董 軍

(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 沈陽(yáng) 110006)

遼寧省東部山區(qū)及西部丘陵區(qū)缺乏合適的筑堤黏土土料，用砂礫石及粉砂筑堤十分普遍。由于砂礫石及粉砂保水、肥能力較差，在廣大農(nóng)村堤段又不可能大量客土，因此草皮護(hù)坡生長(zhǎng)情況往往達(dá)不到預(yù)期效果，防護(hù)效果也不好，通常洪水還未發(fā)生，堤防迎背水坡面的雨淋溝就對(duì)堤防結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生了很大的威脅。

1 現(xiàn)有砂礫石及粉砂堤壩護(hù)坡存在的問題及主要原因

1.1 存在問題

《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—98)中規(guī)定:“堤身結(jié)構(gòu)應(yīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、就地取材、便于施工”，遼寧省的地貌特點(diǎn)為遼中、遼北地區(qū)以平原為主，遼西則以丘陵為主，遼東與遼南則基本為山區(qū)和半山區(qū)，這一地貌特點(diǎn)決定了在筑堤土料選擇上，遼中、遼北以黏土和粉質(zhì)黏土為主，遼西以細(xì)砂及粉細(xì)砂為主(一般均采取加大堤身斷面和放緩邊坡的方式對(duì)其不利影響進(jìn)行消減)，而遼東和遼南則以砂礫石和卵礫石為主，因此遼寧省粉土砂堤主要分布在遼西地區(qū)，而砂礫石堤防則主要分布在遼東和遼南地區(qū)。

按照傳統(tǒng)做法，均質(zhì)土堤或砂礫石堤在農(nóng)村段基本均采用草皮護(hù)坡(一方面出于草皮護(hù)坡投資較少，另外一方面也更自然生態(tài))，從多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，均質(zhì)土堤(尤其是黏土和粉質(zhì)黏土堤防)草皮護(hù)坡在養(yǎng)護(hù)得當(dāng)?shù)那闆r下，效果尚可，但在砂礫石堤防邊坡上防護(hù)效果則不盡如人意。通常存在以下幾個(gè)問題:?草皮生長(zhǎng)狀態(tài)差、坡面覆蓋率偏低、生態(tài)效果差;?春秋風(fēng)刮、夏季雨淋致使堤坡?lián)p毀嚴(yán)重，防風(fēng)固土效果不好;?草皮高度低、扎根淺、密度不大，洪水偎堤時(shí)堤前水流流速較大，堤防的抗沖刷能力不強(qiáng)，防洪安全無(wú)法得到保障。

1.2 主要原因

遼寧省砂礫石及粉砂堤壩草皮護(hù)坡運(yùn)行效果不佳的原因總結(jié)，可歸納為以下幾點(diǎn):

a.多年平均降雨量偏低且時(shí)空分布不均勻，不利于草皮生長(zhǎng)。

遼寧省多年平均降雨量偏低，與我國(guó)南方省份尤其是長(zhǎng)江以南省份相比明顯偏低，且冬季較為漫長(zhǎng)，適合作物生長(zhǎng)時(shí)間較短，草本植物的莖葉基本均是冬季枯死，春季重又發(fā)芽生長(zhǎng)，在有限的生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不論是根系還是莖葉都很難有良好的發(fā)育。遼寧省降雨量時(shí)空分布差別較大，遼東南較多，最大可達(dá)900mm 以上，遼西北較少，最小在400mm 以下，汛期6～9月降雨可占全年降水量的80%以上，主汛期7～8月更是可占全年的50%以上，在萬(wàn)物復(fù)蘇、草本植物發(fā)芽生長(zhǎng)的春季4～5月降雨量則非常少，雨水的時(shí)空分布特點(diǎn)進(jìn)一步限制了草皮的生長(zhǎng)。

b.砂礫石及粉砂堤壩涵蓄水量能力較差，不利于草皮的持續(xù)生長(zhǎng)。

砂礫石及粉砂堤壩的筑堤土料級(jí)配一般均較差、孔隙率高，由于缺少有效的反濾措施，雨水及富含礦物質(zhì)的土粒很容易從堤坡表面流失，汛期降雨比較集中，堤壩內(nèi)尚無(wú)法存儲(chǔ)足夠作物生長(zhǎng)的水分及肥料，非汛期則草皮更難以從堤坡中汲取足夠的養(yǎng)分和水分，因此砂礫石及粉砂的地質(zhì)結(jié)構(gòu)也在很大程度上限制了草皮的生長(zhǎng)。

c.草皮的根系不夠發(fā)達(dá)，主要是根系較短，無(wú)法固定坡面砂石。

由于砂礫石及粉砂堤壩筑堤土料幾乎沒有黏聚力，在雨水沖刷和重力作用下細(xì)顆粒泥沙向下滑動(dòng)，而粗顆粒如礫石等則很容易向坡下滾動(dòng)，造成堤坡水土流失進(jìn)而形成雨淋溝破壞堤防整體安全。堤壩坡面上的草皮即使生長(zhǎng)良好，根系較為稠密，但因其根系較短、較細(xì)，也無(wú)力阻止較大顆粒砂石的運(yùn)動(dòng)，更無(wú)法把整個(gè)堤坡凝聚成一個(gè)整體，因而草皮護(hù)坡固土、護(hù)坡效果不佳。

d.草皮的莖葉低矮加之密度較低，無(wú)法對(duì)堤坡表面形成有效保護(hù)。

稀疏的草皮尚無(wú)法覆蓋堤坡，又加之遍地深淺不一的雨淋溝，使得洪水期多數(shù)堤防坡面幾乎處在沒有任何保護(hù)狀態(tài)下而直接暴露在洪水中，經(jīng)年累月，雨水沖刷和洪水淘刷讓原本的標(biāo)準(zhǔn)堤防損毀嚴(yán)重，給整個(gè)防洪工程體系帶來(lái)了很大的隱患。

2 紫穗槐等灌木的特點(diǎn)和運(yùn)用

從以上分析中不難發(fā)現(xiàn)，堤壩所在區(qū)域的氣候及時(shí)空水量分布等自然條件是相對(duì)固定而幾乎無(wú)法改變的，受地域和資金等客觀條件的限制，砂礫石及粉砂筑堤在今后的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)也仍然會(huì)大量存在和出現(xiàn)，要解決好此類堤防堤坡的防護(hù)問題，只有探尋一些新的防護(hù)型式和嘗試一些新的植被物種。對(duì)于新的防護(hù)物種，應(yīng)滿足以下要求:?適應(yīng)性強(qiáng)，即要具有優(yōu)秀的耐旱和耐澇性，以適應(yīng)特殊氣候和砂礫石及粉砂堤壩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);?根系發(fā)達(dá)，即稠密而發(fā)達(dá)的根系足以覆蓋并固定坡面不同大小顆粒的砂石，減少坡面水土流失;?莖葉繁茂且便于管理，繁茂的莖葉能大大降低坡面水流流速，保護(hù)大堤的沖刷安全，便于管理是由于農(nóng)村堤防段管理力量較弱，繁重的后期管理任務(wù)在實(shí)際工作中無(wú)法有效完成。

從我國(guó)現(xiàn)有護(hù)坡植物品種中按以上條件進(jìn)行篩選，我們發(fā)現(xiàn)以紫穗槐為代表的一些防風(fēng)固沙類灌木完全可以滿足要求。這些灌木在全國(guó)已廣泛應(yīng)用的有沙柳、沙地柏、踏郎、花棒以及紫穗槐等數(shù)十個(gè)品種，從普及率及實(shí)用性來(lái)看，在遼寧省實(shí)際運(yùn)用效果較好的是紫穗槐。

紫穗槐原產(chǎn)自美國(guó)，又名棉槐、椒條、棉條、穗花槐，屬豆科蝶形花亞科。紫穗槐屬多年生低矮灌木，現(xiàn)廣布于我國(guó)東北、華北、河南、華東、湖北、四川等地區(qū)，是較好的水土保持植物。紫穗槐喜光、耐寒、耐旱、耐澇、耐鹽堿、抗風(fēng)沙、抗逆性均很強(qiáng)，在荒坡、道旁、河岸、鹽堿地均可生長(zhǎng)，繁殖方式包括種子繁殖及根萌芽無(wú)性繁殖，萌芽性強(qiáng)，每叢可達(dá)20～50 根萌條，平茬后一年生萌條高達(dá)1～2m，2年開花結(jié)果，種子發(fā)芽率70%～80%。其繁殖培育方法簡(jiǎn)單多樣，除播撒種子以外，目前應(yīng)用較多的為扦插法及分株法。紫穗槐枝葉繁茂，枝條柔韌細(xì)長(zhǎng)，平滑均勻，其根部有根疣可改良土壤，枝葉對(duì)煙塵有較強(qiáng)的吸附作用。

紫穗槐等目前在遼南、遼東山區(qū)和半山區(qū)以及遼西丘陵區(qū)河流堤壩護(hù)坡中已有部分應(yīng)用，在一些水土流失較嚴(yán)重的山坡及河灘地也有栽種，效果良好。遼寧省內(nèi)京沈、沈哈等多條高速公路兩側(cè)也有種植，防護(hù)效果和生態(tài)、景觀效果都很好。

3 灌木護(hù)坡應(yīng)用建議

a.粉砂堤壩中土粒較細(xì)，可采用部分客土、撒播草籽，其上覆草墊護(hù)坡，結(jié)合扦插紫穗槐等灌木枝條的方法作堤坡生態(tài)防護(hù)。

堤壩筑成后，在堤坡以上先行覆蓋一定厚度壤土(一般20～30cm 即可)，適當(dāng)碾壓后均勻撒播草籽及拌和肥料，之后蓋上一層稻草墊作臨時(shí)防護(hù)，草墊固定好之后扦插灌木枝條，以下以紫穗槐為例進(jìn)行扦插技術(shù)說(shuō)明。秋季采條、冬儲(chǔ)，要求枝條無(wú)病蟲害、健壯。選擇1年生枝條作穗條，剪成15～20cm 插穗。春季扦插，插入土中7～8cm，株距8～10cm，行距20～25cm，每天澆一次水，保持土壤濕潤(rùn)，約一周后即有新根生長(zhǎng)，又見芽苞萌動(dòng)狀，這說(shuō)明插條成活了。此種防護(hù)型式可以在灌木生長(zhǎng)早期利用草本植物和稻草墊對(duì)土壤進(jìn)行臨時(shí)防護(hù)，又可以在灌木生長(zhǎng)中后期利用其根系的改良土壤作用加強(qiáng)草本植物的生長(zhǎng)，建設(shè)立體式生態(tài)防護(hù)。

b.砂礫石堤壩中土粒含量較少，一般可采用整株移植(含球狀土)作堤坡生態(tài)防護(hù)。

砂礫石土料中土壤含量較少，且山區(qū)客土費(fèi)用較高，不建議坡面整體客土，在灌木栽種時(shí)建議以整株移植的方式進(jìn)行，一方面可以保證成活率，另一方面也可以更快地發(fā)揮其護(hù)坡作用。灌木整株栽植密度一般為9 株/m2，行株距基本相等。

4 工程應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

a.灌木護(hù)坡由于其自然生長(zhǎng)高度要大于一般草本植物，在防汛時(shí)高水位持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，堤防發(fā)生滲漏時(shí)不容易發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn)，給防汛搶險(xiǎn)造成一定困難，因此筆者不建議在洪水歷時(shí)較長(zhǎng)的河流堤坡防護(hù)中采用灌木。

b.灌木根系較發(fā)達(dá)，在堤防未達(dá)標(biāo)且近期有整治意向的河流堤壩防護(hù)中應(yīng)慎用，避免發(fā)達(dá)的灌木根系造成堤防整修清基工作量的增加。

c.灌木繁茂的莖葉有很好的遲滯水流的作用，在保護(hù)堤防沖刷安全的同時(shí)也可降低堤前流速，一定程度上加大了河流泄流難度，因此在河寬較窄，堤坡糙率對(duì)整個(gè)河道行洪產(chǎn)生影響較大的情況下慎用灌木護(hù)坡。