李 果，張茂雪，朱殿芳，范鵬源，趙澤鵬，廖尚超

(成都市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610000)

過去幾十年，隨著工程建設(shè)對(duì)河道系統(tǒng)干預(yù)和改造力度的加大，河流自然水體趨于單一化，河流生境多樣性降低，河道生態(tài)功能愈漸退化。傳統(tǒng)河道防護(hù)技術(shù)主要考慮防洪排澇功能，多采用漿砌(或干砌)塊石以及混凝土等硬質(zhì)材料進(jìn)行河坡防護(hù)。這些硬質(zhì)材料的過多使用，使得河流形態(tài)渠道化、水池化，破壞了河道生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí)，在水泥、石料等原材料開采和生產(chǎn)過程中，還會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成進(jìn)一步破壞[1]。隨著環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，傳統(tǒng)硬質(zhì)護(hù)砌護(hù)坡逐漸被生態(tài)護(hù)坡所替代，生態(tài)護(hù)坡在河道環(huán)境整治和海綿城市建設(shè)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。

已有研究發(fā)現(xiàn)，將土工合成材料與植草護(hù)坡相結(jié)合可以提高護(hù)坡的抗水力侵蝕能力，進(jìn)一步改善護(hù)坡工程性能[2]。這種結(jié)合在20世紀(jì)80年代開始被嘗試應(yīng)用于坡面防護(hù)工程中，到21世紀(jì)初，土工合成材料類護(hù)坡已廣泛運(yùn)用于國(guó)內(nèi)各項(xiàng)水利工程中。然而，由于土工合成材料發(fā)展歷史較短，形式較多，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于土工合成材料類生態(tài)護(hù)坡的研究多是以單一型式為研究對(duì)象，缺少對(duì)這類護(hù)坡性能和應(yīng)用規(guī)律的系統(tǒng)梳理和總結(jié)。本文分別從土工合成材料生態(tài)護(hù)坡的主要形式、工程性能研究現(xiàn)狀以及工程應(yīng)用進(jìn)展等方面對(duì)土工合成材料生態(tài)護(hù)坡的研究及應(yīng)用情況進(jìn)行綜述，為生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的深入研究和推廣應(yīng)用提供參考。

1 土工合成材料生態(tài)護(hù)坡主要形式

土工合成材料生態(tài)護(hù)坡是以土工合成材料為護(hù)坡主體，輔以加筋草皮，對(duì)坡體進(jìn)行防護(hù)的結(jié)構(gòu)。目前常用的土工合成材料河道生態(tài)護(hù)坡主要有4種形式，分別為土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡、土工格室生態(tài)護(hù)坡、生態(tài)土工袋護(hù)坡以及雷諾護(hù)坡，其概念及適用范圍如表1所示。

表1 土工合成材料河道生態(tài)護(hù)坡主要形式

2 護(hù)坡性能研究現(xiàn)狀

2.1 抗水流沖刷侵蝕性能

目前關(guān)于土工合成材料生態(tài)護(hù)坡抗沖刷侵蝕性能的研究主要分為兩大類，一類是研究河道水流對(duì)護(hù)坡的沖刷侵蝕，一類是研究降雨對(duì)護(hù)坡坡面的沖刷侵蝕。關(guān)于土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡抗水流沖刷侵蝕性能，由于三維土工網(wǎng)墊能對(duì)邊坡土體起加筋作用，且植被根系在網(wǎng)墊內(nèi)纏繞生長(zhǎng)能增強(qiáng)對(duì)基土的錨固作用。因此，與天然草皮相比，三維土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡更能抵抗水流的沖刷侵蝕，國(guó)內(nèi)許多研究也證明了這一點(diǎn)。束一鳴等[7]通過室外種植試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三維土工網(wǎng)墊薄土堤坡在植被覆蓋率達(dá)80%以上時(shí)，即使陡坡也能抵抗流速達(dá)6 m/s的水流沖刷。鐘春欣等[3]通過室內(nèi)坡面沖刷模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在相同植被及坡面條件下，三維土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡的侵蝕模數(shù)比天然草皮護(hù)坡減少了50%左右。此外，通過室內(nèi)水槽試驗(yàn)，胡玉植等[8]發(fā)現(xiàn)三維土工網(wǎng)墊草皮抗侵蝕性強(qiáng)于土工格柵加筋草皮，且均強(qiáng)于天然草皮。關(guān)于坡面沖刷侵蝕機(jī)理，王廣月等[9]和張壯等[10]通過室內(nèi)沖刷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水流的初始沖刷是護(hù)坡水力侵蝕的主要原因，長(zhǎng)時(shí)間不間斷沖刷對(duì)護(hù)坡侵蝕影響反而較小，累積侵蝕量隨坡度和流量的增大而增大，且從侵蝕曲線看，侵蝕量存在“侵蝕上限”。關(guān)于“侵蝕上限”的概念，潘毅等[11]通過大型水槽試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，土壤侵蝕達(dá)到一定深度后，如果水動(dòng)力強(qiáng)度變化不大，侵蝕會(huì)趨于停止，將這種現(xiàn)象稱為“侵蝕上限”，并討論了達(dá)到侵蝕上限前侵蝕速率的特征。對(duì)于土工格室生態(tài)護(hù)坡，王廣月等[12]發(fā)現(xiàn)，護(hù)坡坡面侵蝕量與坡度、流量、切應(yīng)力，以及繞流雷諾數(shù)有關(guān)，護(hù)坡坡面侵蝕量隨坡度和流量的增加而呈冪函數(shù)增加，與繞流雷諾數(shù)呈對(duì)數(shù)函數(shù)正相關(guān)關(guān)系。關(guān)于生態(tài)土工袋護(hù)坡，陳文學(xué)等[13]利用量綱分析法建立了生態(tài)袋護(hù)坡在波浪作用下袋內(nèi)填充土壤顆粒損失量的計(jì)算公式，發(fā)現(xiàn)生態(tài)袋內(nèi)土顆粒損失量與波浪特性、袋內(nèi)土粒級(jí)配和密實(shí)度、岸坡結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及生態(tài)袋厚度等密切相關(guān)。對(duì)于雷諾護(hù)坡，王俊瑋等[14]提出雷諾護(hù)墊在坡腳處的水平鋪設(shè)長(zhǎng)度可由沖刷流速和沖刷深度得出。為了分析雷諾護(hù)墊護(hù)坡的浪蝕機(jī)理，鄧麗等[15]建立了雷諾護(hù)墊最小厚度的計(jì)算公式，發(fā)現(xiàn)雷諾護(hù)墊需要的防護(hù)厚度隨著浪高的增加而增加。對(duì)于常有大尺度波浪的地區(qū)，雷諾護(hù)墊的防護(hù)厚度不滿足要求，無法保證足夠的坡面穩(wěn)定性。

由已有研究可知，土工合成材料生態(tài)護(hù)坡抗水流沖刷侵蝕性能的研究主要是通過室內(nèi)水槽試驗(yàn)進(jìn)行，其抗沖刷侵蝕性能主要與沖刷水體的水力特性(流速與流量)有關(guān)。對(duì)于土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡和土工格室生態(tài)護(hù)坡，當(dāng)水體沖刷坡面造成坡面侵蝕時(shí)，可以用邊坡侵蝕模量衡量護(hù)坡的抗侵蝕性能，且侵蝕量存在“侵蝕上限”。對(duì)于生態(tài)土工袋護(hù)坡和雷諾護(hù)坡，岸坡侵蝕破壞通常是由波浪引起的，但不同的是，前者一般通過計(jì)算袋內(nèi)的土壤顆粒損失量研究其浪蝕機(jī)理，后者則是研究波浪作用在雷諾護(hù)坡上時(shí)反復(fù)爬升和回落過程中對(duì)護(hù)坡結(jié)構(gòu)的破壞(坡面結(jié)構(gòu)滑移或填石的移動(dòng))。對(duì)于生態(tài)土工袋護(hù)坡，抗水流沖刷侵蝕性能主要與袋體結(jié)構(gòu)有關(guān)，當(dāng)袋體產(chǎn)生滑移或被侵蝕時(shí)，會(huì)造成坡面失穩(wěn)，引起水土流失。其次，袋內(nèi)土顆粒損失量還與沖刷水體的波浪特性有關(guān)。對(duì)于雷諾護(hù)坡，由于其應(yīng)用歷史較短，目前關(guān)于其性質(zhì)的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐?，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)關(guān)于雷諾護(hù)坡浪蝕機(jī)理的研究多集中在填料級(jí)配和強(qiáng)度對(duì)于護(hù)坡整體穩(wěn)定性的影響，缺乏對(duì)雷諾護(hù)坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的深入探究，對(duì)系統(tǒng)研究雷諾護(hù)坡對(duì)岸坡穩(wěn)定性能的改善還缺乏足夠的理論支撐。

2.2 抗降雨沖刷侵蝕性能

關(guān)于土工合成材料生態(tài)護(hù)坡抗降雨沖刷侵蝕性能的研究，主要是利用沖刷模型試驗(yàn)(模擬降雨條件)或現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證，探究降雨條件下影響坡體抗侵蝕性能的因素和護(hù)坡防徑流沖刷的機(jī)理。關(guān)于坡體抗沖刷性能的影響因素，李濟(jì)群等[16]通過暴雨沖刷試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)立體網(wǎng)的防沖刷性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于平面網(wǎng)和無網(wǎng)工況，尤其是在大坡角、大鋪沙量以及大流量的情況。除了護(hù)坡結(jié)構(gòu)會(huì)影響坡體抗降雨沖刷侵蝕性能外，坡角和植株密度也是影響坡體抗沖刷性能的重要因素。肖衡林等[17]采用EM2、EM3、EM4三種三維土工網(wǎng)墊進(jìn)行室內(nèi)模型沖刷試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)三維土工網(wǎng)墊在坡面較陡情況下優(yōu)越性更明顯，而在坡度較緩時(shí)三種網(wǎng)墊保土性能相近。肖成志等[18-20]發(fā)現(xiàn)，邊坡侵蝕模量主要受草籽密度、坡度、土質(zhì)和網(wǎng)墊類型顯著影響，在模擬暴雨時(shí)網(wǎng)墊類型對(duì)坡面侵蝕量的影響明顯增加。

對(duì)于護(hù)坡防徑流沖刷機(jī)理的研究，目前主要認(rèn)為與坡面三種速度有關(guān)，即坡面土顆粒流失的初始啟動(dòng)速度、通過護(hù)坡結(jié)構(gòu)時(shí)的坡面徑流速度以及坡腳流速。將由沿程水頭損失和徑流局部水頭損失計(jì)算出的坡面徑流速度與初始啟動(dòng)流速、坡腳流速進(jìn)行對(duì)比，可以得出護(hù)坡結(jié)構(gòu)的抗沖刷特性。對(duì)于三維土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡，肖成志等[18-21]考慮坡面糙率建立攔污模型進(jìn)行模擬，推導(dǎo)出了三維土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡時(shí)的坡面徑流速度的計(jì)算表達(dá)式，分析坡角、植株密度、網(wǎng)墊和植被類型對(duì)坡腳流速的影響，進(jìn)而得出三維土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡的防徑流沖刷特性。對(duì)于雷諾護(hù)坡，潘美元等[22]利用曼寧公式計(jì)算出雷諾護(hù)墊與地基土接觸面的流速，要求其必須小于原始地基土初始啟動(dòng)流速，再通過啟動(dòng)流速表查得對(duì)應(yīng)的反濾層厚度進(jìn)行護(hù)坡的反濾設(shè)計(jì)。

從目前國(guó)內(nèi)學(xué)者開展的研究探索來看，對(duì)不同類型護(hù)坡關(guān)于抗降雨沖刷侵蝕性能的研究角度也不同。對(duì)于土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡，多是集中在通過對(duì)比不同坡度、不同土質(zhì)和不同植株密度條件下，不同類型土工網(wǎng)墊在室內(nèi)沖刷試驗(yàn)下的保土能力，保土能力越強(qiáng)，護(hù)坡的抗沖刷侵蝕性能越好。尤其是在坡面越陡的情況下，三維土工網(wǎng)墊生態(tài)護(hù)坡的優(yōu)越性越能得到體現(xiàn)，以此進(jìn)行最優(yōu)的土工網(wǎng)墊選型。對(duì)于雷諾護(hù)坡則是把重點(diǎn)放在徑流流速的計(jì)算以及反濾設(shè)計(jì)。不足之處在于，迄今為止的大多數(shù)研究選取試驗(yàn)流速和坡度較為主觀，沒有系統(tǒng)建立流速、坡度以及植株密度與保土量的定量關(guān)系，因此，關(guān)于抗沖刷性能的研究對(duì)于不同條件具體工程應(yīng)用設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用仍然有限。

2.3 抗滑穩(wěn)定性能

關(guān)于土工合成材料生態(tài)護(hù)坡抗滑穩(wěn)定性能，目前研究多是集中在對(duì)加筋生態(tài)護(hù)坡的抗剪強(qiáng)度以及坡面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算與分析上，通過提高坡面土體的黏聚力和內(nèi)摩擦角改善護(hù)坡結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性能，進(jìn)而達(dá)到阻止坡面土體滑移的目的。

研究發(fā)現(xiàn)，加筋生態(tài)護(hù)坡較之素土坡的抗剪強(qiáng)度顯著增加，坡體穩(wěn)定安全系數(shù)也大幅提高。劉曉路等[23]和徐毅等[24]通過室內(nèi)直剪試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡可以提高坡面土體的黏聚力和內(nèi)摩擦角，增大護(hù)坡穩(wěn)定安全系數(shù)，進(jìn)而保證坡體穩(wěn)定，阻止土層滑移。朱建海等[25]通過剪切模型試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)土工格室結(jié)構(gòu)層其斜截面剪切強(qiáng)度明顯高于平面剪切強(qiáng)度，且均較未加筋填料有明顯增加。邢建龍等[26]通過研究分析，提出生態(tài)袋的結(jié)構(gòu)型式可采用水利工程中堆石壩土斜墻及保護(hù)層穩(wěn)定分析方法確定，建立了坡面生態(tài)袋結(jié)構(gòu)極限平衡方程；對(duì)于方程中黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ的取值，可以通過葉雅蕓[27]由大量充填砂土生態(tài)袋直剪試驗(yàn)所得的c-φ關(guān)系表查得。同時(shí)，張季如等[28]和何文斌等[29]通過研究c、φ值和穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算與影響因素，發(fā)現(xiàn)可以通過減小鉚釘間距和坡度，在格室與坡面間鋪設(shè)雙向土工格柵來提高格室抗滑穩(wěn)定性。王廣月等[30]更是建立了降雨條件下土工格室護(hù)坡的穩(wěn)定性分析模型，分析出土工格室護(hù)坡技術(shù)適用于坡比小于1∶1的邊坡。

關(guān)于對(duì)土工合成材料生態(tài)護(hù)坡的抗滑穩(wěn)定性能研究，目前多是以土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡和土工格室生態(tài)護(hù)坡為主，這兩類護(hù)坡共同的特點(diǎn)是土工合成材料對(duì)土體起加筋作用，同時(shí)聯(lián)合植被護(hù)坡以實(shí)現(xiàn)淺表層邊坡加固。大部分關(guān)于抗滑穩(wěn)定性能的研究均是通過極限平衡理論推導(dǎo)出抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，定量分析坡面的整體穩(wěn)定性。然而，在計(jì)算抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定安全系數(shù)時(shí)，通常是通過簡(jiǎn)化模型和理想化計(jì)算，導(dǎo)致所得結(jié)果不夠精確。如計(jì)算土工格室抗滑安全系數(shù)時(shí)，一般采用單寬格室作為研究對(duì)象，忽略了格室隨坡面地形變化引起的變形和受力變化，所得的安全系數(shù)為較為理想的坡面平均安全系數(shù)。在理想化的模型計(jì)算過程之后，應(yīng)當(dāng)考慮結(jié)合實(shí)際對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，這樣得到的計(jì)算結(jié)果才能更符合工程實(shí)際。

3 工程應(yīng)用進(jìn)展

3.1 土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡

早在1995年，三峽工程古樹嶺就曾采用土工網(wǎng)墊復(fù)合植被護(hù)坡，治理因雨季造成的坡面沖蝕，經(jīng)過兩年暴雨的考驗(yàn)，邊坡幾乎完好無損且植被覆蓋率高，坡面防護(hù)效果明顯[31]。1998年，黃河游覽區(qū)在同一坡段采用不同草種分有網(wǎng)和無網(wǎng)進(jìn)行護(hù)坡，經(jīng)過1998年夏季大水后，發(fā)現(xiàn)三維土工植被網(wǎng)護(hù)坡坡面的植被覆蓋率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無網(wǎng)的坡面，對(duì)坡面土壤的加固和阻止表層土壤滑移作用明顯[32]。2007年，在遼寧省砂堤邊坡沖蝕嚴(yán)重堤段，采用土工三維網(wǎng)墊植草護(hù)坡以解決由風(fēng)蝕和水蝕造成的水土流失問題，造價(jià)比漿砌石、混凝土面板和機(jī)織模袋更為低廉，恢復(fù)了砂堤岸坡的生態(tài)環(huán)境[33]。2013年，為解決福建省山美灌區(qū)北高干渠渠道淤積老化的問題，選擇三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡對(duì)渠道進(jìn)行整治，不僅提高了渠道沿線的水土保持能力，還很大程度上減輕了水質(zhì)污染，恢復(fù)了渠道的水生生態(tài)系統(tǒng)[34]。2017年，針對(duì)黑龍江省同撫堤防砂質(zhì)土受降雨侵蝕嚴(yán)重的問題，在K20+000～K21+000段同時(shí)采用三維土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡和遮陽(yáng)網(wǎng)+植被護(hù)坡兩種護(hù)坡方式，在一個(gè)生長(zhǎng)周期后，發(fā)現(xiàn)采用三維土工網(wǎng)墊生態(tài)護(hù)坡的植被長(zhǎng)勢(shì)和根系發(fā)育要比遮陽(yáng)網(wǎng)+植被護(hù)坡中的繁茂，對(duì)土體的防護(hù)效果也更好[4]。

3.2 土工格室生態(tài)護(hù)坡

2007年，河北省遷安市灤河生態(tài)防洪工程中使用土工格室生態(tài)護(hù)岸技術(shù)，大大提高了工程建設(shè)的速度，且取得了環(huán)保、生態(tài)等方面的綜合效益[35]。2011年，松塔水電站大壩下游壩坡采用土工格室草皮護(hù)坡，格室施工與壩體土方填筑同期進(jìn)行，比原設(shè)計(jì)的預(yù)制混凝土塊護(hù)坡節(jié)約400萬元左右的投資[36]。2015年，溫州市甌江口新區(qū)內(nèi)排澇河道采取以土工格柵和水生植物結(jié)合的護(hù)坡形式進(jìn)行河道坡面防護(hù)，經(jīng)歷了臺(tái)風(fēng)“鯰魚”登陸，岸坡仍保持完好未發(fā)生滑移，也未出現(xiàn)岸坡沖蝕等問題[37]。2018年，在江西省上饒市鄱陽(yáng)縣的某河流治理工程中采用土工格室生態(tài)護(hù)坡，較好地解決了該河流由于降雨過多造成岸坡侵蝕嚴(yán)重的問題，提高了河流岸坡的穩(wěn)定性，減少了當(dāng)?shù)鼐用褚虮┯暝斐傻慕?jīng)濟(jì)損失[38]。

3.3 生態(tài)土工袋護(hù)坡

生態(tài)土工袋技術(shù)在1964年由Terzaghi在加拿大Mission Dam工程中率先使用，之后生態(tài)土工袋護(hù)坡技術(shù)逐步發(fā)展，且多用于海岸防護(hù)工程[27]。國(guó)內(nèi)這項(xiàng)技術(shù)于21世紀(jì)初開始應(yīng)用于實(shí)際工程，且由于技術(shù)的不成熟多與其他形式護(hù)坡結(jié)合。如2010年，蘇南運(yùn)河鎮(zhèn)江陵口段將生態(tài)土工袋護(hù)坡作為二級(jí)護(hù)坡與直立式護(hù)坡相結(jié)合，解決了由土體沖刷掏空造成的坍塌問題以及河道兩側(cè)岸坡的沖蝕問題[39]。同年，浙江省慶元縣會(huì)溪山區(qū)小流域農(nóng)業(yè)生態(tài)工程中，河岸采用三維生態(tài)袋護(hù)坡，生態(tài)環(huán)保、節(jié)能減污，實(shí)現(xiàn)了景觀與生態(tài)水利的結(jié)合[40]。2010年，邵武市同青溪流域同青溪山口河段采用生態(tài)土工袋和網(wǎng)箱結(jié)合型生態(tài)袋護(hù)岸，施工完成后，由于護(hù)岸結(jié)構(gòu)的多孔隙和透水性，促進(jìn)了河流與地下水層的交換，改善了河道的水生生態(tài)環(huán)境[41]。2013年，臨汾市汾河城區(qū)段生態(tài)環(huán)境綜合整治修復(fù)與保護(hù)工程中，河道護(hù)坡材料選用生態(tài)袋，結(jié)合兩側(cè)的綠地公園，改善了汾河城區(qū)的生態(tài)環(huán)境，提升了城市水平[42]。2015年，在南京市板橋河區(qū)界至湯巷溝1.71 km河段的岸坡治理工程中，將草皮護(hù)坡、生態(tài)袋護(hù)坡、生態(tài)袋擋墻以及金屬絲網(wǎng)箱擋墻等護(hù)岸型式結(jié)合使用，應(yīng)用三維排水連接扣和雙向土工格柵作為生態(tài)袋護(hù)坡的輔材，護(hù)坡效果良好，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[6]。

3.4 雷諾護(hù)坡

雷諾護(hù)墊最早由馬克菲爾公司于1894年首次將該護(hù)坡結(jié)構(gòu)應(yīng)用于意大利雷諾河的邊坡防護(hù)工程中，距今已有100多年的應(yīng)用歷史，于20世紀(jì)90年代末期傳入我國(guó)，并在我國(guó)局部某些河流的堤防、航道護(hù)岸和水庫(kù)護(hù)坡中逐步開始使用[43]。國(guó)外工程中，雷諾護(hù)坡一般用于海岸防護(hù)工程，常與丁壩結(jié)合共同抵御海浪對(duì)堤岸的侵蝕。如美國(guó)南卡羅來納州防波堤工程Fripp島上的海岸防護(hù)結(jié)構(gòu)，英格蘭坎布里亞郡Skinburness的海岸防護(hù)工程以及巴西著名的Caiba海灘均采用了雷諾護(hù)墊，且防護(hù)效果良好[44]。

湖北黃石長(zhǎng)江干堤合興段是我國(guó)最早采用雷諾護(hù)坡的工程之一，全長(zhǎng)500 m，沿長(zhǎng)江水流方向施工，工程現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收優(yōu)良率達(dá)70%，至今運(yùn)行狀況良好[45]。2008年，湖南洞庭湖洪道整治工程中，采用1500 m雷諾護(hù)墊試驗(yàn)工程段，在經(jīng)受3個(gè)多月高水位和頻繁大風(fēng)浪沖刷情況下，護(hù)墊整體結(jié)構(gòu)完好，岸坡穩(wěn)定且無崩岸現(xiàn)象發(fā)生[46]。2010年，湖南省長(zhǎng)沙市湘江大道南段采用了雷諾護(hù)坡，歷經(jīng)兩個(gè)汛期考驗(yàn)穩(wěn)定性良好，同時(shí)自然生長(zhǎng)植被，綠化景觀效果和消浪性能都得到了很好的體現(xiàn)[47]。2015年，在海南省東方市境內(nèi)進(jìn)行的感恩河河道治理的工程中，采用雷諾護(hù)墊進(jìn)行河道護(hù)坡，解決了砂質(zhì)岸坡穩(wěn)定性差、受河流沖刷侵蝕嚴(yán)重的問題，阻止了游蕩型河段在堆積和潮汐作用下對(duì)河床和岸坡的破壞[48]。2018年，在陜西濂水河整治工程中，為解決濂水河急流對(duì)河岸沖刷嚴(yán)重的問題，在迎水坡采用0.3 m厚的雷諾護(hù)墊加固河岸。工程實(shí)施后，一定程度上恢復(fù)了以前被破壞的岸坡生態(tài)環(huán)境，岸坡防護(hù)效果良好[49]。

從上述土工合成材料生態(tài)護(hù)坡在河道生態(tài)整治工程中的應(yīng)用發(fā)展情況來看，其發(fā)展歷程主要可分為兩個(gè)階段：一是從20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)初，為試驗(yàn)應(yīng)用階段；二是從21世紀(jì)初至今，為全面發(fā)展及應(yīng)用階段?？梢钥闯?，第一階段的工程應(yīng)用多為土工合成材料生態(tài)護(hù)坡在河道生態(tài)整治工程中的試點(diǎn)應(yīng)用，多選用某項(xiàng)大型水利工程(如三峽工程、黃河游覽區(qū)等)的局部河段作為土工合成材料生態(tài)護(hù)坡的試驗(yàn)河段，需要通過不同方案的對(duì)比才能得出最優(yōu)的護(hù)坡方案，也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。雖然這一階段通常只采用單一形式的土工合成材料生態(tài)護(hù)坡，且應(yīng)用規(guī)模較小，但對(duì)土工合成材料生態(tài)護(hù)坡的推廣應(yīng)用起到了示范和推動(dòng)作用。第二階段的工程應(yīng)用多是采用多形式的土工合成材料生態(tài)護(hù)坡相結(jié)合，對(duì)工程中涉及的全部河段進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，成為河道治理工程中的主體角色，應(yīng)用規(guī)模較大，施工工藝也較為成熟。這一階段的工程不止獲得了較大的經(jīng)濟(jì)收益，更是提高了整個(gè)河道系統(tǒng)的生態(tài)效益，符合水生態(tài)文明建設(shè)的內(nèi)涵和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展理念[50-51]。

4 總 結(jié)

我國(guó)土工合成材料生態(tài)護(hù)坡技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代，由于其在施工方法、建造成本、生態(tài)效果等方面的優(yōu)勢(shì)，在21世紀(jì)逐步取代石料、混凝土等傳統(tǒng)硬質(zhì)護(hù)砌材料，發(fā)展為國(guó)內(nèi)各項(xiàng)水利工程建設(shè)采用的主要生態(tài)護(hù)坡形式之一。追溯其發(fā)展歷史，不難發(fā)現(xiàn)土工合成材料生態(tài)護(hù)坡由最初形式單一的土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡，發(fā)展到如今生態(tài)土工袋護(hù)坡、土工格室護(hù)坡、雷諾護(hù)坡等多種形式。

隨著國(guó)內(nèi)河道環(huán)境整治與生態(tài)恢復(fù)工程的不斷推進(jìn)，各類護(hù)坡在復(fù)雜條件下各種性能的試驗(yàn)研究逐步深入。但現(xiàn)有研究還存在以下幾點(diǎn)不足：

(1)性能研究采用的還是傳統(tǒng)室內(nèi)材料試驗(yàn)和物理模型試驗(yàn)，如室內(nèi)沖刷模型試驗(yàn)和室內(nèi)水槽試驗(yàn)等，與實(shí)際工程應(yīng)用中的邊界條件還有所出入。

(2)研究成果主要集中在材料基本性能和防護(hù)效果方面，缺乏對(duì)不同土工合成材料生態(tài)護(hù)坡性能影響因素的系統(tǒng)性探究，尤其缺乏對(duì)復(fù)雜條件下各類型護(hù)坡使用條件下生態(tài)效應(yīng)的研究探索。

(3)理論研究中，研究對(duì)象為單一形式的護(hù)坡，而工程實(shí)際中，存在不同類型護(hù)坡結(jié)合使用的案例，缺乏多種土工合成材料生態(tài)護(hù)坡聯(lián)合使用對(duì)坡面沖刷和土壤侵蝕產(chǎn)生何種影響的相關(guān)研究。

(4)大多需要預(yù)先進(jìn)行方案比選，沒有實(shí)現(xiàn)理論研究與工程實(shí)踐的融合。

今后還需加強(qiáng)土工合成材料河道生態(tài)護(hù)坡性能的系統(tǒng)性研究，以及其生態(tài)效應(yīng)方面探索研究，應(yīng)與工程應(yīng)用積累的經(jīng)驗(yàn)相輔相成，建立研究理論與設(shè)計(jì)施工參數(shù)和工藝之間的聯(lián)系，以期達(dá)到更高的生態(tài)護(hù)坡建造水平?？梢灶A(yù)見，未來土工合成材料生態(tài)護(hù)坡技術(shù)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用性廣、生態(tài)環(huán)保和施工便捷等特點(diǎn)，將會(huì)在河道防護(hù)中具有舉足輕重的地位和廣闊的發(fā)展前景。