生态护坡功用首先是护坡,其次是生态。因此生态护坡首先要满足防洪、排涝和稳定河岸的功能。生态护坡的护坡功能主要是通过边坡上的植物来保护河岸,主要表现在:①减缓地表径流对岸坡表面的侵蚀;②减小河岸一侧水流流速从而降低河水的侵蚀速度;③通过河岸植物根系增强河岸亚表层的强度以提高河岸的稳定性;④作为河岸的缓冲带可以防止漂浮物或冰块对河岸的影响从而保护河岸。在机理上,植物对岸坡面主要有两方面的影响:水文效应和机械效应,见表2.1。
表 2.1 植被对岸坡的水文效应和机械效应
续表
注 B表示有利影响,A表示不利影响。
在水文方面,植被调节近地面气候、地表和地下水文状况,通过植被的降雨截留功能、削弱溅蚀功能和抑制地表径流功能等,使植被生长地区的水循环途径发生变化,因而影响了侵蚀过程,减少水土流失。在机械方面,植被通过其枝杆和根系与土壤的机械作用,增加根际土层的机械强度,甚至直接加固土坡,起到固土护坡的作用。根系对根际土层土坡的加强作用是植被稳定土坡的最有效的机械途径。侧根加强土坡的聚合力,在土坡本身内摩擦角度不变的情况下,通过土壤中根的机械束缚增强根际土层的抗张强度;同时垂直生长的根系把根际土层稳固地锚固到深处的土层上,更增加了土体的迁移阻力,提高土层对滑移的抵抗力。
Naiman [33] 等人指出生态交错群落区与其相邻的生态系统相比,具有很大的差异性。由于生态护坡就是一个典型的生态交错群落区,与相邻的生态系统(河流生态系统和陆地生态系统)相比,在护坡生态系统中生物物种更加丰富,即具有很高的生物多样性,护坡生态系统的这种生物多样性对城镇河流水文、地貌、生态以及社会经济发展均具有较大的影响。具体表现在如下几方面:
(1)补枯、调节水位。生态护坡采用透水性材料,可以形成一种可渗透的界面。丰水期,河水向护坡的地下水层渗透储存,缓解洪灾;枯水期,地下水通过堤岸及护坡反渗入河,起着滞洪补枯、调节水位的作用。此外,生态护坡上的大量植被也有调蓄水分的作用。
(2)提高河流的自净能力。生态护坡上的植被可以大量的截留、降解城镇地表径流中的污染物,而且水下的坡脚部分具有高孔隙率、多鱼类巢穴,为水生植物、水生动物、其他两栖类动物以及水生微生物提供了栖息、繁衍和避难的场所,可以营造生物的多样性,从而提高城镇河流水体的自净能力。
(3)改善人居环境。生态护坡成功地解决了“绿化和硬化”的矛盾,而且给人们提供了亲水机会,提高了生活品质。