香根草雙層加筋復(fù)合植被柔性板塊技術(shù)在三峽庫區(qū)消落帶防護(hù)工程中的應(yīng)用

鄧 斌 陳邦群 鄭巍偉 朱道清 阮道紅 鄭 焱 徐長鋒 賈代貴

（1.湖北秭歸縣環(huán)境保護(hù)局 秭歸 443000；2.宜昌大地園林工程有限公司 宜昌 443000）

水庫的水位漲落帶，又稱為消落帶，是指由于季節(jié)性水位漲落使水庫周邊被淹沒土地露出水面的一段特殊區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，三峽庫區(qū)正常運(yùn)行后，在海拔145～175m的庫區(qū)兩岸，形成水位漲落幅度高達(dá)30m、面積400多km2的水庫消落帶濕地，易造成滑坡、溜坍，防護(hù)難度大，治理十分困難。

三峽水庫消落帶環(huán)境保護(hù)工程是長江航道水土保持十分重要的工程難題之一，目前采用的護(hù)坡方法有混凝土護(hù)坡、漿砌片石與干砌片石護(hù)坡、骨架護(hù)坡等多種方式。這些方法均能起到一定的工程防護(hù)效果，但普遍存在造價(jià)高，施工難度大，不易大面積推廣等缺陷，尤其是上述方法均是單一的工程防護(hù)，沒有環(huán)保綠化的生物防護(hù)作用。因此，三峽庫區(qū)建立消落帶濕地系統(tǒng)保護(hù)區(qū)，探索生態(tài)防護(hù)建設(shè)的有效措施，這對三峽水庫和長江中下游地區(qū)的生態(tài)與環(huán)境安全，具有十分重要的意義，采用生態(tài)防護(hù)進(jìn)行消落帶的治理，可達(dá)到一勞永逸的效果。

1 香根草雙層加筋復(fù)合植被柔性板塊技術(shù)

1.1 復(fù)合植被柔性板塊技術(shù)作用機(jī)理

單株植物在遭洪水沖刷時(shí)容易被水流沖走，使消落帶護(hù)岸產(chǎn)生逐漸流失破壞，香根草雙層加筋復(fù)合植被柔性板塊消落帶生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)引入“植物加筋”的概念，采用網(wǎng)狀加筋材料對植物群落進(jìn)行加筋處理，使其莖部與根部相互連鎖，通過植物莖與根的生物錨固作用，形成整體式的雙層網(wǎng)狀立體防護(hù)柔性板塊結(jié)構(gòu)，有效防止水流的浸蝕與沖刷破壞。由于香根草雙層加筋復(fù)合植被柔性板塊不會產(chǎn)生硬性變形與破壞，對消落帶能起到永久有效的柔性防護(hù)。

1.2 植物加筋結(jié)構(gòu)方式

（1）使用加筋網(wǎng)對地被植物根須進(jìn)行加筋，地被植物采用狗牙根、百喜草、水花生等品種，成千上萬的植物根系與加筋網(wǎng)相互連鎖在一起，形成消落帶柔性生物防護(hù)的根系板塊，起到表面快速防護(hù)的功能，形成“先鋒根系加筋板塊”；同時(shí)對坡表土壤也起到了淺層的加筋作用，增強(qiáng)了防護(hù)層的抗張強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，限制因沖蝕而引起的“逐漸破壞”現(xiàn)象的擴(kuò)展，最終限制坡表出現(xiàn)細(xì)溝侵蝕和淺層滑動(dòng)的發(fā)生。

地被植物的生長高度大部分為20～30cm，根系深度30cm左右。

（2）采用加筋網(wǎng)材料對具有一定高度的植物香根草的莖部進(jìn)行加筋，隨著香根草的生長與分蘗，植物莖部與加筋網(wǎng)相互連鎖在一起，在消落帶表面形成一個(gè)整體的加筋植物連鎖體系，稱之為“莖部加筋板塊”，加之香根草長根系的生物鉚釘作用，最終形成香根草雙層加筋復(fù)合植被錨固層，這種香根草雙層加筋復(fù)合植被消落帶生態(tài)防護(hù)體系，對消落帶起到深層防護(hù)的作用。

香根草的生長高度一般為150～180cm，根系深度300～500cm左右。

1.3 生態(tài)防護(hù)品種的選擇與植物耐水淹性能［1］

對于生態(tài)防護(hù)植物，一般要求具有優(yōu)異的耐水淹性能。香根草在水下淹沒長達(dá)4個(gè)多月后可恢復(fù)生長，具有優(yōu)異的耐水淹性能；百喜草具有較強(qiáng)的耐寒與耐水性能，耐陰性也較強(qiáng)；狗牙根匍匐莖發(fā)達(dá)，生命力極強(qiáng)；疏花水柏枝等水生植物品種耐水性能也較強(qiáng)。因此，香根草、狗牙根、百喜草、耐水淹灌木疏花水柏枝等植物為主要選擇品種，輔以其他植物作為先鋒防護(hù)品種，可以達(dá)到快速防護(hù)與長期防護(hù)相結(jié)合的目的。

2 香根草雙層加筋復(fù)合植被柔性板塊關(guān)鍵技術(shù)

（1）香根草雙層加筋柔性板塊技術(shù)的使用。通過對植物的莖部與根部的加筋作用，在消落帶表面形成有效的柔性防護(hù)板塊，在地上與地下形成兩道整體性極強(qiáng)的網(wǎng)狀防護(hù)板塊，并通過植物的根系錨固作用緊密地結(jié)合在一起，形成復(fù)合植被加筋體系，可極大地提高抗沖刷能力，防止產(chǎn)生水土流失破壞，對消落帶最終起到永久的生態(tài)防護(hù)功能。

（2）采用香根草容器苗技術(shù)，提前培育香根草容器苗，以空間換時(shí)間，讓植物提前生長，在消落帶水位下降后及時(shí)種植，在有限的生長時(shí)間內(nèi)提高植物的耐水淹能力。

長江三峽消落帶水位回落到145m高程一般在每年的6月10日左右，而開始蓄水時(shí)間是8月底，能供植物生長的時(shí)間只有短短的2個(gè)月時(shí)間，如不采用香根草容器苗技術(shù)手段，種植的植物難于成活。

3 香根草雙層加筋復(fù)合植被柔性板塊的技術(shù)特點(diǎn)

（1）施工簡便快捷，具有永久的生態(tài)防護(hù)功能。

（2）復(fù)合植被柔性板塊結(jié)構(gòu)極大地提高了抗沖刷能力，防止產(chǎn)生水土流失破壞，具有良好的固土與防沖刷效果。

（3）屬于柔性結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)坡面變形，與傳統(tǒng)的拱形骨架、菱形格構(gòu)相比，整體性更強(qiáng)，不會出現(xiàn)沉降、斷裂等現(xiàn)象。

（4）既有工程防護(hù)的功能，又可進(jìn)行生物種植，不影響坡面綠化種植，植被形成后可覆蓋全部坡面，安全、自然、美觀。植物根系與柔性護(hù)墊相互糾結(jié)在一起最終形成一個(gè)柔性生物護(hù)墊，完全適應(yīng)消落帶的漲落特性又不會產(chǎn)生坡面破壞，達(dá)到對消落帶的生物防護(hù)功能，后期不需人工維護(hù)。

加筋香根草復(fù)合植被消落帶生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)簡便易行，施工不需專用機(jī)具，適用面廣，在消落帶生態(tài)防護(hù)領(lǐng)域具有極大的推廣前景。

4 施工工藝

（1）消落帶坡面清理。清除大的石塊、樹根等雜物，要求坡面平整順暢。

（2）安裝防沖刷網(wǎng)墊?？v向搭接5～10cm，橫向搭接10～20cm，采用30cm長木樁固定，固定間距1.0～1.5m，梅花型布置。網(wǎng)墊上覆蓋2～3cm的種植土，以看不到網(wǎng)墊為宜。

（3）人工種植香根草、香根草容器苗，種植間距30～50cm［2］。

（4）安裝加筋網(wǎng)，縱向搭接5～10cm，橫向搭接5～10cm，采用木樁或直徑12mm長30～40 cm的L型螺紋鋼釘固定，固定間距1.0～1.5m。

（5）機(jī)械噴播狗牙根、百喜草等混合草種。采用專用的液壓噴播機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行植被建植噴播，將綠化混合基材和混合植被種噴射于坡面。該種方式中添加的粘合劑可更有效地保證噴播的混合植被種貼緊坡面與土壤，并且播種均勻，不易流失，避免了人工撒播的盲區(qū)，有利于植被的萌發(fā)和生長。

（6）采用專用養(yǎng)護(hù)船對消落帶進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。

5 三峽消落帶生態(tài)防護(hù)應(yīng)用與效果

香根草雙層加筋復(fù)合植被柔性板塊技術(shù)首次應(yīng)用地點(diǎn)為三峽庫區(qū)長江北岸秭歸縣香溪河口，是秭歸縣進(jìn)行的消落帶生態(tài)防護(hù)的試驗(yàn)區(qū)，生態(tài)治理面積達(dá)3.4萬m2。試驗(yàn)選擇了多個(gè)品種的耐水淹植物進(jìn)行消落帶邊坡生態(tài)防護(hù)試驗(yàn)研究，總體上分為四大試驗(yàn)區(qū)域，這次較大規(guī)模的試驗(yàn)研究，其技術(shù)特點(diǎn)就是以生態(tài)防護(hù)為主，改變了傳統(tǒng)的以工程防護(hù)手段治理的特點(diǎn)，力爭在耐水淹植物應(yīng)用及生態(tài)防護(hù)形式的研究方面有新的突破。

項(xiàng)目于2012年4月開工實(shí)施，2012年6月初長江水位降至145m高程，2012年6月底完成了全部生態(tài)防護(hù)項(xiàng)目，7月初經(jīng)歷第一次洪峰考驗(yàn)，水位先后漲到163m的高位，并長時(shí)間停留在158m的高程，8月下旬水位回落到146m，植物經(jīng)受了較長時(shí)間的水淹考驗(yàn)，種植的香根草與狗牙根成活率較高，其他非實(shí)驗(yàn)物種耐水淹性能差，防沖刷能力也不強(qiáng)。2012年8月底三峽水庫開始儲水，水位由146m高程連續(xù)上漲，到10月下旬水位上漲到174～175m高程，并于11月、12月保持2個(gè)月的174～175m高水位運(yùn)行，上漲水位高度落差為30m。植物處于長江175m水位、最大落差為30m的消落環(huán)境中考驗(yàn)。

2013年1月水位開始緩慢下降，當(dāng)月水位下降3m，2月下降5m，3月下降3.3m，到2013年4月水位下降到160m，4個(gè)月水位共下降15m。隨著4月份溫度上升、水位下降，消落區(qū)逐步露出水面，植物開始復(fù)蘇成活。水位163m以上植物成活較好的是香根草與狗牙根，163m水位以下復(fù)活較好的是狗牙根。由此可見，在水下浸泡半年之久的香根草與狗牙根有著旺盛的生命力，其與邊坡結(jié)合整體性好，邊坡穩(wěn)定，生態(tài)恢復(fù)效果好，達(dá)到了消落帶生態(tài)治理的目的。香根草加筋結(jié)構(gòu)及防護(hù)效果見圖1，圖2。

圖1 淹沒后的香根草加筋結(jié)構(gòu)

圖2 第2年退水后植物復(fù)蘇消落帶防護(hù)效果

6 結(jié)語

消落帶生態(tài)防護(hù)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)復(fù)合植被柔性板塊中的香根草、狗牙根植物，在經(jīng)受近半年多江水淹沒后又萌發(fā)新芽，成活率較高，顯示出其優(yōu)異的耐淹性與防護(hù)整體性，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)植物成活返青標(biāo)志著三峽消落帶生態(tài)防護(hù)治理取得了成功。

三峽庫區(qū)消落帶生態(tài)防護(hù)技術(shù)的實(shí)施，將改善三峽庫區(qū)消落帶的生態(tài)環(huán)境，提升長江兩岸生態(tài)景觀效果。香根草雙層加筋復(fù)合植被柔性板塊技術(shù)的成功應(yīng)用，為三峽庫區(qū)消落帶的生態(tài)治理提供了新的途徑。

［1］（澳）Truong Paul，夏漢平，（越）Van Tran Tan，（荷）Pinners Elise.香根草系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)參考手冊［M］.廣州：廣東科技出版社，2008.

［2］夏漢平，劉世忠，敖惠修.優(yōu)良水土保持植物與坡地復(fù)合農(nóng)林業(yè)［M］.北京：氣象出版社，2011.