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河道堤防工程的侵蝕因素及生物防護

0155水利工程2021-07-15 10:58:53

河道堤防工程的侵蝕因素及生物防護

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。

　　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。

　　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。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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