提要：為探討北金堤深水區(qū)堤防工程的防護措施，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，結合北金堤的實際情況，提出了混凝土花磚草皮進行堤坡防護的設想。通過對混凝土花磚草皮護坡的試驗、研究與一年運行觀測，收集了一些資料，經(jīng)過資料分析和比較，認為混凝土花磚草皮護坡適應北金堤深水區(qū)堤防防護的需要，達到了預期的防護效果，且經(jīng)濟，環(huán)保，具有較好的推廣應用價值。

　　關鍵詞：黃河 北金堤 金堤河 混凝土花磚 草皮

　　1項目的提出

　　金堤河位于黃河北金堤滯洪區(qū)內，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，形成自然蓄水湖，水深達5.0～6.0m，水量約1億m3，最長偎堤時間達9個月。堤防由于長時間受高水位浸泡，加上夏季多風浪，對岸地勢開闊，樹株較少，造成堤坡風浪坍塌嚴重。據(jù)統(tǒng)計，最大坍塌高度達2m，使北金堤堤防遭到嚴重破壞，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，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，結合北金堤的實際情況，提出了混凝土花磚草皮進行堤坡防護的設想。通過對混凝土花磚草皮護坡的試驗、研究與一年的運行觀測，防護效果良好。

　　2.方案選擇

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

　　2.1草皮護坡

　　經(jīng)過分析認為草皮護坡在深水區(qū)內抗沖刷、抗侵蝕能力較弱，經(jīng)過多年應用，不能滿足抗沖刷、抗侵蝕的要求，達不到堤坡防護的目的。另外，在水下草皮不能長期存活，因此不能使用草皮護坡。

　　2.2亂石或混凝土護坡

　　亂石護坡或混凝土護坡防護效果較好，能夠滿足金堤河下游防風浪的需要，但亂石護坡或混凝土護坡造價較高，且用亂石護坡或混凝土護坡缺乏生態(tài)效益和綠色景觀。漿砌或干砌塊石護坡、現(xiàn)澆混凝土護坡、預制混凝土塊體護坡等結構形式的護坡，在保持堤坡結構穩(wěn)定、防止水土流失、防洪排澇等方面起到了一定的作用，但這些護坡工程的造價相對較高，且水下維護養(yǎng)護難度較大，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混凝土花磚草皮護坡

　　隨著經(jīng)濟發(fā)展和各種護坡材料的不斷創(chuàng)新，河道建設不僅要使堤岸發(fā)揮出水利工程的功效，而且融入園林景觀、生態(tài)環(huán)保、建筑藝術等多種內容?；炷粱ùu草皮護坡既具有生態(tài)護坡的特點，又有水利工程的功效，得到人們的廣泛關注，進行了一系列的較深入的研究與探索，并且逐步運用到河道工程中，逐漸發(fā)揮著一定的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

　　1)護坡機理

　　護坡機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)對邊坡表層進行防護、加固,使之既能滿足對邊坡表層穩(wěn)定的要求，又能恢復被破壞自然生態(tài)環(huán)境的一種有效的固坡手段。生態(tài)護坡是“既滿足河道體系的防護標準，又有利于河道系統(tǒng)恢復生態(tài)平衡”的系統(tǒng)工程，體現(xiàn)了“人與自然和環(huán)境協(xié)調發(fā)展”理念。

　　2）混凝土花磚草皮護坡的功能

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

　　3）混凝土花磚草皮護坡的結構

　　混凝土花磚草皮護坡是在結構上留出圓孔網(wǎng)格式的土壤用來種植連接水體的植物，以增加抗沖能力。花磚與堤身處進行透水墊層技術處理，利用植物根系與坡面土壤的結合，改善土壤結構，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浪對邊坡的侵蝕，增加土體的抗剪強度，大幅度提高護坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力。兩者相結合，不僅美觀大方，而且對避免邊坡水毀和恢復綠化功能發(fā)揮著較好的作用。

　　4）混凝土花磚草皮護坡的優(yōu)越性

　　與傳統(tǒng)的護坡技術相比，混凝土花磚草皮護坡除具有增強岸坡穩(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。混凝土花磚草皮護坡只考慮了護坡上的植物，忽略了動物及微生物，忽略了生態(tài)護坡作為一個完整生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)性，忽略了真正意義上的生態(tài)護坡應該是在保證邊坡穩(wěn)定的基礎上，以營造邊坡系統(tǒng)的生物多樣性為主要目標。因此，現(xiàn)有生態(tài)護坡技術，雖帶有一定的生態(tài)色彩，卻是不完善的生態(tài)護坡技術。　　

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

　　3實施過程

　　為了驗證混凝土花磚草皮護坡防風浪的實際效果，本次試驗選位在北金堤堤防的深水區(qū)，相應北金堤樁號為0+100-0+150，該處是歷年堤身坍塌最嚴重的部位。試驗段沿堤線長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，歷史上風浪沖刷高度一般為43.5m，按超高1m即44.5m計算，凈高4.7m，順坡寬15m，試驗面積為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。

　　試驗于2006年5月28日開始實施，6月5日全部完成，共完成混凝土花磚鋪設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： 57.6元。

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　　4實施效果

　　4.1混凝土花磚

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

　　4.2草皮

　　本次試驗最初選擇了矮生高羊茅草，由于是種植在鋪有中砂的土質上，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，種植后進行撒水，經(jīng)過一段時間的養(yǎng)護管理，草皮生長較為理想。葛芭草根系發(fā)達、耐旱，適合粗放管理，經(jīng)過一段時間生長后，根系聯(lián)為一體，對護坡起到較好的保護作用，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

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

　　4.4與其它結構的護坡經(jīng)濟效益比較

　　1)混凝土護坡

　　混凝土厚度按20cm計算，試驗面積750m2，需混凝土150m3。

　　每平方米造價： 109.22元。

　　是混凝土花磚草皮護坡的1.9倍。

　　2）石護坡：

　　石護坡厚度按30cm計算，試驗面積750m2，需石方量225m3。

　　每平方米造價： 79.22元。

　　是混凝土花磚草皮護坡的1.38倍。

　　3）草皮護坡

　　草皮：試驗面積750m2，需要植草15000墩

　　每平方米造價： 16.52元。

　　雖然草皮護坡的造價較低，但護坡防護效果較差，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土方計算并恢復，每年需恢復投資35元/m，是混凝土花磚草皮護坡的12.3倍。

　　通過比較，混凝土花磚草皮護坡每平方米造價較低，且項目實施后，可增加該段堤防的抗沖能力，提高工程抗洪強度，減少土方流失和風波坍塌險情的發(fā)生，能使防洪工程安全度汛，具有較高的社會效益和較好的經(jīng)濟效益。

　　4.5流失土方恢復的經(jīng)濟效益

　　使用混凝土花磚護坡后，基本沒有流失土方，堤身的維修養(yǎng)護費用減少，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計算并恢復，需投資35元/m，若包括草皮護坡的恢復，平均每年沖刷坡長5米計算，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坡每年可節(jié)約因土方流失和草皮護坡恢復費用270.48萬元, 混凝土花磚草皮護坡建設費用864元/m×23 km =1987萬元，僅相當于7.35年恢復費用，而混凝土花磚草皮護坡可使用20年，其經(jīng)濟效益顯著。

　　4.6生態(tài)效益與社會效益

　　混凝土花磚草皮護坡實施后，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度，減少出險幾率，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)濟發(fā)展，其經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益非常顯著。

　　5項目運行存在的問題

　　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性了解較少，加上試驗時間較短，無法對可能的草皮逐一進行試驗，試驗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，但對其它草皮未進行試驗，如馬尼拉草、百慕大草、狗牙根草、中華結縷草、剪股穎草等草皮的試驗。

　　5.2混凝土花磚選擇存在的問題

　　在混凝土花磚鋪設中，更改掉了原來的內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。一是受項目資金約束，建材市場此類材料價格相對較高；二是試驗時間工期所限，無法籌集更多的資金進行穩(wěn)定性試驗及阻滑、抗剪力的測驗。

　　5.3護坡下部深水區(qū)草皮不能存活

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

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　　6項目的改進建議

　　6.1混凝土花磚的改進

　　此次選用的花磚外邊為六棱體，中間為圓柱體空心，內孔面積小，磚體面積大，浪費了材料，加大了項目費用，致使孔內種植草數(shù)量達不到預想的目標。擬在今后項目中，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坡磚（內外均為六棱狀）進行選型，鐵路部門所用的翼墻護坡磚與本次試驗所用花磚相比，更節(jié)省材料，結構上更堅固，內徑比現(xiàn)在鋪設的花磚大，可種植更多草皮，效果可能會更理想一些。

　　6.2草皮品種選擇的改進

　　草皮選擇上應進行多草皮的試驗選擇，可再考慮選擇馬尼拉草、百慕大草、狗牙根草、中華結縷草、剪股穎草等草皮的試驗。

　　6.3增加水下防護措施

　　考慮到汛期洪水偎堤時間長，偎堤水深大，堤防長時間受高水位浸泡等情況，增加水下防護措施非常必要。水下防護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。按設計間距栽柳，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．結論

　　綜上所述混凝土花磚草皮護坡達到了預期的試驗效果，混凝土花磚草皮護坡應用在北金堤護坡防護工程中是可行的，在金堤河下游深水區(qū)內，在有限的吹程等特定環(huán)境中防止風浪坍塌和水土流失效果是明顯的，其經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益是顯著的，有較好的推廣應用前景。同時通過試驗也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進的地方，如：混凝土花磚的形狀改進，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一步試驗研究。

　　作者單位：山東省聊城市湖西路聊城黃河河務局