生态护坡主要有:植被护坡、土工材料复合种植基护坡、植被型生态混凝土护坡和水泥生态种植基护坡。我国生态护坡建设主要是模仿学习国外经验后自主开发产品,另外也部分引进国外先进产品。正确地把握生态护坡生长习性,并选择适合本地自然条件的类型,需要明确生态护坡的本质和特点。
1.1 生态护坡与传统护坡
一部分生态护坡是在传统护坡基础上发展而来,尽管国内外还没有统一的定义,但与传统护坡的区别还是明显的:
生态护坡较传统护坡更具有自然生机,与周围景观相协调。生态扩坡具有一定的开放性,能保护生物的多样性,较少改变河道生物栖息环境。生态护坡材料以环保材料为主,多数为天然材料,对环境污染小。
传统护坡主要指砌石护坡和目前大量使用的预制混凝土块。这些护坡中的干砌块石护坡随着时间久远和大自然的自我修复,与自然界达成新的平衡,与天然土坡一样,它上面也生长植被,也具备生态护坡的特征。随着时间的流逝,新的平衡在新的条件下重新建立,这是自然规律。只要我们认识到这一点,就不会把传统护坡与生态护坡完全对立。
1.2 生态护坡与河道净化
人们最初设计生态护坡的目的之一是净化河道,但这一构想几乎无法实现。河流水体污染主要来自城市排污、农田化肥农药、大气酸雨,自20世纪50年代以来,发达国家都面临过水环境污染,没有哪一个国家主要依靠生态措施减缓或消除水污染。建没生态护坡不能夸大其自净能力,更不能寄希望它来治理污水。
1.3 生态护坡与社会发展
生态护坡是实现生态水利的一部分,因此发展生态护坡必须适应我国自然条件和经济社会发展的需要。
护坡首先要满足防洪功能,就是说护坡主要作用是防御洪水,其他功能都服务于防洪,护坡满足生态需求同样不能因此而削弱其主导功能。
生态护坡最重要的特征是恢复河流天然属性。应尽量选择天然材料,如天然石材、草皮等,尽量少用水泥和人工合成材料。天然材料产生于自然耐久性好,与河流不相排斥,即使发生化学反应也很漫长,而人工合成材料却难以做到这一点。天然材料的另一特性就是容易在河道中形成新的自然平衡,较快恢复河道天然景观。
发达国家修建生态护坡的一些做法值得借鉴,但要进一步消化吸收,不能照搬。
2 有效建设资源节约型生态护坡
随着我国经济的发展,受资源约束的矛盾日益突出,一些主要原材料、能源、水、土地纷纷告缺,资源的利用和保护成为人们关注的焦点。护坡工程在水利建设中量大面广,如何做到资源节约合理的投入取得最佳的收益值得探寻。
2.1 重视护坡工程中生态与环境的评估
尽量避免河道混凝土护坡建后再拆,不如尽量少建或用非工程措施解决。当然,河道岸坡硬化混凝土护对于防洪来说是有利的。近年来我国水利工程的生态与环境评估越来越受到重视,采用工程措施还是非工程措施必须综合分析,权衡利弊。总之,对河道堤防护坡工程进行严谨科学的可行性研究,是实现资源节约的前提。
2.2 生态护坡工程技术的创新
尽量减少混凝土用量,优先采用天然石材。其目的首先考虑到营造“多自然河流”。而且在资源节约上也有其合理性。
河道堤防护坡破坏主要有脱落、塌陷、滑动、鼓胀、崩塌和剥蚀。除剥蚀外,其他破坏类型预制混凝土护坡与砌石护坡无明显差别,都可以通过日常维修解决。但通过多年的观察,两类护坡材料的耐久性不同:
护坡工程常用的岩石有石英砂岩,片麻岩、正长岩等,抗压强度在80~500mpa,其表面致密,水与石料之间的分解、溶蚀和冲刷作用极其漫长,可见天然块石耐久性优异。
在生产预制混凝土过程中,水泥硬化后的水泥石在正常情况下有较好的耐久性。但在与流动的河水、含硫酸盐、镁盐或碳酸的污水长期接触时,混凝土就会发生软水腐蚀、硫酸盐或溶解性化学腐蚀,强度下降。低于c20标号的混凝土水泥含量较少,混凝土浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水形成的毛细管子及骨料下部的水囊,容易造成混凝土内部形成孔隙,混凝土腐蚀作用加快。因此,预制混凝土护坡的耐久性不高。
比较护坡块石(粗料石)与预制混凝土块的生产过程,可以明显看出前者耗费能源少。
块石破碎一碎石一加水泥拌合一混凝土预制块,其中水泥生产中大量耗能。人工或机械加工块石(粗料石),天然块石可循环使用。而人工预制混凝土块不易做到,在重视循环经济的今天,采用天然石材更具优势。
总之,防洪工程生态护坡工程建设,应树立“尊重自然、恢复自然”的理念,使护坡工程与周围环境融为一体。
1 生态护坡工程的建设与发展,
在不同的时代,人们对堤防河道护坡的认识和要求也不相同,生态护坡就是现阶段人们在对水环境要求越来越高、追求人与自然和谐相处的历史条件下而日益受到重视。
目前,我国开始试验推广的几种生态护坡主要有:植被护坡、土工材料复合种植基护坡、植被型生态混凝土护坡和水泥生态种植基护坡。我国生态护坡建设主要是模仿学习国外经验后自主开发产品,另外也部分引进国外先进产品。正确地把握生态护坡生长习性,并选择适合本地自然条件的类型,需要明确生态护坡的本质和特点。
1.1 生态护坡与传统护坡
一部分生态护坡是在传统护坡基础上发展而来,尽管国内外还没有统一的定义,但与传统护坡的区别还是明显的:
生态护坡较传统护坡更具有自然生机,与周围景观相协调。生态扩坡具有一定的开放性,能保护生物的多样性,较少改变河道生物栖息环境。生态护坡材料以环保材料为主,多数为天然材料,对环境污染小。
传统护坡主要指砌石护坡和目前大量使用的预制混凝土块。这些护坡中的干砌块石护坡随着时间久远和大自然的自我修复,与自然界达成新的平衡,与天然土坡一样,它上面也生长植被,也具备生态护坡的特征。随着时间的流逝,新的平衡在新的条件下重新建立,这是自然规律。只要我们认识到这一点,就不会把传统护坡与生态护坡完全对立。
1.2 生态护坡与河道净化
人们最初设计生态护坡的目的之一是净化河道,但这一构想几乎无法实现。河流水体污染主要来自城市排污、农田化肥农药、大气酸雨,自20世纪50年代以来,发达国家都面临过水环境污染,没有哪一个国家主要依靠生态措施减缓或消除水污染。建没生态护坡不能夸大其自净能力,更不能寄希望它来治理污水。
1.3 生态护坡与社会发展
生态护坡是实现生态水利的一部分,因此发展生态护坡必须适应我国自然条件和经济社会发展的需要。
护坡首先要满足防洪功能,就是说护坡主要作用是防御洪水,其他功能都服务于防洪,护坡满足生态需求同样不能因此而削弱其主导功能。
生态护坡最重要的特征是恢复河流天然属性。应尽量选择天然材料,如天然石材、草皮等,尽量少用水泥和人工合成材料。天然材料产生于自然耐久性好,与河流不相排斥,即使发生化学反应也很漫长,而人工合成材料却难以做到这一点。天然材料的另一特性就是容易在河道中形成新的自然平衡,较快恢复河道天然景观。
发达国家修建生态护坡的一些做法值得借鉴,但要进一步消化吸收,不能照搬。
2 有效建设资源节约型生态护坡
随着我国经济的发展,受资源约束的矛盾日益突出,一些主要原材料、能源、水、土地纷纷告缺,资源的利用和保护成为人们关注的焦点。护坡工程在水利建设中量大面广,如何做到资源节约合理的投入取得最佳的收益值得探寻。
2.1 重视护坡工程中生态与环境的评估
尽量避免河道混凝土护坡建后再拆,不如尽量少建或用非工程措施解决。当然,河道岸坡硬化混凝土护对于防洪来说是有利的。近年来我国水利工程的生态与环境评估越来越受到重视,采用工程措施还是非工程措施必须综合分析,权衡利弊。总之,对河道堤防护坡工程进行严谨科学的可行性研究,是实现资源节约的前提。
2.2 生态护坡工程技术的创新
尽量减少混凝土用量,优先采用天然石材。其目的首先考虑到营造“多自然河流”。而且在资源节约上也有其合理性。
河道堤防护坡破坏主要有脱落、塌陷、滑动、鼓胀、崩塌和剥蚀。除剥蚀外,其他破坏类型预制混凝土护坡与砌石护坡无明显差别,都可以通过日常维修解决。但通过多年的观察,两类护坡材料的耐久性不同:
护坡工程常用的岩石有石英砂岩,片麻岩、正长岩等,抗压强度在80~500mpa,其表面致密,水与石料之间的分解、溶蚀和冲刷作用极其漫长,可见天然块石耐久性优异。
在生产预制混凝土过程中,水泥硬化后的水泥石在正常情况下有较好的耐久性。但在与流动的河水、含硫酸盐、镁盐或碳酸的污水长期接触时,混凝土就会发生软水腐蚀、硫酸盐或溶解性化学腐蚀,强度下降。低于c20标号的混凝土水泥含量较少,混凝土浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水形成的毛细管子及骨料下部的水囊,容易造成混凝土内部形成孔隙,混凝土腐蚀作用加快。因此,预制混凝土护坡的耐久性不高。
比较护坡块石(粗料石)与预制混凝土块的生产过程,可以明显看出前者耗费能源少。
块石破碎一碎石一加水泥拌合一混凝土预制块,其中水泥生产中大量耗能。人工或机械加工块石(粗料石),天然块石可循环使用。而人工预制混凝土块不易做到,在重视循环经济的今天,采用天然石材更具优势。
总之,防洪工程生态护坡工程建设,应树立“尊重自然、恢复自然”的理念,使护坡工程与周围环境融为一体。