水利水电工程生态护坡理论与设计

第一章    绪论  1

第一节    研究背景与问题提出  1

第二节    国内外研究进展  3

第三节    研究内容与技术路线  9

第二章    生态护坡基础理论体系  15

第一节    生态学基础理论  15

第二节    工程力学理论  26

第三节    生态水文学理论  31

第三章    水利水电工程边坡生态问题解析  38

第一节    工程边坡生态破坏机制  38

第二节    生态护坡的限制因素  49

第三节    生态-工程协同需求分析  62

第四章    生态护坡材料与植物体系  84

第一节    生态护坡工程材料  84

第二节    护坡植物筛选与配置  100

第五章    生态护坡设计理论与方法  113

第一节    设计原则与流程  113

第二节    结构设计理论  127

第三节    数值模拟与优化  144

第六章    生态护坡施工工艺与养护技术  150

第一节    特殊工况施工技术  150

第二节生态修复辅助技术  160

第三节养护管理体系  171

第七章    生态护坡效果监测与评价  179

第一节    监测指标体系构建  179

第二节    评价方法与模型  191

第八章    典型工程案例分析  198

第一节    水库消落带生态护坡案例  198

第二节    河道生态护坡案例  203

第三节    高边坡生态修复案例      207

第九章    生态护坡技术发展趋势与展望  210

第一节    前沿技术探索  210

第二节    跨学科理论创新  213

第三节    可持续发展策略  217

结语      223

参考文献  225

前言

在全球生态文明建设与可持续发展战略深入推进的时代背景下，水利水电工程作为支撑国家水资源安全与能源发展的重要基础设施，其建设规模与生态影响范围持续扩大。当前，国际社会已普遍认识到传统硬质护坡技术在保障工程安全的同时，对边坡生态系统造成的结构性破坏——从莱茵河“近自然治理”到长江大保护，生态护坡技术已成为全球水利行业破解 “工程安全”与“生态保护” 矛盾的核心路径。我国作为世界上水利水电工程建设规模最大的国家，据水利部公开资料显示，全国已建各类水库近10万座，形成的水利边坡总长度超过120万公里，其中因工程扰动需进行生态修复的区域占相当比例，生态护坡技术的创新与应用已成为践行“绿水青山就是金山银山”理念的关键抓手。

生态护坡技术的发展历经了从“工程安全优先”到“生态-工程协同”的理念革新。20世纪70年代，德国率先提出“近自然河道”理论，奠定了生态护坡的理论基础；90年代，日本开发的植被混凝土技术推动了工程材料与生态功能的结合；21世纪以来，欧美国家将生态护坡与生物多样性保护、景观营造相融合，形成多目标协同的技术体系。中国自20世纪90年代末开展系统性研究，在消落带治理、黄土高原生态修复等领域形成特色技术，但在高海拔、强冲刷、冻土等特殊环境下，仍面临技术体系不完善、生态 - 工程量化耦合模型缺失等挑战。这些问题不仅制约水利工程的生态化转型，更对流域生态安全构成潜在威胁。当前生态护坡技术在水利水电工程应用中仍面临多重挑战：在高海拔、强冲刷、冻土等特殊环境下，现有技术的适应性不足，尚未形成成熟的解决方案；生态功能与工程安全的量化耦合机制缺乏系统性研究，设计过程中多依赖经验判断，难以实现精准调控；长期监测体系的不完善，导致技术效果的动态评估与优化缺乏数据支撑。这些问题制约了生态护坡技术的广泛应用与持续发展，亟需从理论、技术到工程实践层面开展系统性研究。

本专著以水利水电工程边坡的特殊环境需求为导向，致力于构建“理论-技术-工程”三位一体的生态护坡体系：在理论层面，整合生态学、工程力学与生态水文学的交叉理论，揭示边坡生态系统演替与工程结构的互作机制；在技术层面，研发适用于不同地质、水文条件的材料体系与设计方法；在工程层面，通过三峡、南水北调等典型案例的全周期分析，形成可推广的技术范式。研究成果将为《水利水电工程生态护坡技术规范》的制修订提供科学依据，推动行业从“被动生态修复”向“主动生态设计”转变，对实现“双碳”目标与生态文明建设具有重要的理论价值和实践意义。

由于笔者水平有限,部分问题的研究还待进一步深化、细化,书中难免存在一些不足之处,敬请广大读者批评指正。