黃河堤壩侵蝕因素及生物防護(hù)
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/7 源自:中華職工學(xué)習(xí)網(wǎng) 【字體：
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黃河下游堤壩工程遭受侵蝕，工程表層土質(zhì)不好和裸露面積較大是其基本因素，雨滴沖擊及地表徑流、風(fēng)吹、凍融是其誘發(fā)因素，作好工程的植被與生物防護(hù)措施是一種有效的方法。
黃河下游堤壩工程，在水流、風(fēng)吹等自然力和人類活動(dòng)諸多因素作用下，常被侵蝕，造成土方流失，影響了工程的完整，更降低了工程的強(qiáng)度，對防洪極為不利。因此，對黃河堤壩侵蝕因素進(jìn)行探討和研究，采取有效的防護(hù)措施，維護(hù)工程完整，是工程管理工作一項(xiàng)重要工作。
1 黃河堤壩的侵蝕因素
黃河下游堤壩，不同于自然狀態(tài)下的傾斜坡面：大堤的設(shè)計(jì)邊坡為1：2.5或1：3。土的侵蝕大都發(fā)生在堤頂和坡上，據(jù)分析研究，工程表層土質(zhì)不好和裸露面積大，是土壤遭受侵蝕的重要因素，雨滴沖擊和地表徑流以及風(fēng)吹、凍融等是工程表土不穩(wěn)固的誘發(fā)因素。引起工程坡面侵蝕和土壤流失，這常是多種因素互相作用的結(jié)果。
(1) 坡度：黃河堤壩的邊坡穩(wěn)定，在于土體內(nèi)部所受的剪強(qiáng)力是否超過了它的抗剪強(qiáng)度，如大于抗剪強(qiáng)度，則引起土體滑落。其原因：一是剪強(qiáng)力的增加，二是土體本身抗剪強(qiáng)度的降低。在內(nèi)部因素不變的條件下，如果坡面越陡，雨水的徑流速度越大，坡面越長，聚積的徑流就越大，土壤越易侵蝕。
(2)土壤：黃河下游大堤多為沙壤土，表面用粘結(jié)力較大的粘土包邊蓋頂，垂直厚度一般在0.20-0.30m。包邊蓋頂質(zhì)量較好的堤段，防護(hù)工程的草皮生長旺盛、表土裸露少、就不易遭受侵蝕；反之，包邊蓋頂所用土質(zhì)沙性較大、草皮生長較差、表土裸露大、就容易遭受侵蝕；另外，隨著時(shí)間的推移，包邊蓋頂?shù)恼惩猎谌諘瘛L(fēng)化及植物生長腐殖質(zhì)增多的情況下，土的性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化，團(tuán)粒間的粘聚力就衰減，耐蝕性能就降低。
(3)氣候：山東黃河地處北溫帶，屬季風(fēng)氣候。黃河走向?yàn)槲髂?東北，河口段的上游段寒冷，土壤在冬季凍脹，春季融化，周期凍融條件下，極易引起重力侵蝕和土壤流失。大堤坡向不同，土壤侵蝕量也有差異，朝陽面冬季土壤結(jié)冰層薄、化凍早、草皮返青快，生長季節(jié)光照充足，長勢旺盛，覆蓋坡面密集，土壤侵蝕量少。相反，背陽坡面冬季土壤結(jié)冰厚、春季化凍晚、草皮返青慢，生長季節(jié)光照不夠充足，長勢不如朝陽面，覆蓋率低，春季風(fēng)蝕、夏季降雨侵蝕均較嚴(yán)重。
(4) 降雨與植被：當(dāng)雨水直接降到表層土?xí)r，雨滴的力量起著打壓、填充及飛濺的作用，而打壓是把表層土攪亂，徑流則把土壤帶走，成為表土流失的主要方式。草皮現(xiàn)有覆蓋、緩沖水滴沖擊，根據(jù)酸質(zhì)土壤團(tuán)粘的功能，草皮覆蓋率較高的坡面，具有很大的保水能力，起著涵養(yǎng)水源、阻滯地表徑流、防止水土流失的主要作用。有關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在雨水打壓受到阻礙的區(qū)域，其泥土流失量只有裸露地的1/100-1/200 。
(5) 風(fēng)：黃河大堤高于周圍地面，表土遭風(fēng)蝕嚴(yán)重。風(fēng)是僅次于降雨導(dǎo)致土壤流失的誘發(fā)因素，特別是冬春季節(jié)，土壤干旱，含水量較低，加上草類枯萎，據(jù)觀測，在3m/s的風(fēng)速，散離的表土?xí)勘淮惦x。表土的運(yùn)動(dòng)方式：一是沿表面滑動(dòng)，二是跳躍運(yùn)動(dòng)，三是浮游運(yùn)動(dòng)。若堤肩兩側(cè)各有0.5-1.0m的寬帶草皮，每年可滯留約5-10Lm厚的或更多的表土，可見生物防護(hù)對穩(wěn)定土壤不被侵蝕起著良好的作用。
(6)防蝕措施：保護(hù)表土的辦法，概括起來可分為工程處理法和生物保護(hù)法。生物保護(hù)法中植草防護(hù)工程是最廣泛的一種，草皮在工程表面覆蓋率高的，土壤遭受侵蝕的可能性就大大減少。
2 黃河下游堤壩工程的生物防護(hù)
黃河下游堤壩應(yīng)用生物防護(hù)，有著悠久的歷史，從宋朝開始就有在堤外植樹防浪固堤的記載，到了明代劉天和總結(jié)堤岸植柳經(jīng)驗(yàn)，制訂了植柳方法，即：臥柳、低柳、偏柳、浮柳、慢柳、高柳。人民治黃以來，根據(jù)臨河防浪“背河取材”的原則，植樹植草、綠化堤防，取得了很大的成績。
多年來，山東黃河堤防以種植葛巴草為主，鐵板芽等其它草類配合，固土防沖作用顯著。但是，由于不能適時(shí)復(fù)新，原有草皮自然老化、退化，牛、羊破壞等致使草皮及覆蓋率大大降低，有些地段，高桿雜草叢生，生物防護(hù)作用減小，加之排水設(shè)施不夠完善，每年的雨季出現(xiàn)水溝浪窩較多，工程遭受破壞嚴(yán)重，嚴(yán)重影響工程的完整和抗洪能力，增加了工程撥款和維修費(fèi)用。有無草皮防護(hù)工程，其土方流失量差異很大。從實(shí)際情況來看，凡草皮覆蓋率較高、生長旺盛的堤段，很少出現(xiàn)水土流失。而一些無草皮覆蓋或覆蓋率低、草皮生長差的地段，集中降雨時(shí)往往會(huì)有大量水土流失，形成較大的水溝浪窩。自1990年山東局開展“引種、培育防護(hù)工程優(yōu)良草種的試驗(yàn)研究”工作以來，取得了較大的成果，針對黃河下游防洪工程對防護(hù)草種的基本要求，引種了“馬尼拉、本特爾、地毯草”等8個(gè)外來草種，培育了“鐵板芽、羊胡子草”等多種草種，為堤防的生物防護(hù)創(chuàng)造了條件。
生物防護(hù)不僅有較好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益，而且大大改變了工程面積，綠化、美化了工程，改善了環(huán)境，改善了氣候，為當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)居民提供了游覽休息的良好的活動(dòng)場所。
3 搞好生物防護(hù)，確保防洪工程安全完整
防洪工程坡面草皮，對防止雨水沖溝、風(fēng)浪淘刷、水土流失、維護(hù)工程完整、保持工程抗洪強(qiáng)度，發(fā)揮著重要作用。
3.1 繼續(xù)搞好草皮的更新復(fù)壯工作
利用春季、雨季的大好時(shí)機(jī)，進(jìn)行外植、更植，鞏固擴(kuò)大成果。
3.2根據(jù)不同河段、氣候、土壤條件、坡面等不同情況，因地制宜植草
在堤防坡面上，除對原有的葛巴草進(jìn)行了更新復(fù)壯外，大力擴(kuò)種鐵板芽、羊胡子草，在堤肩上種植了馬尼拉草，涵閘及險(xiǎn)工、控導(dǎo)工程，結(jié)合綠化美化，宜種植地毯草、馬尼拉、鐵板芽草。
3.3 加強(qiáng)管理，及時(shí)清除高桿雜草
對高桿雜草、蘆葦、次生林、低矮樹叢生的段落，人工清除費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且每年需要反復(fù)清除才能滿足要求的地段，需用滅草劑清除。
黃河下游堤壩工程，在水流、風(fēng)吹等自然力和人類活動(dòng)諸多因素作用下，常被侵蝕，造成土方流失，影響了工程的完整，更降低了工程的強(qiáng)度，對防洪極為不利。因此，對黃河堤壩侵蝕因素進(jìn)行探討和研究，采取有效的防護(hù)措施，維護(hù)工程完整，是工程管理工作一項(xiàng)重要工作。
1 黃河堤壩的侵蝕因素
黃河下游堤壩，不同于自然狀態(tài)下的傾斜坡面：大堤的設(shè)計(jì)邊坡為1：2.5或1：3。土的侵蝕大都發(fā)生在堤頂和坡上，據(jù)分析研究，工程表層土質(zhì)不好和裸露面積大，是土壤遭受侵蝕的重要因素，雨滴沖擊和地表徑流以及風(fēng)吹、凍融等是工程表土不穩(wěn)固的誘發(fā)因素。引起工程坡面侵蝕和土壤流失，這常是多種因素互相作用的結(jié)果。
(1) 坡度：黃河堤壩的邊坡穩(wěn)定，在于土體內(nèi)部所受的剪強(qiáng)力是否超過了它的抗剪強(qiáng)度，如大于抗剪強(qiáng)度，則引起土體滑落。其原因：一是剪強(qiáng)力的增加，二是土體本身抗剪強(qiáng)度的降低。在內(nèi)部因素不變的條件下，如果坡面越陡，雨水的徑流速度越大，坡面越長，聚積的徑流就越大，土壤越易侵蝕。
(2)土壤：黃河下游大堤多為沙壤土，表面用粘結(jié)力較大的粘土包邊蓋頂，垂直厚度一般在0.20-0.30m。包邊蓋頂質(zhì)量較好的堤段，防護(hù)工程的草皮生長旺盛、表土裸露少、就不易遭受侵蝕；反之，包邊蓋頂所用土質(zhì)沙性較大、草皮生長較差、表土裸露大、就容易遭受侵蝕；另外，隨著時(shí)間的推移，包邊蓋頂?shù)恼惩猎谌諘瘛L(fēng)化及植物生長腐殖質(zhì)增多的情況下，土的性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化，團(tuán)粒間的粘聚力就衰減，耐蝕性能就降低。
(3)氣候：山東黃河地處北溫帶，屬季風(fēng)氣候。黃河走向?yàn)槲髂?東北，河口段的上游段寒冷，土壤在冬季凍脹，春季融化，周期凍融條件下，極易引起重力侵蝕和土壤流失。大堤坡向不同，土壤侵蝕量也有差異，朝陽面冬季土壤結(jié)冰層薄、化凍早、草皮返青快，生長季節(jié)光照充足，長勢旺盛，覆蓋坡面密集，土壤侵蝕量少。相反，背陽坡面冬季土壤結(jié)冰厚、春季化凍晚、草皮返青慢，生長季節(jié)光照不夠充足，長勢不如朝陽面，覆蓋率低，春季風(fēng)蝕、夏季降雨侵蝕均較嚴(yán)重。
(4) 降雨與植被：當(dāng)雨水直接降到表層土?xí)r，雨滴的力量起著打壓、填充及飛濺的作用，而打壓是把表層土攪亂，徑流則把土壤帶走，成為表土流失的主要方式。草皮現(xiàn)有覆蓋、緩沖水滴沖擊，根據(jù)酸質(zhì)土壤團(tuán)粘的功能，草皮覆蓋率較高的坡面，具有很大的保水能力，起著涵養(yǎng)水源、阻滯地表徑流、防止水土流失的主要作用。有關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在雨水打壓受到阻礙的區(qū)域，其泥土流失量只有裸露地的1/100-1/200 。
(5) 風(fēng)：黃河大堤高于周圍地面，表土遭風(fēng)蝕嚴(yán)重。風(fēng)是僅次于降雨導(dǎo)致土壤流失的誘發(fā)因素，特別是冬春季節(jié)，土壤干旱，含水量較低，加上草類枯萎，據(jù)觀測，在3m/s的風(fēng)速，散離的表土?xí)勘淮惦x。表土的運(yùn)動(dòng)方式：一是沿表面滑動(dòng)，二是跳躍運(yùn)動(dòng)，三是浮游運(yùn)動(dòng)。若堤肩兩側(cè)各有0.5-1.0m的寬帶草皮，每年可滯留約5-10Lm厚的或更多的表土，可見生物防護(hù)對穩(wěn)定土壤不被侵蝕起著良好的作用。
(6)防蝕措施：保護(hù)表土的辦法，概括起來可分為工程處理法和生物保護(hù)法。生物保護(hù)法中植草防護(hù)工程是最廣泛的一種，草皮在工程表面覆蓋率高的，土壤遭受侵蝕的可能性就大大減少。
2 黃河下游堤壩工程的生物防護(hù)
黃河下游堤壩應(yīng)用生物防護(hù)，有著悠久的歷史，從宋朝開始就有在堤外植樹防浪固堤的記載，到了明代劉天和總結(jié)堤岸植柳經(jīng)驗(yàn)，制訂了植柳方法，即：臥柳、低柳、偏柳、浮柳、慢柳、高柳。人民治黃以來，根據(jù)臨河防浪“背河取材”的原則，植樹植草、綠化堤防，取得了很大的成績。
多年來，山東黃河堤防以種植葛巴草為主，鐵板芽等其它草類配合，固土防沖作用顯著。但是，由于不能適時(shí)復(fù)新，原有草皮自然老化、退化，牛、羊破壞等致使草皮及覆蓋率大大降低，有些地段，高桿雜草叢生，生物防護(hù)作用減小，加之排水設(shè)施不夠完善，每年的雨季出現(xiàn)水溝浪窩較多，工程遭受破壞嚴(yán)重，嚴(yán)重影響工程的完整和抗洪能力，增加了工程撥款和維修費(fèi)用。有無草皮防護(hù)工程，其土方流失量差異很大。從實(shí)際情況來看，凡草皮覆蓋率較高、生長旺盛的堤段，很少出現(xiàn)水土流失。而一些無草皮覆蓋或覆蓋率低、草皮生長差的地段，集中降雨時(shí)往往會(huì)有大量水土流失，形成較大的水溝浪窩。自1990年山東局開展“引種、培育防護(hù)工程優(yōu)良草種的試驗(yàn)研究”工作以來，取得了較大的成果，針對黃河下游防洪工程對防護(hù)草種的基本要求，引種了“馬尼拉、本特爾、地毯草”等8個(gè)外來草種，培育了“鐵板芽、羊胡子草”等多種草種，為堤防的生物防護(hù)創(chuàng)造了條件。
生物防護(hù)不僅有較好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益，而且大大改變了工程面積，綠化、美化了工程，改善了環(huán)境，改善了氣候，為當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)居民提供了游覽休息的良好的活動(dòng)場所。
3 搞好生物防護(hù)，確保防洪工程安全完整
防洪工程坡面草皮，對防止雨水沖溝、風(fēng)浪淘刷、水土流失、維護(hù)工程完整、保持工程抗洪強(qiáng)度，發(fā)揮著重要作用。
3.1 繼續(xù)搞好草皮的更新復(fù)壯工作
利用春季、雨季的大好時(shí)機(jī)，進(jìn)行外植、更植，鞏固擴(kuò)大成果。
3.2根據(jù)不同河段、氣候、土壤條件、坡面等不同情況，因地制宜植草
在堤防坡面上，除對原有的葛巴草進(jìn)行了更新復(fù)壯外，大力擴(kuò)種鐵板芽、羊胡子草，在堤肩上種植了馬尼拉草，涵閘及險(xiǎn)工、控導(dǎo)工程，結(jié)合綠化美化，宜種植地毯草、馬尼拉、鐵板芽草。
3.3 加強(qiáng)管理，及時(shí)清除高桿雜草
對高桿雜草、蘆葦、次生林、低矮樹叢生的段落，人工清除費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且每年需要反復(fù)清除才能滿足要求的地段，需用滅草劑清除。
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