生态混凝土在河道护岸工程设计中的应用与效果评估

引言

传统的河道护岸材料如普通混凝土、浆砌石等，虽在一定程度上满足了工程的强度和稳定性要求，但因其封闭、硬质的特性，阻断了河道水体与陆地之间的物质、能量交换，破坏了河流原有的生态平衡，对生物多样性和生态环境造成诸多负面影响。生态混凝土的出现为解决这一难题提供了有效途径。生态混凝土具有多孔、透气、透水等特性，能够为植物生长提供适宜空间，促进生物栖息繁衍，实现河道护岸的生态化改造，在现代河道护岸工程中具有广阔的应用前景。

1 生态混凝土的特性

1.1 多孔性与透水性

生态混凝土内部具有大量相互连通的孔隙，孔隙率一般在 20%. -35% 之间。这种多孔结构使其具备良好的透水性，能使雨水、河水迅速渗透到地下，补充地下水，调节地下水位，同时有效减少地表径流，降低洪水期河道的行洪压力，避免因积水导致的河岸冲刷和水土流失。例如，在暴雨天气下，采用生态混凝土护岸的河道，其周边区域的积水消退速度明显快于传统硬质护岸河道。

1.2 生物相容性

生态混凝土的孔隙为微生物、植物根系和小型水生动物提供了栖息和生长空间。其碱性环境经过特殊处理后，可适应植物生长需求，植物种子或幼苗能够在孔隙中扎根生长，形成植被覆盖层。植被的根系不仅能增强土壤的稳定性，防止河岸坍塌，还能吸收水体中的氮、磷等营养物质，净化水质。

1.3 强度与耐久性

尽管生态混凝土具有多孔结构，但通过合理设计配合比和采用先进的生产工艺，其强度和耐久性能够满足河道护岸工程的要求。一般生态混凝土的抗压强度可达 10-25MPa ，在保证结构安全的前提下，能够承受水流冲刷、冻融循环等自然因素的作用，使用寿命较长，可有效减少后期维护成本。

2 生态混凝土在河道护岸工程设计中的应用

2.1 护坡结构设计

（1）现浇生态混凝土护坡。现浇生态混凝土护坡是将搅拌好的生态混凝土直接浇筑在河道岸坡上形成的护坡结构。在施工前，需对河道岸坡进行平整、夯实处理，确保基础的稳定性。然后，根据设计要求安装模板，将生态混凝土通过泵送或人工浇筑的方式填入模板内，并进行振捣密实。为保证混凝土的孔隙率和透水性，振捣过程中应避免过度振捣导致孔隙堵塞。在混凝土初凝前，可在表面铺设营养土，并撒播植物种子或移栽幼苗。（2）预制生态混凝土构件护坡。预制生态混凝土构件护坡是先在工厂或施工现场预制各种形状和规格的生态混凝土构件，如生态混凝土砖、生态混凝土板等，然后将这些构件运输到现场进行安装。预制构件的形状多样，常见的有六边形、矩形、圆形等，可根据设计需求进行选择。在安装时，将预制构件按照一定的排列方式铺设在岸坡上，通过构件之间的连接和咬合，形成稳定的护坡结构。构件之间的缝隙可填充营养土和种植植物，进一步增强护坡的生态功能。预制生态混凝土构件护坡施工速度快，质量易于控制，适用于大规模的河道护岸工程建设。

2.2 植物选择与配置

（1）植物种类选择。根据河道所处地区的气候、土壤和水文条件，选择适宜生长的植物种类。优先选用本地乡土植物，因其对当地环境适应性强，成活率高，且能更好地融入当地生态系统。（2）植物配置模式。采用乔、灌、草相结合的多层次植物配置模式。在河岸坡顶种植高大乔木，如柳树、杨树等，其树冠可起到遮荫降温作用，减少水分蒸发，根系能深入土壤深层，增强坡体稳定性；在坡中部种植灌木，如夹竹桃、金钟花等，填补乔木与草本植物之间的空间，增加植被覆盖率；在坡脚和临水区域种植草本植物和水生植物，如菖蒲、水葱、荷花等，既能美化景观，又能净化水质，为水生生物提供栖息环境。

2.3 预制构件式生态混凝土护坡

采用生态混凝土预制构件进行河岸的保护手段有很多，如加筋生态框（槽）护岸、堆砌式生态框护岸、箱式生态框护岸、平铺式生态框护岸、加筋鱼巢箱护岸、加筋生态砌块护岸、生态板桩护岸等方法。此种新型的方法突破了传统的河岸现场浇筑方法，并且有非常丰富的可能性。通过专用的模具对构件进行规模性生产，从而能有效地增强制造过程中自动化的程度、完整性的程度。为了满足植物有足够的空间生长而有针对性地设计，非常有利于河岸的生态环境恢复及长期发展。由于其方便的使用性和应用上的广泛性，使之成为河道整治的首选方式。

3 生态混凝土在河道护岸工程中的应用效果评估

3.1 岸坡稳定性提升效果

通过对采用生态混凝土护岸的河道岸段进行长期监测，结果表明生态混凝土在提升岸坡稳定性方面效果显著。生态混凝土护坡的多孔结构和植物根系的锚固作用，增强了土体的抗剪强度。植物根系深入土壤，与土体形成了一个有机的整体，如同加筋材料一般，有效提高了岸坡的稳定性。例如，在某河道生态混凝土护岸工程建成后的 3 年内，通过定期进行位移监测，发现岸坡的位移量均在允许范围内，未出现明显的滑坡、坍塌等现象，相比传统护岸形式，生态混凝土护岸的岸坡稳定性得到了显著提升。

3.2 景观效果评估

（1）视觉景观评估。采用问卷调查和专家评价相结合的方式对景观效果进行评估。设计针对普通居民和专业景观设计师的调查问卷，询问他们对生态混凝土护岸景观的整体印象、色彩协调性、与周边环境融合度等方面的评价。邀请景观专家对护岸景观进行现场考察，从景观美学、生态设计理念等专业角度进行打分和评价。（2）生态景观连续性评估。从生态系统的角度出发，评估生态混凝土护岸与周边生态景观的连续性。分析护岸植被与河岸周边自然植被的连接情况，是否形成了连续的生态廊道，有利于生物的迁徙和扩散。

3.3 经济效益评估

从经济效益角度来看，生态混凝土护岸在长期运行中具有一定优势。虽然生态混凝土的原材料成本和施工成本可能略高于传统护岸材料，但由于其良好的耐久性和稳定性，能够减少后期的维护和修复成本。传统护岸在长期的水流冲刷和自然环境作用下，容易出现破损、老化等问题，需要频繁进行维护和修复，而生态混凝土护岸的使用寿命相对较长，维护需求较低。

结语

生态混凝土凭借其独特的特性，在河道护岸工程设计中展现出显著的优势，能够有效实现工程防护与生态环境改善的双重目标。通过合理的护岸结构设计和植物选择配置，生态混凝土在实际工程应用中取得了良好的工程性能、生态环境效益和景观效果。然而，为进一步推广和优化生态混凝土在河道护岸工程中的应用，仍需加强相关技术研究，如提高生态混凝土的性能稳定性、完善植物与混凝土的协同生长机制等。以便准确衡量生态混凝土护岸工程的综合效益，为水利工程的生态化建设提供有力支撑，推动人与自然和谐共生的可持续发展理念在河道治理领域的深入践行。

参考文献

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