新型水工產(chǎn)品在生態(tài)護岸中的應(yīng)用

新型水工產(chǎn)品在生態(tài)護岸中的應(yīng)用摘要：本文分析了傳統(tǒng)的護坡的缺點，提出了新型護坡生態(tài)、環(huán)保的優(yōu)點，同時提出，在新型水力護坡應(yīng)用時應(yīng)該根據(jù)具體工程進行針對性設(shè)計塊體的形狀、重量等特點，切不可盲從。|+關(guān)鍵詞：水工產(chǎn)品；柔性結(jié)構(gòu)；剛性結(jié)構(gòu)；生態(tài)護坡；鉸接；連鎖；7自從人類在地球上出現(xiàn)以來，就不斷以自己的各種活動對自然界施加影響，正常侵蝕的自然過程受到人為活動的干擾和越來越劇烈的影響，使土壤侵蝕現(xiàn)象由自然侵蝕狀態(tài)轉(zhuǎn)化為加速侵蝕狀態(tài)。目前，世界上土壤侵蝕問題越來越突出，這并不是自然因素突變的結(jié)果，而主要是人為不合理活動所致。人為不合理活動對土壤侵蝕影響的根源是比較復雜的，既有社會歷史發(fā)展原因，又有現(xiàn)代不合理生產(chǎn)經(jīng)營活動等方面的影響。水土流失在我國的危害已達到十分嚴重的程度，它不僅造成土地資源的破壞，導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡化，生態(tài)平衡失調(diào)，水災旱災頻繁，而且影響各業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。V水土流失不僅破壞土地資源，蠶食農(nóng)田，削弱地力，加劇干旱發(fā)展，而且使泥沙淤積河床，加劇洪澇災害。水土流失使大量泥沙下泄，淤積下游河道，削弱行洪能力，一旦上游來洪量增大，常引起洪澇災害，今年的淮河流域和黃河的水災正反映了這方面的教訓，這兩個流域的降水量在歷史上并非罕見，但造成的損失卻是歷史性，98年的長江大水，全國出動共同抵御，方化險為宜，究其原因，都是由于上流水土流失造成河床淤積，長江沿途水庫湖泊淤積，降低其綜合利用功能，使其喪失了水量的調(diào)節(jié)功能，其外，泥沙淤積，還影響航運，破壞交通安全。特別是我們的母親河，由于上流的水土流失嚴重，下流河床嚴重淤積，以至于黃河已變成了地上河。dA4R我國是一個農(nóng)業(yè)國家，土地是人民的命根子，戰(zhàn)場上，英勇的將士為了祖國的尊嚴，浴血奮戰(zhàn)，前赴后繼，保護著祖國的每一寸土地。但對于水土的流失，我們卻往往視而不見，諸不知我國每年有幾億到幾百億噸的土，而且是上好的種植土在水流的沖刷下白白的流入江河湖海。為了河道清理，不少城市又將市內(nèi)為數(shù)不多的河流進行硬質(zhì)鋪裝，用混凝土澆灌河床，用毛石砌筑河岸，主要原因是部分人員認為這種結(jié)構(gòu)形式方便河流清淤。其實，對于河流治理，應(yīng)該是一項綜合工程，要標本兼治。此外，由于河流的地質(zhì)條件變化多端，不適宜采用剛性結(jié)構(gòu)，國外發(fā)達國家對于河道治理都采用了新型柔性結(jié)構(gòu)的水力護坡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)護坡。m9-:d近幾年來，為改善流域的水環(huán)境，我國水利部門加強了流域的綜合管理，各地也大力建設(shè)水利基礎(chǔ)設(shè)施，進一步提高了河流的防洪能力，但我們看到部分改造工程仍然使用石質(zhì)和水泥材料來鋪設(shè)硬化河底、建造陡峭河岸、砍掉河岸邊上的樹木、清理沿岸野生植物等方法，對河流去彎取直，修建統(tǒng)一標準的梯行截面河道。這對城市河流的水質(zhì)保護、河水中和河岸上的生態(tài)保護、水資源保護以及城市居民的生命安全都是十分不利的。九十年代后期，日本、德國和美國已經(jīng)先后大規(guī)模拆除了河道和引水渠的水泥板結(jié)構(gòu)，并開始努力恢復河水與河岸的自然生態(tài)，因為人們認識到了軟化河道對保護動植物資源、保護水質(zhì)、防止水資源流失和防洪都有極為重要的作用。2用石材和水泥建造河床會帶來的危害主要有：Q`{^|81.石材水泥硬化的河道或引水渠沒有泥層，水中難以生長具有凈水功能的植物、微生物、魚和其它水生生物，河水失去自凈能力，水質(zhì)會越來越差；^uI=v|2.硬化河道阻止河水下滲，破壞地下水的補給，使城市缺水問題更趨嚴重；vO3.硬化、統(tǒng)一斷面結(jié)構(gòu)的河道中水流速度快，這會加重水資源從地表流走；[14.硬化河道的兩岸沒有天然植物作為過濾屏障，這會使泥土和垃圾等物體在地表徑流下直接進入河水，造成污染、形成河床需要不斷清淤的惡性循環(huán)，這點已在眾多城市的河道中被證明，城市中的地表水摻雜著大量的泥砂直接排入河中，造成城市河流每隔一兩年就要清淤，有的城市，如大連的馬蘭河甚至為了清淤方便，竟然將河流變成硬質(zhì)鋪裝，這實際是本末倒置；345.砍掉河道兩岸的樹木，會使河水易受陽光影響而水溫變化大。這不利于水中生態(tài)平衡的建立。夏天水溫高時，可能導致傳染性病菌和病蟲在水中大量繁殖，危害人民健康（埃及的一條著名大型引水渠就引發(fā)了釘螺大量繁殖、使血吸蟲在沿河流域蔓延的情況，至今沒能治理）；G6.水中生物少、岸上又缺乏天然植物，這會使沿河生存的野生生物種類減少，比如靠水棲息的鳥類種類和數(shù)量減少，這不利于城市的生物多樣性資源保護；>a=7.河岸兩邊被除去了野生植物（灌木和樹木）后，河岸風景將不能展示有本地特色的植物和其它生物景觀，因此，河道不會成為長久的、令人喜愛的觀賞景點。河岸的重建、恢復自然將不可避免。目前在國際上，無論是對自然河道還是對大型的引水工程，要盡量營造河道的天然狀態(tài)已成為許多國家的共識。|當然，我們更多的水利工程都采取了科學的規(guī)劃和設(shè)計來整治河流。近年來，通過統(tǒng)一調(diào)度，初步扭轉(zhuǎn)了黃河、塔里木河及黑河持續(xù)斷流的局面。使黃河三角洲地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)得到明顯改善，塔里木河及黑河流域下游的胡楊林復蘇，鳥類及野生水禽返回，趨于惡化的生態(tài)系統(tǒng)得到了初步恢復。事實說明，水利工程不但在防洪、供水等方面作用巨大，而且在改善江河湖泊流域的生態(tài)系統(tǒng)方面也是大有作為的。生態(tài)建設(shè)已經(jīng)成了水利工作的重要任務(wù)。D'@tKq生態(tài)方法水體凈化技術(shù)，是利用培育的植物、動物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命活動，對水中污染物進行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解作用，從而使水體得到凈化的技術(shù)。生態(tài)方法水體修復技術(shù)包括：人工濕地處理技術(shù)、生物膜法處理技術(shù)、土地處理技術(shù)及生物操縱技術(shù)等。人工濕地是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學和生物的三重共同作用來實現(xiàn)對污水的凈化。生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纖維）為載體，在其表面形成一種特殊的生物膜，可為微生物提供較大的附著表面，有利于加強對污染物的降解作用。這些微生物吞噬污染物分解為二氧化碳和水。土地處理技術(shù)是以土地為處理設(shè)施，利用土壤－植物系統(tǒng)的吸附、過濾及凈化作用和自我調(diào)控功能，達到某種程度對水的凈化。生物操縱技術(shù)的原理主要是利用營養(yǎng)級鏈狀效應(yīng)達到凈化水的目的。比如在湖泊水庫中投放經(jīng)選擇的魚類，用以吞食另一類小型魚類，借以保護某些浮游動物不被小型魚類吞食，這些浮游動物的食物正是人們所討厭的藻類，利用河卵石表面形成的生物膜，使河流的BOD、SS等有較高的處理率。研究結(jié)果表明：在適宜的條件下，挺水植物如慈菇、茭白以及沉水植物伊樂藻、菹草等對水體中的氮和磷都有較高的去除率。常用的蘆葦對于磷的去除率達65％。lf2%

我國目前的水利工程學簡稱水工學（HydraulicEngineering）,主要是以對水流的控制為目標建造水工建筑物，經(jīng)過計算設(shè)計保證水工建筑物承載的安全性（強度、穩(wěn)定及耐久性），以滿足人們對于供水、防洪、水力發(fā)電、航運等需求。水利工程滿足了人們對于水的各種不同的需求，但是水體自身的需求常被忽視。水的需求是它喜歡留在一個完整的、健全的生態(tài)系統(tǒng)之中。人們?yōu)榱丝刂扑鳎蛘吒淖兞俗匀坏乃鷳B(tài)系統(tǒng)，或者把水從生態(tài)系統(tǒng)中分割出來，放到了一個在空間由人工設(shè)定的特定的或規(guī)則的形狀中，再用人工材料如混凝土、金屬、塑料等材料為水體制作出的某種人工環(huán)境。當水體在改變的生態(tài)系統(tǒng)中或在某種人工環(huán)境中，水體脫離了生物群落，自凈能力降低，稍有外界干擾因素的出現(xiàn)，比如污水加入，水體的腐敗就將是時日早晚的問題。@-以往治河工程常對河流形態(tài)的多樣化重視不足，當然也受到材料和施工技術(shù)的限制。自然狀態(tài)的河流多呈彎曲形狀，也有不少自然狀態(tài)的河流處于分岔散亂狀態(tài)。在自然界長期的演變過程中，河流的河勢也處于演變之中，使得彎曲與裁彎兩種作用交替發(fā)生。但是彎曲或微彎是河流的主要形態(tài)。當人們?yōu)榱朔篮樾枰驅(qū)恿鬟M行開發(fā)時，往往將散亂狀態(tài)的河流集中成一條主流。對于彎曲的河流未經(jīng)充分論證而實施裁彎取直工程，把河流自然狀態(tài)的彎曲形狀改變成直線或折線。其影響除了河段沖刷與淤積可能影響行洪外，也使自然河流中主流、淺灘和急流相間的格局改變。這導致淺灘中的濕地消失，而習性在急流中游泳或在淺灘產(chǎn)卵的魚類減少甚至絕跡，也會使其它動植物種類減少。ei(@{在自然河流的橫斷面上，淺灘與深潭相間，也顯示出多樣性的變化。改造過的河床常用輸水性能好又便于施工的梯形斷面等規(guī)則斷面，使得水流流速均一化。另外，河道疏浚工程，往往忽視原有河道斷面的生態(tài)合理性，也使得河道斷面出現(xiàn)均一化傾向。這些都可能使生物群落失去棲息生長的條件。需要強調(diào)的是，河流形態(tài)的多樣化是生物物種多樣化的前提。河流形態(tài)的規(guī)則化、均一化，會在不同程度上對生物多樣性造成影響。渠道或改造過的河道斷面、江河堤防迎水坡面采用硬質(zhì)材料，如混凝土、漿砌塊石等，使得植物難以生長，進而又影響到魚類、兩棲類動物和昆蟲的棲息，而這些動物又是鳥類的食物，于是食物鏈就此中斷。(-U在城市水域整治的景觀建設(shè)中，往往將水流置于諸如樓臺亭閣等混凝土與砌石形成的人工環(huán)境之中，目的是使人們賞心悅目，取悅于人的感官。但這種單調(diào)、呆板的人工環(huán)境也使河流失去了自身的美學價值和生機勃勃的河流的生命，毫無美感可言，更談不上保護、凈化水質(zhì)，北京市前幾年修建的城市亮化工程的河流，現(xiàn)在大都變成死河，違背了當初的創(chuàng)作意圖。C`在2002年召開的討論環(huán)境與發(fā)展的聯(lián)合國約翰內(nèi)斯堡峰會上，水問題被列為全球可持續(xù)發(fā)展五大問題之一，全球范圍的水資源短缺、洪水威脅和飲水安全問題成為世界關(guān)注的焦點。為解決這些難題，世界各國特別是發(fā)展中國家計劃建設(shè)不同類型的水利工程是一種不可避免的選擇。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展與進步，公眾的社會參與程度會越來越高，新建水利工程的建設(shè)，有可能面臨來自社會各方面的壓力。在面對環(huán)境保護方面的批評，與其被動地解釋說明水利工程的效益，不如主動地擴展與更新水利工程自身的工程理念，吸收來自環(huán)保、生物界合理的意見和建議。s.u人與自然和諧共處是生態(tài)水工學的指導思想。未來的水利工程既能夠?qū)崿F(xiàn)人們期望的開發(fā)利用水的功能價值，又能兼顧建設(shè)一個健全的河流湖泊生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)水的可持續(xù)利用。未來的水利工程不僅是滿足人們對水需求的工程，也是有利于改善和恢復健全的生態(tài)系統(tǒng)工程，是有利于環(huán)境保護的可持續(xù)發(fā)展工程。\]水利工程設(shè)施要造成一種人與自然親近的環(huán)境，注意保留江河湖泊天然的美學價值?，F(xiàn)代的城市景觀設(shè)計，應(yīng)刻意創(chuàng)造環(huán)境取悅于生物群落，長遠看，人群也會在一個健全的水生態(tài)系統(tǒng)中受益無窮。水利工程還應(yīng)為公眾廣泛參與和對兒童進行水環(huán)境保護教育創(chuàng)造良好條件。如水生態(tài)公園、河流小型博物館等。)3Q水利工程結(jié)合生態(tài)建設(shè)，是一個發(fā)展的必然趨勢。在歐美已經(jīng)提出“自然設(shè)計方法”，日、韓等國提出“與自然親近的治河工程”理念，我國臺灣也正開發(fā)“生態(tài)工法”技術(shù)。世界各國一些示范性工程正在建設(shè)，一些河流生態(tài)工程咨詢與技術(shù)開發(fā)公司也應(yīng)運而生，他們提供技術(shù)咨詢和產(chǎn)品。這些局部的進展，說明在國際上水利工程結(jié)合生態(tài)建設(shè)可謂是方興未艾，漸成潮流。在這樣的背景下，美國舒布洛克集團利用自身的人員、技術(shù)、設(shè)備優(yōu)勢，引進歐、美、日等國家先進的水利設(shè)計方法，采用獨特的剛性面層、柔性結(jié)構(gòu)的生態(tài)水利護坡保護系統(tǒng)產(chǎn)品，全面更新我國傳統(tǒng)的河流建設(shè)方案，努力打造我國生態(tài)護岸。)<[gaL柔性結(jié)構(gòu)的生態(tài)水利護坡保護系統(tǒng)是采用高性能、綠色混凝土制成形狀一致的塊體，塊體之間通過特殊的連接形成一個整體，來抵抗水流的沖刷，塊體之間允許適當?shù)奈灰坪妥冃?，從而使該種鋪面維護系統(tǒng)具有高度的地形適應(yīng)性，使護坡系統(tǒng)能夠適應(yīng)地形和地貌的變化，避免傳統(tǒng)河流改造采用的單一斷面形狀，從而實現(xiàn)河流改造的多樣性。/此外，新型柔性護坡系統(tǒng)具有開孔和閉孔兩種形式，這兩種類型的塊體具有不同的糙率和強度，尤其是對于開孔塊形，開孔率和塊形的強度、水下重量、塊體的細部尺寸以及塊體的總體尺寸等都有影響關(guān)系，分別適應(yīng)不同的水文、氣候、地質(zhì)條件以及施工方法等。我國地域遼闊，南北地質(zhì)、氣候、水文等條件相差很大，針對不同的工程應(yīng)進行具體設(shè)計，針對性的設(shè)計出滿足當?shù)厮?、氣候、地質(zhì)等條件下的塊形，切不可生搬硬套。但我國目前部分地區(qū)在河流改造時，進行針對性設(shè)計較少，有的工程甚至在沒有了解新型水工產(chǎn)品特點的前提下，僅憑產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的一些產(chǎn)品說明，就直接將產(chǎn)品應(yīng)用到實際工程中，而且，整個工程設(shè)計中也沒有按照水工產(chǎn)品的特點設(shè)置各種構(gòu)造層，使得水工產(chǎn)品不能夠充分發(fā)