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淺析河道堤防工程的侵蝕因素及生物防護

時間:1970-01-01  作者:秩名

論文導讀:河道的堤防工程,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,造成水溝浪窩水土流失,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,對河道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。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。
關鍵詞:堤壩,侵蝕,生物防護
 

河道的堤防工程,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,造成水溝浪窩水土流失,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,對河道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、河道堤壩的侵蝕因素

河道:大堤的設計邊坡大都為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。

1.1坡度:河壩的邊坡穩定與否,在于土體內部所受的剪切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:一是剪切力的增加,二是土體本身抗剪切強度的降低。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,土壤越易被侵蝕。

1.2土壤:湖西河道大堤多為沙壤土,表面沒有用粘結力較大的粘土包邊蓋頂,因而容易遭受侵蝕;草皮生長較差、表土裸露大,另外,隨著時間的推移,風化及植物生長腐植質增多的情況下,土的性質也會發生變化,團粒間的粘聚力就衰減,耐蝕性能就越發降低。

1.3氣候:湖西地區地處北溫帶,屬季風氣候,冬天寒冷,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。

1.4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。草皮具有覆蓋、緩沖水滴沖擊,根據酸質土壤團粒的功能,草皮覆蓋率較高的坡面,具有較大的保水能力,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 。

1.5風:河道大堤高于周圍地面,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。

1.6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、河道堤防工程的生物防護

河道堤防應用生物防護,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。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。特別是黃河大堤在這方面,更是提供了成功的經驗。科技論文

多年來,就黃河的情況看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,較少出現水土流失。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。科技論文。

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,改善了小氣候,為當地城鄉居民提供了游覽休息的良好的活動場所。科技論文。如東明的黃河公園就是這樣。

在湖西地區,河道堤防的防護,也多是采取生物防護的方法,一般都是喬灌結合,灌木叢中再種草。這里所指的灌木,主要是簸箕柳、紫穗槐等條編所需的原料,因此,經濟效益相當好,當然對工程的防護效果也是不錯的。在太長的堤防上,都采取工程措施,是不經濟的(險工段除外),在管理組織健全的情況下,切實搞好生物防護,對保障堤防完整,提高抗洪能力,是完全必要和可行的。

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