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河道堤防工程的侵蝕因素及生物防護(hù)

2010-10-11 13:36  來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  河道的堤防工程,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,造成水溝浪窩水土流失,影響了工程的完整,更降低了工程的強(qiáng)度,對(duì)防洪極為不利。因此,對(duì)河道堤壩侵蝕因素進(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、河道堤壩的侵蝕因素

  河道:大堤的設(shè)計(jì)邊坡大都為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。

  1.1 坡度:河壩的邊坡穩(wěn)定與否,在于土體內(nèi)部所受的剪切力是否超過(guò)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:一是剪切力的增加,二是土體本身抗剪切強(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(zhǎng),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(méi)有用粘結(jié)力較大的粘土包邊蓋頂,因而容易遭受侵蝕;草皮生長(zhǎng)較差、表土裸露大,另外,隨著時(shí)間的推移,風(fēng)化及植物生長(zhǎng)腐植質(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,耐蝕性能就越發(fā)降低。

  1.3 氣候:湖西地區(qū)地處北溫帶,屬季風(fēng)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(yáng)面冬季土壤結(jié)冰層薄、化凍早、草皮返青快,生長(zhǎng)季節(jié)光照充足,長(zhǎng)勢(shì)旺盛,覆蓋坡面密集,土壤侵蝕量少。相反,背陽(yáng)坡面冬季土壤結(jié)冰厚、春季化凍晚、草皮返青慢,生長(zhǎng)季節(jié)光照不夠充足,長(zhǎng)勢(shì)不如朝陽(yáng)面,覆蓋率低,春季風(fēng)蝕、夏季降雨侵蝕均較嚴(yán)重。

  1.4 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。草皮具有覆蓋、緩沖水滴沖擊,根據(jù)酸質(zhì)土壤團(tuán)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(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。

  1.5 風(fēng):河道大堤高于周圍地面,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(cè),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(jiàn)生物防護(hù)對(duì)穩(wěn)定土壤不被侵蝕起著良好的作用。

  1.6 防蝕措施:保護(hù)表土的辦法,概括起來(lái)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、河道堤防工程的生物防護(hù)

  河道堤防應(yīng)用生物防護(hù),有著悠久的歷史,從宋朝開(kāi)始就有在堤外植樹(shù),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。根據(jù)臨河防浪“背河取材”的原則,植樹(shù)植草、綠化堤防,取得了很大的成績(jī)。特別是黃河大堤在這方面,更是提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。

  多年來(lái),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(shí)復(fù)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(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,增加了工程維修費(fèi)用。有無(wú)草皮防護(hù)工程,其土方流失量差異很大。從實(shí)際情況來(lái)看,凡草皮覆蓋率較高、生長(zhǎng)旺盛的堤段,較少出現(xiàn)水土流失。而一些無(wú)草皮覆蓋或覆蓋率低、草皮生長(zhǎng)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。

  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,改善了小氣候,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(chǎng)所。如東明的黃河公園就是這樣。

  在湖西地區(qū),河道堤防的防護(hù),也多是采取生物防護(hù)的方法,一般都是喬灌結(jié)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(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)好,當(dāng)然對(duì)工程的防護(hù)效果也是不錯(cuò)的。在太長(zhǎng)的堤防上,都采取工程措施,是不經(jīng)濟(jì)的(險(xiǎn)工段除外),在管理組織健全的情況下,切實(shí)搞好生物防護(hù),對(duì)保障堤防完整,提高抗洪能力,是完全必要和可行的。

延伸閱讀:堤防 侵蝕 河道
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