渠道生态护坡设计与水土保持功能的集成研究

近年来，湖区和农田灌排渠道所在小流域的生态环境状况受到广泛关注。受区域内人口密度大、土地开发强度高以及渠道老化失修等因素影响，部分渠道出现边坡垮塌、河道淤积、水土流失等问题，既影响农田灌溉和排涝功能，也破坏了岸线生态系统的稳定性。特别是在平原湖区，渠道护坡普遍存在硬质护坡比例过高、绿化不足、生态修复措施滞后等情况，直接制约水环境质量和农村人居环境改善。通过引入生态护坡理念，采用土工材料与植物配置相结合的综合措施，已成为当前小流域治理中的重要探索方向。如何在保障渠道工程功能的前提下，兼顾生态修复与水土保持双重目标，是推动水利工程绿色转型的关键课题。

一、渠道生态护坡与水土保持的设计原则与工程路

（一）生态护坡的功能定位与基本要求

渠道生态护坡主要承担两项核心功能：一是确保渠道边坡结构安全和防冲刷性能，二是发挥水土保持和生态修复作用 [1]。为满足这两项功能，护坡设计应保证抗冲刷强度不低于 1000 N/m² ，边坡抗滑稳定系数不低于 1.3，护坡渗透系数控制在 10^-5～10^-4 cm/s 范围内。在实际应用中，渠道边坡坡比通常控制在 1:1.5 以内，坡高 3 米以内采用复合植物护坡，坡高超过 3 米时需结合框架结构与生态袋等复合措施。生态功能方面，要求边坡植被覆盖率达到 75% 以上，优选根系长度30 cm 以上的乡土草本、灌木或乔木植物，如狗牙根、香根草、垂柳等，确保根系固土与植被恢复效果。

（二）工程设计原则与材料技术路径

根据不同地形、水文条件和治理需求，渠道生态护坡工程需遵循因地制宜、生态优先与安全稳定原则，材料选择与结构设计需严格匹配。推荐采用聚酯土工格栅（拉伸强度≥30 kN/m）、耐老化高分子生态袋（抗紫外线寿命≥5 年）、C20 级透水混凝土等材料。施工流程包括：坡体整形，坡面修整平顺后，设置坡比 1:1.5；铺设土工布与格栅，搭接宽度 20 cm 以上，锚固钉间距不超过 1.5 m；植生袋回填营养土混合草籽，单袋尺寸控制在 50×30×15cm，内含水量 20%30% ；乔灌木配置，如桔子树栽植深度 3040 cm，株间距不小于 3 m；表层覆土 20 cm 压实处理，草种采用狗牙根、百喜草混播，每平方米播撒量30 g 左右。整个过程需监控材料铺设平整度、袋体密实度与接缝处理，确保护坡工程整体性与耐久性。

（三）植物配置策略与岸线修复措施

植物配置方面需结合不同水位和岸线特征制定分区方案。常水位以下2 m 范围宜种植挺水植物，如梭鱼草、荷花，配置密度推荐梭鱼草 400 株 /m²、荷花 5 株 /m² ；常水位至渠顶范围采用狗牙根草籽撒播，覆盖宽度67 m，播种密度3035 g/m²；乔灌木配置结合渠道两侧已有苗木条件，适当补植垂柳、红叶石楠等，垂柳株距 5 m，石楠丛植间距 1 m 以内。结合工程实践，在渠道居民区密集段设置砖砌种植槽，种植槽宽 0.5 m，高 0.4 m，中间回填种植土种植迎春花，同时作为截水沟，减少坡面径流直接冲刷。弃渣场及施工干扰区必须进行边坡绿化与覆土复绿，撒播狗牙根草籽或三叶草草籽，每平方米播种量35 g 左右，保证整体坡面绿化与水土保持效果。

二、小流域生态护坡与水土保持功能集成机制

（一）沟渠生态护坡与水土流失治理的协同作渠道生态护坡通过防护结构与植被措施协同作用，在有效减少坡面侵蚀模数和水土流失量的同时，兼顾灌排功能与生态修复，形成“工程防护 + 生态修复”一体化效益。在实际项目中，龙江渠南小流域采取龙泵西灌渠、渔农分家沟、金河沟、和理革命一渠等 4 条渠道清淤疏浚共 15.63 km，清淤深度控制在0.51.2 m，恢复渠道设计断面，并结合岸线护坡改造与垮坡治理1.124km，实现年均土壤流失量由 600 t/ha·a 降低至 250 t/ha·a 以下。以渔农分家沟为例，治理前渠底淤积严重、水流不畅，部分边坡因缺乏有效防护长期裸露，雨季水土流失明显。通过疏浚清淤、分层铺设生态袋护坡，外侧覆土播撒狗牙根草籽，并间隔栽植垂柳苗木（株距 45 m），同时采用乔灌木混植模式增加绿化层次，汛期水流顺畅，渠底无明显淤积，农田灌排水条件显著改善，农户反映农田冲刷损失明显减少，渠道维护成本也有所降低。清淤工程有效恢复了渠道断面和设计排水能力，护坡措施则有效控制坡面径流与冲刷，特别是在洪水季节，保证水流通畅与坡面整体稳定 [2]。同时，生态护坡进一步改善了岸线环境质量，提高区域土地利用率与生态景观价值，形成农业生产与生态保护双赢局面，为当地农村经济发展和环境治理提供了可持续支持。

（二）小型湿地与生物净化系统的设计实践

在小流域治理过程中，生物净化塘系统不仅具备水质净化和调蓄功能，也是完善渠道生态护坡体系的重要组成部分。龙江渠南项目区新建生物净化塘 4 座，总面积 14.96 万平方米，平均单座面积约 3.7 万平方米，并配套埋设直径0.81.0 m、长10 m 的连通埋管8 处，形成内部循环与外部排放有机结合的净化系统。净化塘内部科学分区，包括进水口、沉淀区、植物净化区和出水口，池体水深分层设计在 0.51.5 m 不等，便于不同类型水生植物生长和污染物沉降。种植挺水植物如梭鱼草 405,202 株、荷花 5,364 株，配置密度达到 4060 株 /m²，根据水深梯度合理分布，外围配置荷花，中心区域布置梭鱼草形成多层次净化带。同时，塘底部采用厚度不小于30 cm 的砂砾层与土壤滤层组合结构，砂粒径控制在 520 mm 范围内，有效提升过滤效果，水力停留时间设计不低于24 小时，以保障污染物去除效果稳定 。以其中一处净化塘为例，实测水体氮磷含量平均下降幅度达到40% 以上，水体透明度提高20% 以上，显著提升了下游水环境质量和生态指标。除净化功能外，净化塘周边同步布设休闲步道和生态科普标识牌，种植本地灌木与花卉植物，形成集水质改善、生态修复、环境美化和科普教育于一体的综合性水生态景观区。净化塘系统与渠道护坡工程相结合，不仅减少水土流失，还通过拦截农田排水和村庄生活污水中的悬浮物和污染负荷，有效解决农田灌溉尾水、雨水径流带来的面源污染问题。尤其在农田集中排水季节和暴雨期间，生物净化系统成为保障水体清洁与生态安全的重要保障措施，同时还能为周边提供一定的生态景观与教育示范功能，形成综合性环境治理效益。

（三）岸线改造与人居环境改善的集成路径

太马河与螺山公路河项目区在生态护坡基础上，注重与人居环境整治有机结合，推动形成“护坡 + 绿化 + 村庄景观”一体化综合治理格局。以太马河工程为例，采用砖砌种植槽与渠道截水沟结合做法，种植槽规格为长1 m、宽 0.5m 、高 0.4m ，中间填充种植土，栽植迎春花等多年生观赏植物，每槽间距 1 m 左右，既满足防护功能，又美化村庄环境，有效降低雨水直接冲刷对坡面的影响。在太马河3+700 至4+500 段，新建净化塘与种植槽并行布置，渠道两侧形成约 10m 宽的绿色廊道，春夏季形成明显绿化景观带。螺山公路河两侧采用喷播植物措施，国道沿线边坡（坡比 1:1 以上）喷播三叶草，混合百日草和波斯菊形成层次丰富的花带；渠底两侧种植苦草与金鱼藻，配置密度45 株/m²，植物比例1:1，宽度2 m，有效改善水体生态环境。此外，在岸线高程 24 m 以上至渠顶，广泛播撒狗牙根草籽约 7 m 宽，结合现有垂柳苗木补植，形成完整绿化带。以螺山段某村庄附近为例，新增红叶石楠作为补植乔木，株距2~3 m，春夏季形成红绿相间的视觉效果。综合措施实施后，区域水环境与景观质量明显提升，农户日常生活环境改善，村民参与护坡养护和环境管理积极性提高，实现了生态治理与乡村振兴同步推进的良性循环。

三、典型项目实践与推广思考

（一）典型案例剖析：龙江渠南、太马河与螺山公路河

通过系统分析三个项目实施情况，龙江渠南项目主要以沟渠清淤与岸线治理为重点，水土流失治理面积22.70 km²，治理渠道总长度达15.63 km，主要解决渠道长期淤积、断面变形及岸线垮塌等问题，有效恢复灌排功能和岸线稳定。渠道清淤平均深度控制在0.5~1.2 m，岸线治理则结合生态袋护坡和植物护坡同步实施，保障了农田灌溉和排涝能力[4]。太马河项目则突出生态护坡与生物净化塘相结合的方式，总治理长度 0.8km ，重点服务于村庄密集区，通过设置砖砌种植槽、净化塘及沉水植物、挺水植物配置，改善岸线生态环境和水体质量，尤其对改善农田排水带来的面源污染效果明显。螺山公路河项目规模最大，治理长度超过 17 km，涉及 10 个行政村，主要解决国道加高后右岸边坡垮塌、水土流失及农田灌溉受阻等问题，采用喷播绿化、生态护坡、清淤疏浚和边坡硬化等综合措施。工程中采用国道路肩喷播绿化带宽2 m，护坡坡比 1:1.5，选用三叶草、百日草、波斯菊等混合播撒，并结合桥涵节点绿化补强。三者虽各具特点，但均采取工程措施与植物措施结合的模式，既兼顾水土保持与防护安全，也兼顾生态修复与景观效果，形成具有良好实用性和推广价值的小流域治理典型案例，适用于不同区域、不同流域治理需求参考借鉴，同时具备生态环境效益、经济效益与社会效益的综合提升作用。

（二）工程推进中的问题与优化建议

在项目实施过程中，普遍存在施工标准不统一、后期养护难度大、季节性植物成活率不稳等问题。例如，有的项目区护坡坡比与材料规格缺乏统要求，导致局部边坡稳定性不足；部分渠道因施工管理不规范，土工格栅铺设不紧密、锚固不牢，影响整体结构强度和生态袋稳定性。同时，后期养护缺乏明确责任分工，监管机制不健全，造成部分区域植物枯死后无人补植，护坡效果持续衰减。尤其在干旱或低温季节，草坪与挺水植物成活率低于70% ，直接影响生态护坡功能的发挥和长期稳定性。为此，建议尽快完善统一的施工规范，明确坡比控制、材料强度等级、植物配置密度和后期养护标准，特别是在不同季节应选择适宜的本地化植物品种，合理安排施工时序。与此同时，应建立属地管理养护机制，由地方水利部门、基层村委与施工单位三方共同负责后期养护、补植与巡查，设立定期巡检、反馈与修复制度，确保护坡工程在运行期内始终处于良好状态，提升其使用寿命与生态效益。

（三）小流域生态治理的推广策略与发展趋势

结合以上典型项目实践，小流域生态护坡治理推广应优先采用区域适应性强的技术包模式，将土工材料选择、防护结构形式、植物配置方案和水质净化系统整合成标准化、模块化治理方案，便于在不同区域快速复制应用，降低设计和施工成本 [5]。未来发展趋势上，应积极引入智能监测系统，比如通过无人机巡查渠道护坡情况、坡面植被覆盖度及水体清洁度；安装坡面稳定性传感器、土壤湿度监测设备，实现全天候、动态监控，提高管理效率和响应速度。结合大数据平台，建立渠道养护数据库，实现异常情况预警。除此之外，推广工作还应与农村人居环境整治、乡村振兴政策有机结合，通过建设生态走廊、乡村公园、水系景观带等生态产品价值转化项目，提升当地经济与生态效益，激发农户和基层政府的参与积极性，推动小流域综合治理由单项治理向系统性、常态化治理模式转变，逐步形成生态效益、经济效益与社会效益相统一的长效发展机制。

总结：

通过对龙江渠南、太马河与螺山公路河三个典型小流域治理项目的系统分析，可以看出渠道生态护坡与水土保持功能集成具有显著的工程与生态效益。工程措施与植物措施协同应用，有效解决了渠道淤积、岸线垮塌和水土流失等问题，同时改善了农村生产生活条件与人居环境质量。实践表明，采用沟渠清淤、生态护坡、生物净化塘及植物配置组合方式，能够实现水流畅通、坡面稳固、水质净化与生态景观提升的多重目标。当前仍存在标准不统一、养护管理机制不足等问题，但随着技术体系不断完善与推广机制优化，渠道生态护坡将在小流域综合治理中发挥更加积极的作用，为推动区域绿色发展提供有力支撑和参考借鉴。

参考文献

[1] 杨臣 . 江萝灌区灌溉渠道防渗衬砌工程生态化设计 [J]. 水利技术监督 ,2023,(06):217-219.

[2] 刘玉武 , 马丽娟 . 渠道生态衬砌技术的应用实践 [J]. 黄河水利职业技术学院学报 ,2020,32(02):6-9.

[3] 王猛 . 灌区渠道生态护坡技术的施工应用研究 [C]//《施工技术》杂志社 , 亚太建设科技信息研究院有限公司 .2022 年全国土木工程施工技术交流会论文集（上册）.云南建投第一水利水电建设有限公司;,2022:854-856.

[4] 万 婷 , 饶 奇 磊 . 渠 道 生 态 护 坡 技 术 探 讨 [J]. 江 西 建材 ,2021,(11):292-293.

[5] 肖合伟 , 裴文杰 , 谢高鹏 . 不同类型生态护坡在灌区渠道应用的多属性决策模型 [J]. 治淮 ,2022,(04):19-21.