河道堤防工程的侵蚀因素及生物防护

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河道堤防工程的侵蚀因素及生物防护

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 1327 0


河道的堤防工程,在水流、风吹等自然力和人类活动诸多因素作用下,常被侵蚀,造成水沟浪窝水土流失,影响了工程的完整,更降低了工程的强度,对防洪极为不利。因此,对河道堤坝侵蚀因素进行探讨和研究,采取有效的防护措施,维护工程完整,是工程管理工作一项重要工作。

  1、河道堤坝的侵蚀因素

  河道:大堤的设计边坡大都为1:2.5或1:3。土的侵蚀大都发生在堤顶和坡上,据分析研究,工程表层土质不好和裸露面积大,是土壤遭受侵蚀的重要因素,雨滴冲击和地表径流以及风吹、冻融等是工程表土不稳固的诱发因素。引起工程坡面侵蚀和土壤流失,这常是多种因素互相作用的结果。

  1.1 坡度:河坝的边坡稳定与否,在于土体内部所受的剪切力是否超过了它的抗剪强度,如大于抗剪强度,则引起土体滑落。其原因:一是剪切力的增加,二是土体本身抗剪切强度的降低。在内部因素不变的条件下,如果坡面越陡,雨水的径流速度越大,坡面越长,聚积的径流就越大,土壤越易被侵蚀。

  1.2 土壤:湖西河道大堤多为沙壤土,表面没有用粘结力较大的粘土包边盖顶,因而容易遭受侵蚀;草皮生长较差、表土裸露大,另外,随着时间的推移,风化及植物生长腐植质增多的情况下,土的性质也会发生变化,团粒间的粘聚力就衰减,耐蚀性能就越发降低。

  1.3 气候:湖西地区地处北温带,属季风气候,冬天寒冷,土壤在冬季冻胀,春季融化,周期冻融条件下,极易引起重力侵蚀和土壤流失。大堤坡向不同,土壤侵蚀量也有差异,朝阳面冬季土壤结冰层薄、化冻早、草皮返青快,生长季节光照充足,长势旺盛,覆盖坡面密集,土壤侵蚀量少。相反,背阳坡面冬季土壤结冰厚、春季化冻晚、草皮返青慢,生长季节光照不够充足,长势不如朝阳面,覆盖率低,春季风蚀、夏季降雨侵蚀均较严重。

  1.4 降雨与植被:当雨水直接降到表层土时,雨滴的力量起着打压、填充及飞溅的作用,而打压是把表层土搅乱,径流则把土壤带走,成为表土流失的主要方式。草皮具有覆盖、缓冲水滴冲击,根据酸质土壤团粒的功能,草皮覆盖率较高的坡面,具有较大的保水能力,起着涵养水源、阻滞地表径流、防止水土流失的主要作用。有关实验证实,在雨水打压受到阻碍的区域,其泥土流失量只有裸露地的1/100-1/200。

  1.5 风:河道大堤高于周围地面,表土遭风蚀严重。风是仅次于降雨导致土壤流失的诱发因素,特别是冬春季节,土壤干旱,含水量较低,加上草类枯萎,据观测,在3m/s的风速,散离的表土会全部被吹离。表土的运动方式:一是沿表面滑动,二是跳跃运动,三是浮游运动。若堤肩两侧各有0.5-1.0m的宽带草皮,每年可滞留约5-10Lm厚的或更多的表土,可见生物防护对稳定土壤不被侵蚀起着良好的作用。

  1.6 防蚀措施:保护表土的办法,概括起来可分为工程处理法和生物保护法。生物保护法中植草防护工程是最广泛的一种,草皮在工程表面覆盖率高的,土壤遭受侵蚀的可能性就大大减少。

  2、河道堤防工程的生物防护

  河道堤防应用生物防护,有着悠久的历史,从宋朝开始就有在堤外植树,防浪固堤的记载,到了明代刘天和总结堤岸植柳经验,制订了植柳方法,即:卧柳、低柳、偏柳、浮柳、慢柳、高柳。根据临河防浪“背河取材”的原则,植树植草、绿化堤防,取得了很大的成绩。特别是黄河大堤在这方面,更是提供了成功的经验。

复合土工膜是在薄膜的一侧或两侧经过烘箱远红外加热,把土工布和土工膜经导辊压到一起形成复合土工膜。随着生产工艺的提高,还有一种流延法做复合土工膜的工艺。其形式有一布一膜、二布一膜、两膜一布等。土工布作为土工膜的保护层,使保护防渗层不受损坏。为减少紫外线照射,增加抗老化性能,最好采用埋入法铺设。施工中,首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面,然后再铺设土工膜。土工膜不要绷得太紧,两端埋入土体部分呈波纹状,最后在所铺的土工膜上用细砂或粘土铺一层10cm左右过渡层。砌上20-30cm块石(或砼预制块)作防冲保护层。施工时,应尽力避免石块直接砸在土工膜上,最好是边铺膜边进行保护层的施工。复合土工膜与周边结构物连接应采用膨胀螺栓和钢板压条锚固,连接部位要涂刷乳化沥青(厚2mm)粘接,以防该处发生渗漏。

  多年来,就黄河的情况看堤防以种植葛巴草为主、铁板芽等其它草类配合,固土防冲作用显著。但是,由于不能适时复新,原有草皮自然老化、退化,牛、羊破坏等致使草皮覆盖率大大降低。有些地段,高杆杂草丛生,生物防护作用减小,加之排水设施不够完善,每年的雨季出现水沟浪窝较多,工程遭受破坏严重,严重影响工程的完整和抗洪能力,增加了工程维修费用。有无草皮防护工程,其土方流失量差异很大。从实际情况来看,凡草皮覆盖率较高、生长旺盛的堤段,较少出现水土流失。而一些无草皮覆盖或覆盖率低、草皮生长差的地段,集中降雨时往往会有大量水土流失,形成较大的水沟浪窝。

  生物防护不仅有较好的经济效益、生态效益和社会效益,而且大大改变了工程面积,绿化、美化了工程,改善了环境,改善了小气候,为当地城乡居民提供了游览休息的良好的活动场所。如东明的黄河公园就是这样。

  在湖西地区,河道堤防的防护,也多是采取生物防护的方法,一般都是乔灌结合,灌木丛中再种草。这里所指的灌木,主要是簸箕柳、紫穗槐等条编所需的原料,因此,经济效益相当好,当然对工程的防护效果也是不错的。在太长的堤防上,都采取工程措施,是不经济的(险工段除外),在管理组织健全的情况下,切实搞好生物防护,对保障堤防完整,提高抗洪能力,是完全必要和可行的。


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