灌木護坡應(yīng)用淺析

董 軍

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院 沈陽 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，因此草皮護坡生長情況往往達不到預(yù)期效果，防護效果也不好，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坡存在的問題及主要原因

1.1 存在問題

《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB 50286—98)中規(guī)定:“堤身結(jié)構(gòu)應(yīng)經(jīng)濟實用、就地取材、便于施工”，遼寧省的地貌特點為遼中、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，遼西以細砂及粉細砂為主(一般均采取加大堤身斷面和放緩邊坡的方式對其不利影響進行消減)，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坡(一方面出于草皮護坡投資較少，另外一方面也更自然生態(tài))，從多年運行經(jīng)驗來看，均質(zhì)土堤(尤其是黏土和粉質(zhì)黏土堤防)草皮護坡在養(yǎng)護得當?shù)那闆r下，效果尚可，但在砂礫石堤防邊坡上防護效果則不盡如人意。通常存在以下幾個問題:?草皮生長狀態(tài)差、坡面覆蓋率偏低、生態(tài)效果差;?春秋風刮、夏季雨淋致使堤坡?lián)p毀嚴重，防風固土效果不好;?草皮高度低、扎根淺、密度不大，洪水偎堤時堤前水流流速較大，堤防的抗沖刷能力不強，防洪安全無法得到保障。

1.2 主要原因

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

a.多年平均降雨量偏低且時空分布不均勻，不利于草皮生長。

遼寧省多年平均降雨量偏低，與我國南方省份尤其是長江以南省份相比明顯偏低，且冬季較為漫長，適合作物生長時間較短，草本植物的莖葉基本均是冬季枯死，春季重又發(fā)芽生長，在有限的生長時間內(nèi)不論是根系還是莖葉都很難有良好的發(fā)育。遼寧省降雨量時空分布差別較大，遼東南較多，最大可達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，在萬物復(fù)蘇、草本植物發(fā)芽生長的春季4～5月降雨量則非常少，雨水的時空分布特點進一步限制了草皮的生長。

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。

砂礫石及粉砂堤壩的筑堤土料級配一般均較差、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)尚無法存儲足夠作物生長的水分及肥料，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。

c.草皮的根系不夠發(fā)達，主要是根系較短，無法固定坡面砂石。

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顆粒泥沙向下滑動，而粗顆粒如礫石等則很容易向坡下滾動，造成堤坡水土流失進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良好，根系較為稠密，但因其根系較短、較細，也無力阻止較大顆粒砂石的運動，更無法把整個堤坡凝聚成一個整體，因而草皮護坡固土、護坡效果不佳。

d.草皮的莖葉低矮加之密度較低，無法對堤坡表面形成有效保護。

稀疏的草皮尚無法覆蓋堤坡，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準堤防損毀嚴重，給整個防洪工程體系帶來了很大的隱患。

2 紫穗槐等灌木的特點和運用

從以上分析中不難發(fā)現(xiàn)，堤壩所在區(qū)域的氣候及時空水量分布等自然條件是相對固定而幾乎無法改變的，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一段時間內(nèi)也仍然會大量存在和出現(xiàn)，要解決好此類堤防堤坡的防護問題，只有探尋一些新的防護型式和嘗試一些新的植被物種。對于新的防護物種，應(yīng)滿足以下要求:?適應(yīng)性強，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;?根系發(fā)達，即稠密而發(fā)達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)在實際工作中無法有效完成。

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

紫穗槐原產(chǎn)自美國，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、抗風沙、抗逆性均很強，在荒坡、道旁、河岸、鹽堿地均可生長，繁殖方式包括種子繁殖及根萌芽無性繁殖，萌芽性強，每叢可達20～50 根萌條，平茬后一年生萌條高達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，枝條柔韌細長，平滑均勻，其根部有根疣可改良土壤，枝葉對煙塵有較強的吸附作用。

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)河流堤壩護坡中已有部分應(yīng)用，在一些水土流失較嚴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，防護效果和生態(tài)、景觀效果都很好。

3 灌木護坡應(yīng)用建議

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

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防護，草墊固定好之后扦插灌木枝條，以下以紫穗槐為例進行扦插技術(shù)說明。秋季采條、冬儲，要求枝條無病蟲害、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，約一周后即有新根生長，又見芽苞萌動狀，這說明插條成活了。此種防護型式可以在灌木生長早期利用草本植物和稻草墊對土壤進行臨時防護，又可以在灌木生長中后期利用其根系的改良土壤作用加強草本植物的生長，建設(shè)立體式生態(tài)防護。

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。

砂礫石土料中土壤含量較少，且山區(qū)客土費用較高，不建議坡面整體客土，在灌木栽種時建議以整株移植的方式進行，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

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

b.灌木根系較發(fā)達，在堤防未達標且近期有整治意向的河流堤壩防護中應(yīng)慎用，避免發(fā)達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，在保護堤防沖刷安全的同時也可降低堤前流速，一定程度上加大了河流泄流難度，因此在河寬較窄，堤坡糙率對整個河道行洪產(chǎn)生影響較大的情況下慎用灌木護坡。