黃河堤壩侵蝕因素及生物防護
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/7 源自:中華職工學習網 【字體：
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黃河下游堤壩工程遭受侵蝕，工程表層土質不好和裸露面積較大是其基本因素，雨滴沖擊及地表徑流、風吹、凍融是其誘發因素，作好工程的植被與生物防護措施是一種有效的方法。
黃河下游堤壩工程，在水流、風吹等自然力和人類活動諸多因素作用下，常被侵蝕，造成土方流失，影響了工程的完整，更降低了工程的強度，對防洪極為不利。因此，對黃河堤壩侵蝕因素進行探討和研究，采取有效的防護措施，維護工程完整，是工程管理工作一項重要工作。
1 黃河堤壩的侵蝕因素
黃河下游堤壩，不同于自然狀態下的傾斜坡面：大堤的設計邊坡為1：2.5或1：3。土的侵蝕大都發生在堤頂和坡上，據分析研究，工程表層土質不好和裸露面積大，是土壤遭受侵蝕的重要因素，雨滴沖擊和地表徑流以及風吹、凍融等是工程表土不穩固的誘發因素。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果。
(1) 坡度：黃河堤壩的邊坡穩定，在于土體內部所受的剪強力是否超過了它的抗剪強度，如大于抗剪強度，則引起土體滑落。其原因：一是剪強力的增加，二是土體本身抗剪強度的降低。在內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。包邊蓋頂質量較好的堤段，防護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，隨著時間的推移，包邊蓋頂的粘土在日曬、風化及植物生長腐殖質增多的情況下，土的性質也會發生變化，團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，屬季風氣候。黃河走向為西南-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，朝陽面冬季土壤結冰層薄、化凍早、草皮返青快，生長季節光照充足，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冰厚、春季化凍晚、草皮返青慢，生長季節光照不夠充足，長勢不如朝陽面，覆蓋率低，春季風蝕、夏季降雨侵蝕均較嚴重。
(4) 降雨與植被：當雨水直接降到表層土時，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。草皮現有覆蓋、緩沖水滴沖擊，根據酸質土壤團粘的功能，草皮覆蓋率較高的坡面，具有很大的保水能力，起著涵養水源、阻滯地表徑流、防止水土流失的主要作用。有關實驗證實，在雨水打壓受到阻礙的區域，其泥土流失量只有裸露地的1/100-1/200 。
(5) 風：黃河大堤高于周圍地面，表土遭風蝕嚴重。風是僅次于降雨導致土壤流失的誘發因素，特別是冬春季節，土壤干旱，含水量較低，加上草類枯萎，據觀測，在3m/s的風速，散離的表土會全部被吹離。表土的運動方式：一是沿表面滑動，二是跳躍運動，三是浮游運動。若堤肩兩側各有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，可見生物防護對穩定土壤不被侵蝕起著良好的作用。
(6)防蝕措施：保護表土的辦法，概括起來可分為工程處理法和生物保護法。生物保護法中植草防護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
黃河下游堤壩應用生物防護，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堤岸植柳經驗，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，由于不能適時復新，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，生物防護作用減小，加之排水設施不夠完善，每年的雨季出現水溝浪窩較多，工程遭受破壞嚴重，嚴重影響工程的完整和抗洪能力，增加了工程撥款和維修費用。有無草皮防護工程，其土方流失量差異很大。從實際情況來看，凡草皮覆蓋率較高、生長旺盛的堤段，很少出現水土流失。而一些無草皮覆蓋或覆蓋率低、草皮生長差的地段，集中降雨時往往會有大量水土流失，形成較大的水溝浪窩。自1990年山東局開展“引種、培育防護工程優良草種的試驗研究”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草種的基本要求，引種了“馬尼拉、本特爾、地毯草”等8個外來草種，培育了“鐵板芽、羊胡子草”等多種草種，為堤防的生物防護創造了條件。
生物防護不僅有較好的經濟效益、生態效益和社會效益，而且大大改變了工程面積，綠化、美化了工程，改善了環境，改善了氣候，為當地城鄉居民提供了游覽休息的良好的活動場所。
3 搞好生物防護，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、風浪淘刷、水土流失、維護工程完整、保持工程抗洪強度，發揮著重要作用。
3.1 繼續搞好草皮的更新復壯工作
利用春季、雨季的大好時機，進行外植、更植，鞏固擴大成果。
3.2根據不同河段、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行了更新復壯外，大力擴種鐵板芽、羊胡子草，在堤肩上種植了馬尼拉草，涵閘及險工、控導工程，結合綠化美化，宜種植地毯草、馬尼拉、鐵板芽草。
3.3 加強管理，及時清除高桿雜草
對高桿雜草、蘆葦、次生林、低矮樹叢生的段落，人工清除費工費時，且每年需要反復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、風吹等自然力和人類活動諸多因素作用下，常被侵蝕，造成土方流失，影響了工程的完整，更降低了工程的強度，對防洪極為不利。因此，對黃河堤壩侵蝕因素進行探討和研究，采取有效的防護措施，維護工程完整，是工程管理工作一項重要工作。
1 黃河堤壩的侵蝕因素
黃河下游堤壩，不同于自然狀態下的傾斜坡面：大堤的設計邊坡為1：2.5或1：3。土的侵蝕大都發生在堤頂和坡上，據分析研究，工程表層土質不好和裸露面積大，是土壤遭受侵蝕的重要因素，雨滴沖擊和地表徑流以及風吹、凍融等是工程表土不穩固的誘發因素。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果。
(1) 坡度：黃河堤壩的邊坡穩定，在于土體內部所受的剪強力是否超過了它的抗剪強度，如大于抗剪強度，則引起土體滑落。其原因：一是剪強力的增加，二是土體本身抗剪強度的降低。在內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。包邊蓋頂質量較好的堤段，防護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，隨著時間的推移，包邊蓋頂的粘土在日曬、風化及植物生長腐殖質增多的情況下，土的性質也會發生變化，團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，屬季風氣候。黃河走向為西南-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，朝陽面冬季土壤結冰層薄、化凍早、草皮返青快，生長季節光照充足，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冰厚、春季化凍晚、草皮返青慢，生長季節光照不夠充足，長勢不如朝陽面，覆蓋率低，春季風蝕、夏季降雨侵蝕均較嚴重。
(4) 降雨與植被：當雨水直接降到表層土時，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。草皮現有覆蓋、緩沖水滴沖擊，根據酸質土壤團粘的功能，草皮覆蓋率較高的坡面，具有很大的保水能力，起著涵養水源、阻滯地表徑流、防止水土流失的主要作用。有關實驗證實，在雨水打壓受到阻礙的區域，其泥土流失量只有裸露地的1/100-1/200 。
(5) 風：黃河大堤高于周圍地面，表土遭風蝕嚴重。風是僅次于降雨導致土壤流失的誘發因素，特別是冬春季節，土壤干旱，含水量較低，加上草類枯萎，據觀測，在3m/s的風速，散離的表土會全部被吹離。表土的運動方式：一是沿表面滑動，二是跳躍運動，三是浮游運動。若堤肩兩側各有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，可見生物防護對穩定土壤不被侵蝕起著良好的作用。
(6)防蝕措施：保護表土的辦法，概括起來可分為工程處理法和生物保護法。生物保護法中植草防護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
黃河下游堤壩應用生物防護，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堤岸植柳經驗，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，由于不能適時復新，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，生物防護作用減小，加之排水設施不夠完善，每年的雨季出現水溝浪窩較多，工程遭受破壞嚴重，嚴重影響工程的完整和抗洪能力，增加了工程撥款和維修費用。有無草皮防護工程，其土方流失量差異很大。從實際情況來看，凡草皮覆蓋率較高、生長旺盛的堤段，很少出現水土流失。而一些無草皮覆蓋或覆蓋率低、草皮生長差的地段，集中降雨時往往會有大量水土流失，形成較大的水溝浪窩。自1990年山東局開展“引種、培育防護工程優良草種的試驗研究”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草種的基本要求，引種了“馬尼拉、本特爾、地毯草”等8個外來草種，培育了“鐵板芽、羊胡子草”等多種草種，為堤防的生物防護創造了條件。
生物防護不僅有較好的經濟效益、生態效益和社會效益，而且大大改變了工程面積，綠化、美化了工程，改善了環境，改善了氣候，為當地城鄉居民提供了游覽休息的良好的活動場所。
3 搞好生物防護，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、風浪淘刷、水土流失、維護工程完整、保持工程抗洪強度，發揮著重要作用。
3.1 繼續搞好草皮的更新復壯工作
利用春季、雨季的大好時機，進行外植、更植，鞏固擴大成果。
3.2根據不同河段、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行了更新復壯外，大力擴種鐵板芽、羊胡子草，在堤肩上種植了馬尼拉草，涵閘及險工、控導工程，結合綠化美化，宜種植地毯草、馬尼拉、鐵板芽草。
3.3 加強管理，及時清除高桿雜草
對高桿雜草、蘆葦、次生林、低矮樹叢生的段落，人工清除費工費時，且每年需要反復清除才能滿足要求的地段，需用滅草劑清除。
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