生态型边坡技术与机械化开挖技术在地表水灌溉工程中的应用

引言：地表水灌溉工程是保障农业生产、维系生态平衡的关键设施，其建设质量关乎区域发展命脉。传统边坡处理与开挖技术效率低下，对生态环境破坏较大。随着工程技术革新，生态型边坡技术与机械化开挖技术应运而生。前者兼顾生态修复与边坡稳定，后者追求施工高效精准，二者在地表水灌溉工程中的应用，对提升工程品质、实现生态与经济效益双赢，有着重要的现实意义。

1 生态型边坡技术与机械化开挖技术概述

1.1 生态型边坡技术原理与特点

生态型边坡技术是融合多学科知识的新型技术，通过构建稳定边坡结构与生态修复实现工程与生态的平衡（见图 1）。在结构设计方面，利用格构梁、锚杆（索）等增强力学稳定性；生态修复时，依据当地气候、土壤条件选种植物，借助植物根系固土、涵养水源，同时利用植被蒸腾作用降低土体含水量，减少边坡失稳风险。

该技术具备三大特点：一是生态友好，通过植被与生态材料，降低工程对自然环境的破坏，助力生态系统自我修复；二是可持续，植被生长与生态系统完善可长期发挥效用，降低边坡维护成本；三是景观协调，与周边自然环境自然融合，提升工程区域景观价值。

3.2 机械化开挖技术应用

在魏县工程土石方开挖阶段，依据地质与开挖需求，合理调配机械设备。针对土质渠道，采用大型挖掘机分层分段作业，搭配装载机、自卸卡车运输土石方。施工时，运用全站仪等先进设备实时监测开挖尺寸与坡度，精准契合设计要求。实践证明，机械化施工显著提升作业效率，单日土石方处理量大幅增加，远超传统人工开挖水平。同时，在魏县项目中还引入了渠道异形铲施工技术。与普通挖机相比，异形铲挖机在开挖质量和效率上具有明显优势。从成型段质量对比来看，为了方便两者数据具有对比性，采用数据绝对值的平均值作为对比数据，异形铲挖机开挖的渠道底宽偏差小于 17mm ，渠道上口宽偏差小于 26mm，表面平整度偏差小于 15mm，而普通挖机的偏差相对较大（如图 3 所示）。在成型段效率对比上，从柱状图（图 4）中可以明显发现，采用异形铲开挖的时间小于普通挖机开挖的时间，异形铲开挖效率比普通挖机开挖效率提高了 1.49 倍，大大缩短了施工时间。这不仅降低了技术人员的操作难度，减少了对环境的影响，还显著减少了人力用工成本，提升了社会经济效益。

1.2 机械化开挖技术原理与特点

机械化开挖技术借助挖掘机、装载机等现代化设备，实现土石方高效开挖。其依托设备强大动力与精准操控系统，按设计要求快速、准确完成挖掘、运输与处理，并利用先进测量定位技术，保障开挖尺寸、坡度符合标准（见图 2）。该技术具备显著优势：高效性上，大幅缩短施工周期，加快工程进度；精准性方面，减少人工操作误差，确保开挖质量；安全性层面，降低人工参与危险作业风险。此外，通过合理配置与优化调度设备，有效提高资源利用率，降低施工成本，成为工程建设中高效可靠的技术手段。

2 生态型边坡技术与机械化开挖技术在地表水灌溉工程中的应用优势

2.1 提高工程施工效率

机械化开挖技术借助强大设备与高效模式，相比传统人工开挖，能快速处理大量土石方，大幅缩短施工周期，为地表水灌溉工程后续建设争取时间，保障整体进度。如，在魏县全域水网地表水灌溉工程里，多台大型挖掘机协同开挖渠道，效率显著提升。生态型边坡技术虽施工初期需进行植被种植与生态结构搭建，但因其边坡结构稳定，可减少后期维护修复成本。并且，像格构梁预制安装等部分施工环节也能机械化操作，进一步提高施工效率，实现两种技术优势互补。

2.2 增强工程质量与稳定性

机械化开挖技术借助精准测量定位系统，严格按设计要求施工，确保开挖尺寸、坡度精准，为后续工程筑牢基础。同时，机械设备性能稳定且操作规范，避免人工失误引发的质量问题，保障开挖质量。生态型边坡技术从物理与生态双重维度增强工程稳定性。格构梁、锚杆（索）等提升边坡力学强度，抵御外部破坏；植被根系固土、蒸腾作用，降低边坡失稳风险。在魏县项目中，该技术成功克服复杂地形与气候挑战，保障渠道边坡长期稳固，为工程质量与安全提供坚实支撑。

2.3 降低工程成本提升生态效益

在成本控制与生态效益提升方面，机械化开挖技术与生态型边坡技术优势互补。前者凭借高效施工缩短工期，减少人工与设备租赁成本，精准开挖避免土石方浪费，优化设备配置提高利用率，全方位降低成本；同时，合理施工组织降低噪声、扬尘污染，减少对周边环境破坏。后者虽初期建设成本较高，但长期的生态修复与稳定效果，大幅削减边坡维护、工程重建费用。并且，通过植被种植与生态材料运用，增加植被覆盖率，净化空气、拦截径流、保护土壤，为动植物提供栖息地，促进生物多样性发展，与机械化开挖技术共同实现工程成本有效控制与生态效益显著提升。

3 生态型边坡技术与机械化开挖技术在地表水灌溉工程中的应用实践

3.1 工程概况

魏县全域水网地表水灌溉工程规模宏大，致力于打造集水网、路网、林网于一体的多功能综合工程，实现输水成网、互联互通的格局，构建“ 三网” 体系，以满足区域农田灌溉、除涝排沥等多种需求。该工程分为东南片区、西北片区、东北片区三个子项目，总恢复开挖渠道干支渠 36 条，长度达 199.95km，设计渠道为土渠，采用梯形断面。工程区域地形复杂，对施工技术和边坡稳定性提出了较高要求。

3.3 生态型边坡技术应用

在边坡防护环节，针对不同类型的边坡采用了差异化的生态型边坡技术。对于土质边坡，运用格构梁与植被护坡相结合的方式。以一定间距设置钢筋混凝土格构梁，通过锚杆将其固定于边坡，有效增强力学稳定性。施工完成后，在格构梁框架内种植如狗牙根、紫穗槐等耐旱且根系发达的本地草本与灌木植物。在种植前，对土体进行改良，添加有机肥、保水剂等，以提升土壤肥力与保水性能，促进植物生长。

在魏县项目部分渠道防护中，生态砌块护坡技术发挥关键作用。生态砌块由专业厂家预制，抗压强度（净面积）≥20MPa，其下依次铺设 200g/m² 土工布反滤层、10cm 厚粗砂垫层，顶部设置 30cm（高） × 20cm（宽）的 C30F100 混凝土压顶，每隔 10m 布置一道同标号、尺寸为 30cm（宽） ×20cm （高）的混凝土格梁。针对渠道顶冲段等易损部位，采用素混凝土与生态砌块结合防护，12cm 厚 C30F100 素混凝土设纵横伸缩缝，缝宽 2cm，以沥青木板填缝、密封胶封缝，同样铺设 10cm 粗砂垫层。该技术不仅有效保障边坡稳定，还兼具生态效益，便于后期运维。且生态砌块样式灵活可调，在专业厂家现场指导下，施工质量得以充分保障。

3.4 应用效果分析

工程运行监测表明，生态型边坡技术与机械化开挖技术成效斐然。机械化开挖凭借高效性能，大幅缩短工程周期，较原计划显著提速。生态型边坡技术则筑牢边坡稳定性，即便遭遇强降雨等极端天气，也未出现滑坡、坍塌。同时，植被蓬勃生长，水土流失锐减，植被覆盖率攀升，吸引众多生物栖息，生物多样性得以提升。工程景观与自然环境相得益彰，赢得当地居民高度赞誉，充分彰显两项技术在地表水灌溉工程中的应用价值。

结语：

综上，生态型边坡技术与机械化开挖技术在地表水灌溉工程中具有显著的应用优势和良好的应用效果。这两种技术的结合应用，不仅提高了工程施工效率和质量，降低了工程成本，还极大地提升了工程的生态效益和景观价值。在未来的地表水灌溉工程建设中，应进一步推广和完善这两种技术，根据不同工程的实际需求，优化技术方案，实现工程建设与生态保护的协调发展，为区域农业发展和生态环境改善提供有力保障。

参考文献：

[1]刘斌.生态型边坡技术在水利工程中的应用[J].建筑技术开发，2023，50（17）：129-131.

[2]张磊，王强.机械化开挖技术在大型水利工程中的实践与优化[J].水利建设与管理，2024，44（3）：48-52.

[3] 李华， 张伟. 地表水灌溉工程中生态护坡与机械化施工协同应用案例分析[J]. 中国农村水利水电，2024（4）：105-109.