生态护坡技术试验与研究(1)程力学毕业论文(3)

4.4 生态护坡的稳定

进、出水渠护坡必须满足稳定的要求。稳定一般包括边坡的圆弧抗滑稳定、渗透稳定和抗冲刷稳定。

进、出水渠道的底宽是根据泵站设计流量的条件下，经技术经济比较并结合了水工模型试验的结果综合确定的，同时渠道应满足不冲、不淤流速的要求；进、出水渠马道的宽度和高程的设置以及边坡坡比，是根据堤防的抗滑稳定结合施工条件综合确定的。对泵站的进、出水渠护坡，原护坡采用浆砌块石结构，现部分改用生态护坡，经对边坡抗滑稳定计算分析，即在不改变原护坡的坡比和尺寸的前提下，生态护坡的边坡抗滑稳定仍能满足规范要求。

护坡的抗冲刷稳定也是护坡设计的一项重要内容。根据英国建筑工业研究与情报协会原型试验结果以及英国奈特龙公司的资料（图2），一般草皮的的抗冲刷的极限流速大于1m/s，而太浦河泵站的进、出水渠在设计水位情况下，最大流量300m³/s时渠道流速分别为0.82m/s、0.69m/s，均小于1m/s。又如前述的日本的茂渔川工程的实例，其护坡结构和选用的植物与太浦河泵站进、出水渠相似，洪水时河流的流速虽然高达3m/s，但生态护坡的固土抗冲效果良好。综上所述太浦河泵站生态护坡的抗冲刷稳定是能保证的。

4.5现场试验

为进一步验证生态护坡结构方案的可行性以及所选植物对太浦河泵站现场的适应性，在泵站工地进行了现场试验。试验段选择泵站下游亭子港堵坝临太浦河侧，边坡的坡比以及护坡的结构设计完全模拟出水渠，也就是说在水位变化区域采用干砌块石加水生植物，植物选用千屈菜和香蒲，水位变化区域以上采用草坪喷植（见图3），试验的面积为120m²。2001年10月14日进行水生植物种植和草皮喷植，10月16日、19日、24日和31日进行了四次人工洒水养护，10月31日拆除部分施工围堰以引入太浦河水，保持围堰内外水位的动态平衡。10月下旬，草坪喷植部分草籽开始发芽，11月上旬，水生植物部分长出新芽。随着气温的下降，从11月底起，水生植物逐渐枯萎，但草坪部分仍保持绿色。随着春天的来临，水生植物日渐发芽，成活率在95%以上。至2002年5月底6月初水生植物和草坪均基本长成，红花绿草，护坡工程很好地融入了周边的自然环境，试验段生态护坡的景观效应已初见成效。

从现场试验的情况看，水生植物选用千屈菜和香蒲（或黄昌蒲，两者习性相仿）以及喷植的草坪是能适应现场实际条件的，均能成活，生态护坡的结构是合适的，能满足护坡的稳定要求。由于千屈菜和香蒲/黄昌蒲是属于不耐寒的草本植物，因此在冬季基本枯萎，对工程的美观性有所降低，但天气转暖后，植物又会发芽。冬季水生植物虽然枯萎，但其良好的根系仍然起到固土和具有抗冲能力。

图3  太浦河泵站生态护坡试验段护坡结构剖面图

4.6 技术经济比较

对生态护坡部分进行生态护坡方案和浆砌块石护坡方案的投资比较，经投资估算，本工程进出水渠边坡采用生态护坡方案的工程投资约213万元，采用浆砌块石护坡方案投资约353万元，生态护坡方案可节约投资约140万元。

综上所述，生态护坡具有以下优点：

（1）       克服了原浆砌块石护坡的呆板和生硬，使工程与自然统一；

（2）       利用不同季节的植物的形状和颜色，可大大改善工程环境；

（3）       避免采用非自然的材料，避免了二次环境污染；

（4）       生态护坡满足了人们的亲水要求；

（5）       因设置了多孔性构造，对生物的生长和水质起到了保护作用；

（6）       工程造价相对较低。

从工程维护角度分析，浆砌块石护坡具有一次性投资、维护少等优点，但生态护坡一般在栽种后的一年内要进行一定补栽（一般为10%左右），在植物成活前要进行一定的养护，而后，植物主要是依靠自然的力量进行自然更新，通常情况下无需维护，所以维护工作量也不大。因此，尤其是人们越来越重视生态环境的今天，生态护坡在水利工程中具有广阔的应用前景。

5 结语

太浦河泵站工程在护坡结构优化设计方面作了积极的尝试，引进了国外较为流行的生态护坡技术，有效地改善了泵站的环境效应。其以人为本、环境水利的设计理念和生态护坡的设计原则以及试验研究成果，可以作为今后类似工程的设计提供借鉴。

参考文献

[1] 太浦河泵站初步设计修改报告·2000年6月（水利部上海勘测设计研究院）

[2] 太浦河泵站工程进出水渠护坡结构优化设计报告·2002年1月（水利部上海勘测设计研究院 上海市水利工程设计研究院）

[3] 太浦河护岸咨询设计报告书·2001年6月（冲谷实业（深圳）有限公司）

[4] 包承纲·堤防工程土工合成材料应用技术·中国水利水电出版社

[5] 卫明·城市水环境建设中若干问题的探讨·上海水务·2001；4

[6] 卫明·恢复城市水环境的自然生态

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