河道生态护坡是以生态学原理为基础，通过模拟自然生态系统的结构和功能，对河道进行保护和修复的方法。近年来，随着全球气候变化、人口增长和城市化进程的加快，河道生态环境面临着严重的压力[1- 4]。为保护河道生态环境，提高河道的生态服务功能，国际国内对于河道生态护坡的研究和应用越来越重视。在国际，河道生态护坡的研究始于20世纪70年代，主要集中在欧美发达国家。在河道生态护坡技术的研究和应用方面取得了显著的成果，如美国的“绿色基础设施”理念、德国的“生物工程”技术等。联合国环境规划署(UNEP)和世界银行等国际组织也积极推动河道生态护坡的研究和应用，为全球河道生态环境保护提供有力的支持。在国内，我国政府高度重视河道生态环境保护工作。自20世纪90年代以来，我国陆续出台一系列关于河道生态保护的政策和法规，如《水污染防治法》、《水土保持法》等。我国科研机构和企业也在河道生态护坡技术的研究和应用方面取得了丰硕的成果。例如，中国科学院、中国水利水电科学研究院等机构在生态护坡材料、生态护坡结构设计等方面进行深入研究；一些企业如中水集团、中交集团等也在河道生态护坡工程实践中积累了丰富的经验。我国河道生态护坡技术已经取得一定的成果，仍面临着一些问题和挑战。河道生态护坡技术的研究和应用还不够成熟，需要加强基础研究和技术创新。河道生态护坡工程的投资和建设成本较高，需要加大政策支持和经济投入。河道生态护坡工程的管理和监测体系尚不完善，需要加强河道生态护坡工程的全过程管理[5- 6]。

1、生态护坡类型选取

植物为主体结构的生态护坡技术是以植物为主要材料和手段，通过种植、养护和管理等措施，对坡面进行保护和修复的技术。具有环保、经济、可持续等优点，已成为当前生态护坡领域的研究热点和应用重点[7- 9]。

1.1 植被覆盖型生态护坡技术

植被覆盖生态护坡技术是基于自然力量的环保技术，通过在边坡上种植草本植物、灌木、乔木，形成稳定的植被覆盖层，从而起到保护边坡、防止水土流失的作用。该技术的核心理念是利用植物的生长特性和根系结构来改善土壤结构，提高土壤稳定性，从而减少坡面侵蚀和滑坡风险。植被覆盖生态护坡技术适用于坡度小、土壤条件好的地区。在这些地区，植物可以顺利生长，形成稳定的植被覆盖，有效地保护边坡。该技术也适用于需要恢复生态环境的地区，如矿山绿化、河流治理等。植被覆盖生态护坡技术的优势在于能有效提高坡面抗侵蚀能力，减少水土流失。植物的根可以稳定土壤，防止雨水冲走，减少土壤侵蚀。植物的叶子可以遮挡阳光，降低地表温度，减少蒸发，减少土壤侵蚀。植物还可以吸收空气中的二氧化碳，释放氧气，改善空气质量，改善生态环境质量。植被覆盖生态护坡技术也存在一些不足。该技术需要很长的生长周期。植物从种植到形成稳定的植被覆盖需要一定的时间。在此过程中，边坡可能面临侵蚀和滑坡的风险。该技术的初始投资成本高。

1.2 根系固土型生态护坡技术

根系固土型生态护坡技术是以植物根系为主要固定和保护土壤的生态工程技术。该技术利用植物根系的生长特性，通过根系的相互渗透、缠绕和锚固，在土壤与植物根系之间形成稳定的复合体，从而增强边坡的稳定性。该技术适用于坡度大、土壤条件差的地区。由于地形陡峭，水土流失严重，传统的护坡方法往往难以达到理想的效果。而基于根系稳土的生态护坡技术可以有效地解决这一问题。不仅可以提高边坡的抗侵蚀能力，减少水土流失，还可以改善生态环境，为人们提供更好的生活环境。优势主要体现在4个方面：一是提高抗侵蚀能力：植物根系的生长有效地固定土壤，减少水流对土壤的侵蚀作用，从而提高边坡的抗侵蚀能力。二是减少土壤侵蚀：植物根系的生长增加土壤的密度，减少土壤中的空隙，从而降低土壤侵蚀的速度。三是改善生态环境：植物根系的生长，改善土壤结构，增加土壤肥力，为其他生物提供生存空间，从而改善生态环境。四是美化环境，植物根系的生长可以丰富坡面植被，提高坡面绿化率，为人们提供更加优美的生活环境。,基于根稳土的生态护坡技术还存在一些不足。植物生长较慢，需要较长的维护和管理时间。在实施这项技术时要有足够的耐心和毅力，确保植物能够健康生长。植物根系的生长受到许多因素的影响，如气候、土壤、水分等，会影响植物根系的生长效果。在实施该技术时，选择合适的植物类型和种植方法，以确保技术的有效性。

1.3 复合型生态护坡技术

复合生态护坡技术是将植物工程与生态工程有机结合起来的一种土壤保护与植被恢复的创新方法。该技术的主要原理是利用植物根系固定土壤，防止水土流失，通过植被覆盖保护边坡，减少水土流失，改善生态环境。复合生态护坡技术的应用领域非常广泛，适用于各种类型的边坡，包括山地、丘陵、平原等地貌。特别是对于坡度大、土壤条件差的地区，该技术具有显著的优势。有效防止水土流失，提高坡面抗侵蚀能力，保护土地资源，保持生态平衡。优势主要体现在以下几个方面：一是充分发挥植物的生态功能。植物根系能深入土壤，稳定土壤，防止水土流失；植物的叶子阻挡阳光，降低表面温度，减少水分蒸发，从而减少土壤侵蚀。二是提高坡面抗侵蚀能力。通过种植抗侵蚀能力强的植物，增强边坡的抗侵蚀能力，减少水土流失。三是改善生态环境。通过植被覆盖，改善土壤结构，增加土壤肥力，增加生物多样性，保持生态平衡。该技术也存在一些不足。施工难度大。对技术水平和管理水平要求较高，施工过程中要考虑到植物生长习性、土壤条件、气候条件等诸多因素。初期投资成本高。需要购买植物种子、土壤改良材料等，需要投入大量的人力物力进行施工和管理

2、概况

本文选取辽宁南部生态河流研究区作为研究区域，开展长期生态监测，定期评估生态环境，包括土壤质量、水质和生物多样性，并确定生态护坡技术的实际效果。在对研究区进行详细研究的基础上，考虑因素包括河河道水文地质、功能定位及护坡的应用范围，选择基本生态护坡技术。研究区(一)采用植被覆盖型、根系固土型以及复合型生态护坡技术；研究区(二)采用植被覆盖型；研究区(三)根系固土型生态护坡技术，见表1。

表1 研究区生态护坡类型

3、生态功能

3.1 边坡稳定功能

生态护坡的首要任务是确保边坡的稳定性。在自然条件下，边坡容易受到水流侵蚀、风化作用、地震等因素的影响，导致边坡失稳，甚至发生滑坡、崩塌等灾害。生态护坡通过采用植被覆盖、土壤改良、微生物作用等技术手段，提高边坡的抗侵蚀能力，减缓水流对边坡的冲刷作用，增加边坡的稳定性。生态护坡还可以利用植物根系的锚固作用，增强边坡的抗滑能力，降低边坡失稳的风险。

3.2 生态环境保护功能

除边坡稳定功能外，生态护坡还具有重要的生态环境保护功能。生态护坡通过植被覆盖，有效减少水土流失，保护水源地，改善水质。生态护坡可以提高边坡的生物多样性，为野生动植物提供生存空间，促进生态系统的恢复和重建。生态护坡还可以美化环境，提高人们的生活品质。

4、监测试验

4.1 监测方法

4.1.1 固定样带设置

在监测过程中，固定样带法用于设置样地，在设置样地时，考虑边坡防护的类型和结构。不同类型的护坡具有不同的稳定性，因此有必要根据实际情况选择合适的样带。一般情况下，选择二个或三个样本来代表整个护坡情况。在确定样带后，将其延伸到正常水位。是因为水位恒定是影响护坡稳定性的重要因素之一。通过将样带扩展到常水位，可以更好地了解不同水位条件下边坡防护的稳定性。在设置时需要考虑宽度。将宽度设置为1.0m。保证在测试时可以得到准确的数据。

4.1.2 监测频率

监测周期为每个生长季节的第一个月监测一次，随后在两个生长季中每年监测两次。采样时间在连续几天天气晴朗后进行。

4.1.3 植物生长测定

在现场随机确定植物新枝的高度和密度，随机挖掘一定数量的护坡植物整株来确定新根的长度，通过相关试验确定护坡植物新枝、新叶和新根的生物量。

4.1.4 土体指标

在固定样带中随机布设15个监测点，接近定水体、坡顶和坡腰处布设5个监测点。尽量减少对土体的干扰，制定一套科学的实验顺序：①土壤含水量采用土壤参数仪进行测定；②剪切强度采用剪切强度仪测定；③密实度采用密实度仪进行测定。测定应在地面以下15cm处。

4.1.5 生物群落

监测期的植物种类、结构和护坡环境进行分析，样带选自与抗剪强度测量相同的位置，记录植物种类、覆盖率和高度，以及记录动物种类。

4.2 监测结果

4.2.1 护坡植被

植物在护坡中具有良好的特性，在稳定坡岸方面发挥着重要作用。枝叶具有良好的截留降水能力，其中土壤入渗、截留径流和蒸腾尤为重要。根系具有支撑边坡和加固土壤的力学作用。该项目将利用一系列生物技术来改善土壤质量，提高植物生长率和增加生态多样性。主要包括3种类型：灌丛垫、柴笼和活枝扦插，每种方法都有其独特的优势和适用范围。灌丛垫是一种利用植物根系固定土壤、防止水土流失的方法。在这项技术中，枸杞柳枝被选为主要植物材料。枸杞柳枝具有很强的生长能力和适应性，在各种土壤条件下生长。在需要保护的区域种植枸杞柳枝，有效减少水土流失，提高土壤稳定性。杞柳枝条还能为其他植物遮阴，有利于生态系统的恢复和发展。柴笼是利用植物茎秆编织而成的结构，固定土壤，保持土壤湿度，促进植物生长。柴笼的主要植物材料也是柳枝，柳枝具有很强的韧性和耐久性，在恶劣的环境条件下使用。将柴笼放置在需要保护的区域，有效防止水土流失，保持土壤水分，为植物生长创造有利条件。柴笼还可用作生物栖息地，为昆虫和其他小动物提供生活空间。活枝扦插是一种利用植物枝条进行繁殖的方法。在该技术中，垂柳枝条被选为主要植物材料。垂柳枝条生长能力强，适应各种土壤条件。通过扦插繁殖垂柳枝条，可以迅速扩大种植面积，提高植物的生长速度。垂柳枝条还可用作观赏植物，为人们提供美丽的景观。

使用的植物是不带叶子和根茎的新鲜树枝，放在浅土中。项目结束两周后，柳枝最先发芽，项目结束后的两个月内，斜坡上的新枝以每月约7～10cm的速度生长。新枝生长速度最快的时期是5月至10月，新枝生长速度约为每月35～45cm。10月至12月气候较冷，新枝生长速度较慢，每月约5cm。项目结束10个月后，对柳树枝条的生长情况进行了测量，发现柳枝和垂柳枝根系超过1.0m, 新枝高度1.7m左右，最高为3.1m, 新枝覆盖率为90%。简而言之，生长10个月后，新枝能很好地保护坡面。

4.2.2 护坡土体抗剪强度

生态护坡工程实施后，边坡的浅层土壤将富含大量的植物根系，可以显著提高边坡的稳定性。在浅土层中，根系与土体抗剪强度相互作用形成复合体系，体现根系在土体加固中的重要作用。见表2。

表2 土体抗剪强度

采用单向方差对数据进行分析显示，岸坡处理后和裸露对照岸坡的抗剪强度差异很大。在护坡工程建成后的早期阶段，护坡浅层土体的抗剪强度不大，由于新树枝的根部在早期还没有很好的发育，护坡开始自我完善。对坡岸土壤抗剪强度的测量结果说明，采用灌丛垫生态护坡时，坡腰部土体的抗剪强度比暴露坡体大2～7倍，不同方法下护坡抗剪强度的变化是不同的，灌丛垫的抗剪强度的增长较快，比其他两种护坡方式要快。

结果表明，不同类型生态护坡堤坝上浅层土的含水量变化范围约为15%～39%,浅层土的含水量影响抗剪切强度，研究发现，浅层土抗剪强度与其含水率之间呈负相关关系，如图1所示。主要是当含水量达到一定值时，形成更多的自由水，减少颗粒间吸附，多余的水分会从浅层土壤中派出，土体抗剪强度得到提高。

图1 抗剪强度与土含水率相关性示意图

4.2.3 生物多样性影响

植物多样性是指某一特定区域内各种植物物种的存在及其相互关系。是生态系统健康稳定的重要指标，对维护生态平衡、保护生物多样性和人类生存发展具有重要意义。生物多样性低的坡面植物难以生长，在工程初期，物种数量从只有2～3种到首个生长季后的14～18种不等。通过生态护坡工程，护坡植物的根系逐渐扎根土壤，形成稳定的生态系统。根系不仅能固定土壤，防止水土流失，能吸收水分和养分，为其他生物的生存提供条件。护堤植物的枝叶也为野生动物提供栖息地和庇护所。生态护坡工程完成后，其植被将逐步恢复，形成多样化的生态系统。各种植物相互依存，形成复杂的食物链和生态网络。例如，植物的花朵会吸引蜜蜂和其他昆虫前来采蜜，而蜜蜂和昆虫又会成为鸟类和其他动物的食物来源。有助于增加生物多样性，使生态系统更加稳定和健康。除了植物与动物之间的互动，生态护堤对土壤动物也有积极影响。大量土壤动物，如蚯蚓、蚂蚁和甲虫，生活在护堤植物根系周围。动物通过分解有机物和改善土壤结构来提高土壤肥力和通气性。还能帮助植物传播种子，促进繁殖和扩散。

5、结语

通过生态护坡植被监测试验，有效地指导生态河道的建设和管理，确保河流生态系统的健康和可持续性。这不仅有助于保护水土资源，还能够提升河流的景观价值和生态服务功能，为人类和自然创造和谐共生的环境。在生态河流建设中，生态护坡技术是一项重要的工程措施。通过生态护坡技术的实验研究，进一步完善和优化生态护坡技术的设计和应用，了解其对河流生态系统的影响，探索其在不同环境条件下的适用性，为生态河流建设的技术创新提供支撑。同时也为生态护坡设计、选择和技术创新提供科学依据，为生态河道建设提供技术支持和政策参考，促进河流生态系统的保护与恢复。

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文章来源:侯萌萌.生态河道建设中生态护坡植被监测试验研究[J].水利技术监督,2024,(12):38-41+59.