黄河堤坝侵蚀因素及生物防护

文摘：黄河下游堤坝工程遭受侵蚀，工程表层土质不好和裸露面积较大是其基本因素，雨滴冲击及地表径流、风吹、冻融是其诱发因素，作好工程的植被与生物防护措施是一种有效的方法。

　　黄河下游堤坝工程，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，造成土方流失，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，对黄河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、黄河堤坝的侵蚀因素

　　黄河下游堤坝，不同于自然状态下的倾斜坡面：大堤的设计边坡为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） 坡度：黄河堤坝的边坡稳定，在于土体内部所受的剪强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：一是剪强力的增加，二是土体本身抗剪强度的降低。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，土壤越易侵蚀。

　　（2）土壤：黄河下游大堤多为沙壤土，表面用粘结力较大的粘土包边盖顶，垂直厚度一般在0.20-0.30m.包边盖顶质量较好的堤段，防护工程的草皮生长旺盛、表土裸露少、就不易遭受侵蚀；反之，包边盖顶所用土质沙性较大、草皮生长较差、表土裸露大、就容易遭受侵蚀；另外，随着时间的推移，包边盖顶的粘土在日晒、风化及植物生长腐殖质增多的情况下，土的性质也会发生变化，团粒间的粘聚力就衰减，耐蚀性能就降低。

　　（3）气候：山东黄河地处北温带，属季风气候。黄河走向为西南-东北，河口段的上游段寒冷，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。

　　（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。草皮现有覆盖、缓冲水滴冲击，根据酸质土壤团粘的功能，草皮覆盖率较高的坡面，具有很大的保水能力，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 .

　　（5） 风：黄河大堤高于周围地面，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。

　　（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、黄河下游堤坝工程的生物防护

　　黄河下游堤坝应用生物防护，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。人民治黄以来，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。

　　多年来，山东黄河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、羊破坏等致使草皮及覆盖率大大降低，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，增加了工程拨款和维修费用。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，很少出现水土流失。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。自1990年山东局开展“引种、培育防护工程优良草种的试验研究”工作以来，取得了较大的成果，针对黄河下游防洪工程对防护草种的基本要求，引种了“马尼拉、本特尔、地毯草”等8个外来草种，培育了“铁板芽、羊胡子草”等多种草种，为堤防的生物防护创造了条件。

　　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，改善了气候，为当地城乡居民提供了游览休息的良好的活动场所。

　　3、搞好生物防护，确保防洪工程安全完整

　　防洪工程坡面草皮，对防止雨水冲沟、风浪淘刷、水土流失、维护工程完整、保持工程抗洪强度，发挥着重要作用。

　　3.1 继续搞好草皮的更新复壮工作

　　利用春季、雨季的大好时机，进行外植、更植，巩固扩大成果。

　　3.2根据不同河段、气候、土壤条件、坡面等不同情况，因地制宜植草

　　在堤防坡面上，除对原有的葛巴草进行了更新复壮外，大力扩种铁板芽、羊胡子草，在堤肩上种植了马尼拉草，涵闸及险工、控导工程，结合绿化美化，宜种植地毯草、马尼拉、铁板芽草。

　　3.3 加强管理，及时清除高杆杂草

　　对高杆杂草、芦苇、次生林、低矮树丛生的段落，人工清除费工费时，且每年需要反复清除才能满足要求的地段，需用灭草剂清除。