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生态护坡的设计原则
2019-11-11
1 水力稳定性原则
护坡的设计首先应满足岸坡稳定的要求。岸坡的不稳定性因素主要有：①由于岸坡面逐步冲刷引起的不稳定；②由于表层土滑动破坏引起的不稳定；③由于深层滑动引起的不稳定。因此，应对影响岸坡稳定的水力参数和土工技术参数进行研究，从而实现对护坡的水力稳定性设计。
2 生态原则
生态护坡设计应与生态过程相协调，尽量使其对环境的破坏影响达到最小。这种协调意味着设计应以尊重物种多样性，减少对资源的剥夺，保持营养和水循环，维持植物生境和动物栖息地的质量，有助于改善人居环境及生态系统的健康为总体原则。主要包含以下三个方面：
A 当地原则。
设计应因地制宜，在对当地自然环境充分了解的基础上，进行与当地自然环境相和谐的设计。包括：①尊重传统文化和乡土知识；②适应场所自然过程，设计时要将这些带有场所特征的自然因素考虑进去，从而维护场所的健康；③根据当地实际情况，尽量使用当地材料、植物和建材，使生态护坡与当地自然条件相和谐。
B保护与节约自然资源原则。
对于自然生态系统的物流和能流，生态设计强调的解决之道有4条：①保护不可再生资源，不是万不得已，不得使用；②尽可能减少能源、土地、水、生物资源的使用，提高使用效率；③利用原有材料，包括植被、土壤、砖石等服务于新的功能，可以大大节约资源和能源的耗费；④尽量让护坡处于良性循环中，从而使资源可以再生。
C回归自然原则。自然生态系统为维持人类生存和满足
其需要提供各种条件和过程，这就是所谓的生态系统的服务。着重体现在：①自然界没有废物，每一个健康生态系统，都有完善的食物链和营养级，所以生态设计应使系统处于健康状态；②边缘效应，在两个或多个不同的生态系统边缘带，有更活跃的能流和物流，具有丰富的物种和更高的生产力，也是生物群落最丰富、生态效益最高的地段，河道岸坡作为水体生态与陆地生态之间的边缘带，在设计时应充分考虑其边缘效应；③生物多样性，保持有效数量的动植物种群，保护各种类型及多种演替阶段的生态系统，尊重各种生态过程及自然的干扰，包括自然火灾过程、旱雨季的交替规律以及洪水的季节性泛滥。
生态护坡介绍
1 植物护坡
用发达根系植物进行护坡固土优点：既可以达到固土保沙，防止水土流失，又可以满足生态环境的需要还可以进行景观造景。
案例：吉林省西部嫩江植物护坡，以当地的牛毛草、早熟禾、翦股颖等8种草本植物为护坡植物，河柳等灌木为迎水坡脚防浪林。
固土植物可根据该地区的气候选择较为适宜的植物品种，一般考虑以下条件：
A对土质要求不高，适应气候条件强。耐酸、耐碱、耐寒冷、耐高温、耐干旱等，生长能力强。
B根系发达，茎干低矮、枝叶茂盛、生长快、绿期长，能够迅速覆盖地表。
C生根性强，成活率高，并能够吸收深层水分和养分，有效固土。
D价格低廉、管理粗放、无须养护、无病虫害与杂草竞争性强。
植物护坡工程中，常用的植物分为冷季型和暖季型。
冷季型的植物主要有：高羊茅、多年生黑麦草、细弱翦股颖、无芒雀麦、草地早熟禾白三叶、红三叶、百脉根等；
暖季型的主要有：百幕大(狗芽根)、马尼拉、野牛草、假俭草等。种草应考虑混播。
播种方法：
人工种植或移植法；
草皮卷护坡法；
水力喷播法等。
水力喷播植草
以水为载体，将经过技术处理的植物种子、木纤维、粘合剂、保水剂、复合肥等材料混合后，经过喷播机的搅拌，喷洒在需要种植草坪的地方，从而形成初级生态植被。优点：可全天候施工，速度快，工期短；成坪快，减少养护费用；不受土壤条件差、气象环境恶劣等影响。
植物护坡缺点
护坡当年易被雨冲刷形成深沟，护坡效果差，影响景观。长期浸泡在水下、行洪流速超过3m/s的土堤迎水坡面和防洪重点地段(如河流弯道)不适宜植草护坡。
2 三维植被网护坡
三维植被网原先多用于山坡及高速公路路坡的保护，现在也开始被用于河道岸坡的防护。它是主要利用活性植物并结合土工合成材料，在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。根据岸坡地形地貌、土质和区域气候等特点，在岸坡表面覆盖一层土工合成材料并按一定的组合与间距种植多种植物，通过植物的生长达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的，可在坡面形成茂密的植被覆盖，在表土层形成盘根错节的根系，有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，增加土体的抗剪强度，减小孔隙水压力和土体自重力，从而大幅度提高岸坡的稳定性和抗冲刷能力。土工网对减少岸坡土壤的水分蒸发，增加入渗量有较好的作用。
三维植被网护坡优点：
综合了土工网和植物护坡的优点，起到了复合护坡的作用。边坡的植被覆盖率达到30％以上时，能承受小雨的冲刷，覆盖率达80％以上时能承受暴雨的冲刷。待植物生长茂盛时，能抵抗冲刷的径流流速达6m/s，为一般草皮的2倍多。同时，由于土工网材料为黑色的聚乙烯，具有吸热保温的作用，可促进种子发芽，有利于植物生长。
这种护坡形式虽然比单纯植物护坡抗雨水冲刷效果好，但还不能完全应用到堤防迎水坡面。以后又有进一步发展，用混凝土、石笼等做成外框来增加坡面稳定性，但还是难以长时问抵御较大洪水侵蚀。
3 植被型生态混凝土护坡
植被型生态混凝土由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和表层土组成。多孔混凝土由粗骨料、水泥、适量的细掺和料组成，是植被型生态混凝土的骨架。保水材料以有机质保水剂为主，并掺入无机保水剂混合使用，为植物提供必需的水分。表层土铺设于多孔混凝土表面，形成植被发芽空问，减少土中水分蒸发，提供植被发芽初期的养分和防止草生长初期混凝土表面过热。很多植被草都能在植被型生态混凝土上很好生长，实验过程中，紫羊毛、无芒雀麦表现出优异的耐寒性能。
优点：
既实现了混凝土护坡，又能在坡上种植花草，美化环境，使硬化和绿化完美结合。
具有较好的抗冲刷性能，上面的覆草具有缓冲性能。由于草根的“锚固”作用，抗滑力增加，草生根后，草、土、混凝土形成一体，更加提高了堤防边坡的稳定性，经实测，对边距45em的六角形绿化混凝土孔构件，原重量30kg，长草生根后拔起力达到160kg。
多孔混凝土孔隙率高达40％以上，表面等效孔径2cm～3cm，孔隙自构件顶表面可蜿蜒通至地面，在堤防护坡工程中，受水位骤降的影响较小；在季节性寒冷地区，有利于排出和降低被保护土内含水量，减少冻害破坏。
多孔混凝土具有较高透气性，在很大程度上保持了被保护土与空气间的湿、热交换能力。
植被型生态混凝土构件厚度与单块几何尺寸，可以按照《堤防工程设计规范》(GB50286—98)有关规定计算。由于草根的“锚固”作用，将会使上述计算结果更加趋于安全。
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