植物护岸工程技术应用研究
摘要传统的护岸方式主要应用工程措施,植物护岸作为新兴的技术方式,通过在岸边滩地合理、有计划地种植植物,起到防止水土流失、消浪促淤、保护土壤、避免水土流失、固滩固岸、防浪护堤的作用,实践证明也是行之有效的。
关键词植物护岸;消浪;应用 河道堤坝侵蚀是水利工程常见的实际问题。
传统的护坡结构往往只强调河道的防洪、引水、排涝、蓄水和航运等功能,护坡结构多数采用浆砌块石或混凝土等刚性硬质材料,使河流的环境条件模式化,并使生物种类单一化,工程造价较高,而且也影响河道原有的生态功能。
近年来,在水利工程建设中,人们不仅考虑工程的经济、安全,同时也越来越重视生态建设和环境保护。
在水利工程的建设和管理中注入了环境水利的理念,如依靠植被良好的根系而使护坡具有一定的固土和抗冲能力,即植物护坡。
它主要依靠坡面植物地下根系的力学效应、茎叶的水文效应及植物的蒸腾排水效应,来提高坡面表层土的抗剪强度,抑制径流冲刷和削弱股流对坡体的影响[1—4]。
这种护坡造价低,能够改善生态环境、改变传统工程护坡的灰色效应,并有提升环境景观功能和价值的特殊功效。
1植物护岸工程的应用 1.1国外研究应用 国外在护岸技术对环境和生态影响方面研究较早,认为混凝土护岸会引起生态与环境的退化。
瑞士、德国和日本等国技术人员均提出了一些生态护岸技术。
美国以及欧洲一些国家常用的是土壤生物护岸,主要是利用植物对气候、水文、土壤等的作用来保持岸坡稳定,通过植物对坡面的有效覆盖,根系降低土壤孔隙水压来加固土层和提高抗滑能力,有时与工程技术结合进行综合保护,提高防护使用年限,主要包括植草、植树等生物方式。
国外植物护岸应用研究比较多,主要考虑植物根部对土壤加固作用,对利用植物树干枝叶护岸消浪促淤的研究较少。
北大港水库位于天津市东南部地区,水库设计库容5.0亿m3,围堤长54.511 km,坝型为均质土坝,堤坝外坡设计无防护措施。
由于筑堤土料为盐碱土,造成水库围堤坝坡几乎寸草不生,坝坡受雨水冲刷作用水土流失严重,沟壑遍布,有的雨林沟深达70 cm,直接威胁到水库围堤的安全。
1999年北大港水库深入开展了高盐碱堤坝护坡植物的筛选和应用工作。
对本地植物进行调查,选择具有潜在护坡实用价值的植物进行科学筛选,然后进行室内和野外的栽植试验,研究其固坡效果和生态效应。
经试验筛选出西伯利亚白刺作为一种较为实用的护坡植物,进行了推广应用研究,结果表明该物种的固坡效果良好,适合进一步推广。
2009年进一步开展试验研究,筛选出大滨菊、碱蓬、马蔺、金娃娃萱草和狗牙根等5种草本植物以及紫穗槐、柽柳和罗布麻等多年生灌木在水库坝坡进行种植试验,从效果来看,长势良好,适合在水库大面积种植。
这种方式可有效地保护坝坡,大大减少工程维修量,节省人力、物力、财力,降低工程维护成本,还可使坝坡绿化,美化环境,其经济效益和社会效益显著。
20世纪80年代初,珠江三角洲新会、斗门在堤外滩地上种植落羽松、水松等适生防护林防风消浪,固滩护岸,已经过历年台风暴潮的考验。
8908 号台风加暴潮袭击斗门县时,境内最大风力10级,全县289 km堤围,缺口449个,缺口长度达40 km。
灾后检查发现,凡是堤外滩种植了以水松为主的固堤防浪林的堤围都是安全的;没有栽植的防浪林的堤围,即使堤外砌石防浪,也免不了堤围缺口。
由此可见,防浪林有效地保护了堤围的安全。
据观测,10行以上的林带可以把堤外河槽 7 级的大浪削减为3级,3～5行间距为1 m左右的林带即可有效地防浪护堤。
在河岸带种植树木形成河岸防护林,其作用主要体现在:一是洪水经过河岸防护林时在防护林的阻滞作用下,流速大为减慢,减小了水流对土表面的冲刷,增加了淤泥沉积量,主干、枝叶消减了波浪对岸堤的冲刷破坏作用;二是植物的根系发达,增加了土壤抗侵蚀的机械强度,减少了河岸的崩塌和冲刷;三是根、茎、叶的生长对土壤有改良作用,增加了土壤的有机质的含量,改善了土壤的结构,增强了土壤的含水性,从而增强土壤的抗侵蚀能力。