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河道堤防工程的侵蚀因素及生物防护

0155水利工程2021-07-15 10:58:53

河道堤防工程的侵蚀因素及生物防护

河道的堤防工程，在水流、风吹等自然力和人类活动诸多因素作用下，常被侵蚀，造成水沟浪窝水土流失，影响了工程的完整，更降低了工程的强度，对防洪极为不利。因此，对河道堤坝侵蚀因素进行探讨和研究，采取有效的防护措施，维护工程完整，是工程管理工作一项重要工作。

1、河道堤坝的侵蚀因素

　　河道：大堤的设计边坡大都为1：2.5或1：3。土的侵蚀大都发生在堤顶和坡上，据分析研究，工程表层土质不好和裸露面积大，是土壤遭受侵蚀的重要因素，雨滴冲击和地表径流以及风吹、冻融等是工程表土不稳固的诱发因素。引起工程坡面侵蚀和土壤流失，这常是多种因素互相作用的结果。

　　1.1 坡度：河坝的边坡稳定与否，在于土体内部所受的剪切力是否超过了它的抗剪强度，如大于抗剪强度，则引起土体滑落。其原因：一是剪切力的增加，二是土体本身抗剪切强度的降低。在内部因素不变的条件下，如果坡面越陡，雨水的径流速度越大，坡面越长，聚积的径流就越大，土壤越易被侵蚀。

　　1.2 土壤：湖西河道大堤多为沙壤土，表面没有用粘结力较大的粘土包边盖顶，因而容易遭受侵蚀；草皮生长较差、表土裸露大，另外，随着时间的推移，风化及植物生长腐植质增多的情况下，土的性质也会发生变化，团粒间的粘聚力就衰减，耐蚀性能就越发降低。

　　1.3 气候：湖西地区地处北温带，属季风气候，冬天寒冷，土壤在冬季冻胀，春季融化，周期冻融条件下，极易引起重力侵蚀和土壤流失。大堤坡向不同，土壤侵蚀量也有差异，朝阳面冬季土壤结冰层薄、化冻早、草皮返青快，生长季节光照充足，长势旺盛，覆盖坡面密集，土壤侵蚀量少。相反，背阳坡面冬季土壤结冰厚、春季化冻晚、草皮返青慢，生长季节光照不够充足，长势不如朝阳面，覆盖率低，春季风蚀、夏季降雨侵蚀均较严重。

　　1.4 降雨与植被：当雨水直接降到表层土时，雨滴的力量起着打压、填充及飞溅的作用，而打压是把表层土搅乱，径流则把土壤带走，成为表土流失的主要方式。草皮具有覆盖、缓冲水滴冲击，根据酸质土壤团粒的功能，草皮覆盖率较高的坡面，具有较大的保水能力，起着涵养水源、阻滞地表径流、防止水土流失的主要作用。有关实验证实，在雨水打压受到阻碍的区域，其泥土流失量只有裸露地的1/100-1/200。

　　1.5 风：河道大堤高于周围地面，表土遭风蚀严重。风是仅次于降雨导致土壤流失的诱发因素，特别是冬春季节，土壤干旱，含水量较低，加上草类枯萎，据观测，在3m/s的风速，散离的表土会全部被吹离。表土的运动方式：一是沿表面滑动，二是跳跃运动，三是浮游运动。若堤肩两侧各有0.5-1.0m的宽带草皮，每年可滞留约5-10Lm厚的或更多的表土，可见生物防护对稳定土壤不被侵蚀起着良好的作用。

　　1.6 防蚀措施：保护表土的办法，概括起来可分为工程处理法和生物保护法。生物保护法中植草防护工程是最广泛的一种，草皮在工程表面覆盖率高的，土壤遭受侵蚀的可能性就大大减少。

2、河道堤防工程的生物防护

　　河道堤防应用生物防护，有着悠久的历史，从宋朝开始就有在堤外植树，防浪固堤的记载，到了明代刘天和总结堤岸植柳经验，制订了植柳方法，即：卧柳、低柳、偏柳、浮柳、慢柳、高柳。根据临河防浪“背河取材”的原则，植树植草、绿化堤防，取得了很大的成绩。特别是黄河大堤在这方面，更是提供了成功的经验。

　　多年来，就黄河的情况看堤防以种植葛巴草为主、铁板芽等其它草类配合，固土防冲作用显著。但是，由于不能适时复新，原有草皮自然老化、退化，牛、羊破坏等致使草皮覆盖率大大降低。有些地段，高杆杂草丛生，生物防护作用减小，加之排水设施不够完善，每年的雨季出现水沟浪窝较多，工程遭受破坏严重，严重影响工程的完整和抗洪能力，增加了工程维修费用。有无草皮防护工程，其土方流失量差异很大。从实际情况来看，凡草皮覆盖率较高、生长旺盛的堤段，较少出现水土流失。而一些无草皮覆盖或覆盖率低、草皮生长差的地段，集中降雨时往往会有大量水土流失，形成较大的水沟浪窝。

　　生物防护不仅有较好的经济效益、生态效益和社会效益，而且大大改变了工程面积，绿化、美化了工程，改善了环境，改善了小气候，为当地城乡居民提供了游览休息的良好的活动场所。如东明的黄河公园就是这样。

在湖西地区，河道堤防的防护，也多是采取生物防护的方法，一般都是乔灌结合，灌木丛中再种草。这里所指的灌木，主要是簸箕柳、紫穗槐等条编所需的原料，因此，经济效益相当好，当然对工程的防护效果也是不错的。在太长的堤防上，都采取工程措施，是不经济的（险工段除外），在管理组织健全的情况下，切实搞好生物防护，对保障堤防完整，提高抗洪能力，是完全必要和可行的。

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