植物措施防治排水渠道沖刷的應(yīng)用

焦紹光，耿海成，趙曉龍

(1.密山市集賢灌區(qū)水利水?？傉井?dāng)壁鎮(zhèn)分站，黑龍江密山158300;2.密山市富密灌區(qū)水利水?？傉具B珠山分站，黑龍江密山158300;3.密山市富密灌區(qū)水利水?？傉荆邶埥苌?58300)

地面坡度較大的排水渠道一般以不沖流速設(shè)計渠道的縱向比降，超出渠道縱向比降設(shè)計的落差用跌水銜接，但由于構(gòu)筑物投資大配套速度較慢，跌水工程不能同步修建，排水渠道實際運行縱向比降的高度為全部落差。縱向比降變陡，排水流速大于不沖流速，造成渠道嚴(yán)重沖刷，出現(xiàn)渠道彎曲，下游和承泄區(qū)淤積抬高渠底，排水出槽淹地現(xiàn)象，也產(chǎn)生了大量的水土流失。密山市湖濱澇區(qū)興凱湖Ⅱ排干采用植物措施，利用植物根系的固土功能和植物枝葉的覆蓋作用，防治渠道沖刷取得了一定效果，現(xiàn)介紹給大家，供參考。

1 基本情況

興凱湖Ⅱ排干位于密山市湖濱澇區(qū)南部興凱湖鄉(xiāng)境內(nèi)，西北～東南走向，總長12.5 km，地面高差23.8 m，排水面積9.3 km2，20 a一遇設(shè)計排水量為30 m3/s，承泄區(qū)為大興凱湖;渠道平均底寬11 m，平均渠深1.8 m，邊坡1∶1.5，平均設(shè)計縱向比降1/1 025，設(shè)計高差12.20 m，超出設(shè)計高差部分?jǐn)M建7處跌水銜接，總跌差11.20 m。1987年完成土方工程，配套的跌水工程沒有修建，渠道實際運行平均比降為1/550左右，個別陡段為1/200～1/300，大大超過渠道不沖流速允許比降，使渠道嚴(yán)重沖刷。到2005年，渠道沖刷段長度已達(dá)到總長度的80%，渠道平均下切1.55 m，沖刷堤岸最大寬度32 m，侵蝕農(nóng)田3.8 hm2，2處農(nóng)橋因渠底沖刷基礎(chǔ)埋深變潛產(chǎn)生凍拔破壞重修。渠道的沖刷嚴(yán)重破壞了土地資源，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失和水土流失。2005年，澇區(qū)管理單位采用植物措施，對興凱湖Ⅱ排干進(jìn)行了防沖整治，收到了較好的效果。

2 植物措施防治渠道沖刷的機(jī)理

植物措施防治渠道沖刷是通過植物根系的固土功能和植物枝葉的覆蓋作用體現(xiàn)的。固土功能是利用根系的機(jī)械效用和水文效用減弱侵蝕力或增強(qiáng)抗侵蝕力而保持土壤。植物的機(jī)械效應(yīng)主要是通過淺根的加筋作用和深根的錨固作用增加土壤的抗侵蝕能力和抗滑作用;覆蓋作用是利用植物的徑、葉對渠道表面的覆蓋，使水流不能直接沖刷土壤和枝條分散水流消減水流沖刷渠道表面的動能，防止或減緩水流對渠道的沖刷。

3 植物措施防治渠道沖刷的施工

3.1 植物選擇

護(hù)坡植物應(yīng)選擇生長速度快，適應(yīng)貧脊土壤、根系發(fā)達(dá)、經(jīng)濟(jì)價值好的草本植物或小型灌木植物?？刹捎梅N草或灌木單種植物護(hù)坡，也可以草、灌結(jié)合護(hù)坡。適宜護(hù)坡的草種有堿蒿草、蘆葦、老芒麥、小葉樟等，護(hù)坡灌木有紫穗槐、杞柳、粉枝柳、細(xì)葉蒿柳、沙棘、胡枝子等。興凱湖Ⅱ排干栽種的樹種為紫穗槐和杞柳，草本植物自然生長。杞柳要選擇根系發(fā)達(dá)3枝以上的整墩苗木栽種。

3.2 栽種方法

興凱湖Ⅱ排干采用灌木護(hù)坡模式。在排水渠道內(nèi)坡正常水位以下(相當(dāng)1 a一遇)的坡面和溝底栽種杞苗，株(穴)行距(坡面)1.0×1.0 m;常水位以上栽種紫穗槐，株(穴)行距(坡面)1.0×1.0 m。紫穗槐和杞柳均采用窄縫栽植，不做造林整地，避免整地時破壞渠道表面，降低土壤的抗沖能力;杞柳植苗深度超過苗木正常埋深10 cm，提高苗木的抗沖能力;紫穗槐每穴栽種3株，增加造林密度。

3.3 局部沖刷處理

對沖刷嚴(yán)重的渠段正常水位以下要進(jìn)行局部防沖處理。造林完成后，用編織袋裝土覆蓋，厚度10～15 cm，苗木在編織袋縫隙中伸出;局部沖刷形成的陡岸暫不削坡，待渠道底部穩(wěn)定后再削坡和栽種植物;對沖刷嚴(yán)重一次性治理達(dá)不到要求的渠段要逐年完成。

4 管護(hù)

栽種后第二年開始，根據(jù)植物的生長狀況每年或兩年在秋季植物落葉后平茬(割枝)一次，促進(jìn)多發(fā)枝條和串根，減小排水渠道糙率;加強(qiáng)管護(hù)，防止農(nóng)田焚燒秸稈跑火燒毀樹木和牛、羊踩踏啃食;對新沖刷的渠段要及時補修。

5 結(jié)論與建議

5.1 植物措施防治排水渠道沖刷可滿足排水設(shè)計流量要求

在排水渠道內(nèi)栽種植物，增加了渠道的糙率，增加值一般在0.002～0.005，減少了排水流量;渠道是在未修建或少修建跌水條件下采取植物措施防治沖刷的，在植物措施未全部發(fā)揮效益前，渠道都有一定的沖刷和下切，縱向比降變陡，排水流量增加。經(jīng)湖濱澇區(qū)興凱湖Ⅱ排干采用植物措施治理后，糙率減少的流量與縱向比降變陡增加的流量比較，增加的流量遠(yuǎn)大于減少的流量。

5.2 防治效果明顯

湖濱澇區(qū)興凱湖Ⅱ排干經(jīng)過5 a的植物措施治理取得較明顯的效果，渠道完好段達(dá)到90%以上，渠道沖刷現(xiàn)象基本得到控制，每年減少水土流失0.9萬m3左右。

5.3 建議

在地面坡度較陡的渠段修建永久或半永久性跌水，工程和植物措施共同使用，防治排水渠道沖刷的效果會更好;新建排水渠道采用植物措施防止沖刷的，設(shè)計時應(yīng)按植物生長后渠道的糙率取值。

[1]葉碎高，趙聚國，應(yīng)聰惠，等.河道植物護(hù)坡及水土流失觀測[J].黑龍江水專學(xué)報，2007，34(4):9 －12.

[2]賽皮丁，買買提江，李青.河道水利工程的生態(tài)型護(hù)坡實踐研究[J].科技促進(jìn)發(fā)展，2009(09).