提要：為探討北金堤深水區(qū)堤防工程的防護(hù)措施，確保防洪工程的完整與安全，根據(jù)金堤河近年來的來水情況，結(jié)合北金堤的實(shí)際情況，提出了混凝土花磚草皮進(jìn)行堤坡防護(hù)的設(shè)想。通過對混凝土花磚草皮護(hù)坡的試驗(yàn)、研究與一年運(yùn)行觀測，收集了一些資料，經(jīng)過資料分析和比較，認(rèn)為混凝土花磚草皮護(hù)坡適應(yīng)北金堤深水區(qū)堤防防護(hù)的需要，達(dá)到了預(yù)期的防護(hù)效果，且經(jīng)濟(jì)，環(huán)保，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞：黃河 北金堤 金堤河 混凝土花磚 草皮

　　1項(xiàng)目的提出

　　金堤河位于黃河北金堤滯洪區(qū)內(nèi)，是黃河下游一條重要的支流。1999年金堤河干流一期治理工程完成后，金堤河流域接連發(fā)生幾次較大的洪水，洪水呈現(xiàn)匯流快、偎水時(shí)間長、排水入黃困難的局面。造成金堤河洪水長期滯留在金堤河末端20km范圍內(nèi)，形成自然蓄水湖，水深達(dá)5.0～6.0m，水量約1億m3，最長偎堤時(shí)間達(dá)9個(gè)月。堤防由于長時(shí)間受高水位浸泡，加上夏季多風(fēng)浪，對岸地勢開闊，樹株較少，造成堤坡風(fēng)浪坍塌嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，最大坍塌高度達(dá)2m，使北金堤堤防遭到嚴(yán)重破壞，大堤斷面殘缺不全，殘缺斷面面積16.33m2，土方約30萬m3，嚴(yán)重影響了北金堤防洪安全。

　　為搞好北金堤深水區(qū)堤防工程的防護(hù)，確保防洪工程的完整與安全，根據(jù)金堤河近年來的來水情況，結(jié)合北金堤的實(shí)際情況，提出了混凝土花磚草皮進(jìn)行堤坡防護(hù)的設(shè)想。通過對混凝土花磚草皮護(hù)坡的試驗(yàn)、研究與一年的運(yùn)行觀測，防護(hù)效果良好。

　　2.方案選擇

　　根據(jù)金堤河下游積水水深較大、風(fēng)的吹程不算太大（2km左右）、水流沖刷力相對較小的實(shí)際情況，我們在選擇護(hù)坡材料時(shí)對草皮護(hù)坡、亂石護(hù)坡或混凝土護(hù)坡、空心混凝土花磚草皮護(hù)坡三種護(hù)坡材料進(jìn)行選擇對比。通過比較，選用了混凝土花磚草皮護(hù)坡。

　　2.1草皮護(hù)坡

　　經(jīng)過分析認(rèn)為草皮護(hù)坡在深水區(qū)內(nèi)抗沖刷、抗侵蝕能力較弱，經(jīng)過多年應(yīng)用，不能滿足抗沖刷、抗侵蝕的要求，達(dá)不到堤坡防護(hù)的目的。另外，在水下草皮不能長期存活，因此不能使用草皮護(hù)坡。

　　2.2亂石或混凝土護(hù)坡

　　亂石護(hù)坡或混凝土護(hù)坡防護(hù)效果較好，能夠滿足金堤河下游防風(fēng)浪的需要，但亂石護(hù)坡或混凝土護(hù)坡造價(jià)較高，且用亂石護(hù)坡或混凝土護(hù)坡缺乏生態(tài)效益和綠色景觀。漿砌或干砌塊石護(hù)坡、現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡、預(yù)制混凝土塊體護(hù)坡等結(jié)構(gòu)形式的護(hù)坡，在保持堤坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、防止水土流失、防洪排澇等方面起到了一定的作用，但這些護(hù)坡工程的造價(jià)相對較高，且水下維護(hù)養(yǎng)護(hù)難度較大，不同程度上對景觀、環(huán)境和生態(tài)產(chǎn)生不良影響，造成水體與陸地環(huán)境惡化，威脅人們賴以生產(chǎn)、生活的生態(tài)環(huán)境。

　　2.3混凝土花磚草皮護(hù)坡

　　隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和各種護(hù)坡材料的不斷創(chuàng)新，河道建設(shè)不僅要使堤岸發(fā)揮出水利工程的功效，而且融入園林景觀、生態(tài)環(huán)保、建筑藝術(shù)等多種內(nèi)容。混凝土花磚草皮護(hù)坡既具有生態(tài)護(hù)坡的特點(diǎn)，又有水利工程的功效，得到人們的廣泛關(guān)注，進(jìn)行了一系列的較深入的研究與探索，并且逐步運(yùn)用到河道工程中，逐漸發(fā)揮著一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

　　1)護(hù)坡機(jī)理

　　護(hù)坡機(jī)理是指在邊坡形成以后，通過種植植物，利用植物與土體的相互作用(根系錨固作用)對邊坡表層進(jìn)行防護(hù)、加固,使之既能滿足對邊坡表層穩(wěn)定的要求，又能恢復(fù)被破壞自然生態(tài)環(huán)境的一種有效的固坡手段。生態(tài)護(hù)坡是“既滿足河道體系的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，又有利于河道系統(tǒng)恢復(fù)生態(tài)平衡”的系統(tǒng)工程，體現(xiàn)了“人與自然和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展”理念。

　　2）混凝土花磚草皮護(hù)坡的功能

　　混凝土花磚草皮護(hù)坡，具有良好的抗風(fēng)浪沖刷能力，比較適應(yīng)金堤河下游深水區(qū)風(fēng)浪沖刷的要求，且在護(hù)坡上種植草皮，具有生態(tài)效益和綠色景觀效益，造價(jià)較低。

　　3）混凝土花磚草皮護(hù)坡的結(jié)構(gòu)

　　混凝土花磚草皮護(hù)坡是在結(jié)構(gòu)上留出圓孔網(wǎng)格式的土壤用來種植連接水體的植物，以增加抗沖能力?；ùu與堤身處進(jìn)行透水墊層技術(shù)處理，利用植物根系與坡面土壤的結(jié)合，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高迎水坡面的抗蝕性、抗淘刷性，利用混凝土花磚壓蓋來抑制暴雨徑流和風(fēng)浪對邊坡的侵蝕，增加土體的抗剪強(qiáng)度，大幅度提高護(hù)坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力。兩者相結(jié)合，不僅美觀大方，而且對避免邊坡水毀和恢復(fù)綠化功能發(fā)揮著較好的作用。

　　4）混凝土花磚草皮護(hù)坡的優(yōu)越性

　　與傳統(tǒng)的護(hù)坡技術(shù)相比，混凝土花磚草皮護(hù)坡除具有增強(qiáng)岸坡穩(wěn)定性、滿足防止水土流失等功能外，還成功地解決了“綠化與硬化”的矛盾，對于營造生態(tài)景觀、改善環(huán)境，起到了積極作用。混凝土花磚草皮護(hù)坡只考慮了護(hù)坡上的植物，忽略了動(dòng)物及微生物，忽略了生態(tài)護(hù)坡作為一個(gè)完整生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，忽略了真正意義上的生態(tài)護(hù)坡應(yīng)該是在保證邊坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，以營造邊坡系統(tǒng)的生物多樣性為主要目標(biāo)。因此，現(xiàn)有生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，雖帶有一定的生態(tài)色彩，卻是不完善的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。　　

　　與傳統(tǒng)的工程措施相比，植物工程措施復(fù)合護(hù)坡技術(shù)，具有效率高、適應(yīng)性好、環(huán)境景觀協(xié)調(diào)性好等優(yōu)點(diǎn)，在坡面不穩(wěn)定時(shí)，可以調(diào)整自身狀況，來適應(yīng)坡面變化，維持較高侵蝕控制能力，不斷發(fā)揮護(hù)坡的工程潛能。

　　3實(shí)施過程

　　為了驗(yàn)證混凝土花磚草皮護(hù)坡防風(fēng)浪的實(shí)際效果，本次試驗(yàn)選位在北金堤堤防的深水區(qū)，相應(yīng)北金堤樁號(hào)為0+100-0+150，該處是歷年堤身坍塌最嚴(yán)重的部位。試驗(yàn)段沿堤線長50m，臨河堤坡的下半部，此處堤頂高程50.2m，兩邊坡均為1:3，堤腳高程為39.8m，歷史上風(fēng)浪沖刷高度一般為43.5m，按超高1m即44.5m計(jì)算，凈高4.7m，順坡寬15m，試驗(yàn)面積為750m2。上鋪砌6cm厚的混凝土花磚，下鋪15cm厚的中砂作為反濾層；三邊修有底寬50cm、頂寬70cm、深40cm的混凝土排水溝，底邊沿堤腳線修建頂寬30cm、高50cm、底寬45cm的砌石阻滑趾墻，埋于地下30cm，即阻滑趾墻底高程為39.5m，阻滑趾墻頂高程為40m。

　　試驗(yàn)于2006年5月28日開始實(shí)施，6月5日全部完成，共完成混凝土花磚鋪設(shè)750m2，中砂墊層112.5m3，混凝土排水溝80m，砌石阻滑趾墻52m2，植草750m2，總投資4.32萬元。每平方米造價(jià)： 57.6元。

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　　4實(shí)施效果

　　4.1混凝土花磚

　　混凝土花磚護(hù)坡整體美觀、牢固，混凝土花磚本身對防沖就具有一定的保護(hù)作用。

　　4.2草皮

　　本次試驗(yàn)最初選擇了矮生高羊茅草，由于是種植在鋪有中砂的土質(zhì)上，且在混凝土花磚空隙中，經(jīng)過兩次種植，高羊茅草成活率很低，分析原因是矮生高羊茅草不適于在混凝土花磚空隙中生長。隨后，又選用了葛芭草，用量為16墩/m2，種植后進(jìn)行撒水，經(jīng)過一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)管理，草皮生長較為理想。葛芭草根系發(fā)達(dá)、耐旱，適合粗放管理，經(jīng)過一段時(shí)間生長后，根系聯(lián)為一體，對護(hù)坡起到較好的保護(hù)作用，能夠改善生態(tài)環(huán)境，改善工程管理面貌，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和生態(tài)效益。

　　4.3整體效果

　　混凝土花磚草皮護(hù)坡試驗(yàn)整體效果較為理想，混凝土花磚本身具有一定的保護(hù)作用，加上草皮根系形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的保護(hù)，護(hù)坡能力大大加強(qiáng)。同時(shí)，混凝土花磚草皮生態(tài)護(hù)坡還能美化工程面貌，改善生態(tài)環(huán)境。

　　4.4與其它結(jié)構(gòu)的護(hù)坡經(jīng)濟(jì)效益比較

　　1)混凝土護(hù)坡

　　混凝土厚度按20cm計(jì)算，試驗(yàn)面積750m2，需混凝土150m3。

　　每平方米造價(jià)： 109.22元。

　　是混凝土花磚草皮護(hù)坡的1.9倍。

　　2）石護(hù)坡：

　　石護(hù)坡厚度按30cm計(jì)算，試驗(yàn)面積750m2，需石方量225m3。

　　每平方米造價(jià)： 79.22元。

　　是混凝土花磚草皮護(hù)坡的1.38倍。

　　3）草皮護(hù)坡

　　草皮：試驗(yàn)面積750m2，需要植草15000墩

　　每平方米造價(jià)： 16.52元。

　　雖然草皮護(hù)坡的造價(jià)較低，但護(hù)坡防護(hù)效果較差，每年都要造成大量的土方流失，按沿堤線長度每米沖蝕1 m3土方計(jì)算并恢復(fù)，每年需恢復(fù)投資35元/m，是混凝土花磚草皮護(hù)坡的12.3倍。

　　通過比較，混凝土花磚草皮護(hù)坡每平方米造價(jià)較低，且項(xiàng)目實(shí)施后，可增加該段堤防的抗沖能力，提高工程抗洪強(qiáng)度，減少土方流失和風(fēng)波坍塌險(xiǎn)情的發(fā)生，能使防洪工程安全度汛，具有較高的社會(huì)效益和較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　4.5流失土方恢復(fù)的經(jīng)濟(jì)效益

　　使用混凝土花磚護(hù)坡后，基本沒有流失土方，堤身的維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用減少，只是一次性投資較大。每年都有部分土方流失，若按沿堤線長度每米沖蝕土方1m3計(jì)算并恢復(fù)，需投資35元/m，若包括草皮護(hù)坡的恢復(fù)，平均每年沖刷坡長5米計(jì)算，每年需要增加16.52元/平方米×5m= 82.6元/m，23公里的堤線全部使用混凝土花磚草皮護(hù)坡每年可節(jié)約因土方流失和草皮護(hù)坡恢復(fù)費(fèi)用270.48萬元, 混凝土花磚草皮護(hù)坡建設(shè)費(fèi)用864元/m×23 km =1987萬元，僅相當(dāng)于7.35年恢復(fù)費(fèi)用，而混凝土花磚草皮護(hù)坡可使用20年，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。

　　4.6生態(tài)效益與社會(huì)效益

　　混凝土花磚草皮護(hù)坡實(shí)施后，能夠保持堤坡的完整，改變堤防的工程面貌，改善生態(tài)環(huán)境，提高防洪工程的抗洪強(qiáng)度，減少出險(xiǎn)幾率，確保黃河防洪安全，保證沿黃地區(qū)群眾生活、生產(chǎn)不受影響，加快沿黃地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益非常顯著。

　　5項(xiàng)目運(yùn)行存在的問題

　　5.1草皮選擇存在的問題

　　草皮的品種選擇有限，對草皮的生長特性和適應(yīng)性了解較少，加上試驗(yàn)時(shí)間較短，無法對可能的草皮逐一進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)選擇的矮生高羊茅草，由于不適宜在鋪有中砂的混凝土花磚空隙中種植，經(jīng)過兩次種植成活率很低。隨后，又嘗試了葛芭草，種植后生長較為理想，但對其它草皮未進(jìn)行試驗(yàn)，如馬尼拉草、百慕大草、狗牙根草、中華結(jié)縷草、剪股穎草等草皮的試驗(yàn)。

　　5.2混凝土花磚選擇存在的問題

　　在混凝土花磚鋪設(shè)中，更改掉了原來的內(nèi)外皆是六棱體空心花磚，采用外邊為六棱體，空心為圓柱體的花磚。一是受項(xiàng)目資金約束，建材市場此類材料價(jià)格相對較高；二是試驗(yàn)時(shí)間工期所限，無法籌集更多的資金進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)及阻滑、抗剪力的測驗(yàn)。

　　5.3護(hù)坡下部深水區(qū)草皮不能存活

　　通過試驗(yàn)在護(hù)坡下部深水區(qū)草皮不能存活，水下部分草皮全部被淹死，達(dá)不到草皮護(hù)坡的目的，起不到生態(tài)護(hù)坡的作用。

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　　6項(xiàng)目的改進(jìn)建議

　　6.1混凝土花磚的改進(jìn)

　　此次選用的花磚外邊為六棱體，中間為圓柱體空心，內(nèi)孔面積小，磚體面積大，浪費(fèi)了材料，加大了項(xiàng)目費(fèi)用，致使孔內(nèi)種植草數(shù)量達(dá)不到預(yù)想的目標(biāo)。擬在今后項(xiàng)目中，在充分考慮磚體沿斜坡面向下分力的累積壓力情況下，參照鐵路部門所用的翼墻護(hù)坡磚（內(nèi)外均為六棱狀）進(jìn)行選型，鐵路部門所用的翼墻護(hù)坡磚與本次試驗(yàn)所用花磚相比，更節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)上更堅(jiān)固，內(nèi)徑比現(xiàn)在鋪設(shè)的花磚大，可種植更多草皮，效果可能會(huì)更理想一些。

　　6.2草皮品種選擇的改進(jìn)

　　草皮選擇上應(yīng)進(jìn)行多草皮的試驗(yàn)選擇，可再考慮選擇馬尼拉草、百慕大草、狗牙根草、中華結(jié)縷草、剪股穎草等草皮的試驗(yàn)。

　　6.3增加水下防護(hù)措施

　　考慮到汛期洪水偎堤時(shí)間長，偎堤水深大，堤防長時(shí)間受高水位浸泡等情況，增加水下防護(hù)措施非常必要。水下防護(hù)措施可選用土工織物作為抗?jié)B和反濾材料。

　　在水下的部份坡面上和堤腳處可采用深栽柳護(hù)坡。柳樹為坐地柳(柳撅)株行間距均為1.0m，，柳間栽爬根草。按設(shè)計(jì)間距栽柳，栽深2.0m，外露0.2m。栽柳處，用火或燒紅的鐵器，在栽柳樹的地方將土工織物布燒出或烙出一個(gè)5～8cm的洞，套在柳桿上，這樣可避免洞的四周織造土工織物脫絲而破壞其保土性。

　　7．結(jié)論

　　綜上所述混凝土花磚草皮護(hù)坡達(dá)到了預(yù)期的試驗(yàn)效果，混凝土花磚草皮護(hù)坡應(yīng)用在北金堤護(hù)坡防護(hù)工程中是可行的，在金堤河下游深水區(qū)內(nèi)，在有限的吹程等特定環(huán)境中防止風(fēng)浪坍塌和水土流失效果是明顯的，其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益是顯著的，有較好的推廣應(yīng)用前景。同時(shí)通過試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的地方，如：混凝土花磚的形狀改進(jìn)，防止坍滑；草皮草種的選育；草皮在水下不能存活等問題都有待于進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

　　作者單位：山東省聊城市湖西路聊城黃河河務(wù)局