灌木护坡应用浅析

董 军

(辽宁省水利水电勘测设计研究院 沈阳 110006)

辽宁省东部山区及西部丘陵区缺乏合适的筑堤黏土土料，用砂砾石及粉砂筑堤十分普遍。由于砂砾石及粉砂保水、肥能力较差，在广大农村堤段又不可能大量客土，因此草皮护坡生长情况往往达不到预期效果，防护效果也不好，通常洪水还未发生，堤防迎背水坡面的雨淋沟就对堤防结构稳定产生了很大的威胁。

1 现有砂砾石及粉砂堤坝护坡存在的问题及主要原因

1.1 存在问题

《堤防工程设计规范》(GB 50286—98)中规定:“堤身结构应经济实用、就地取材、便于施工”，辽宁省的地貌特点为辽中、辽北地区以平原为主，辽西则以丘陵为主，辽东与辽南则基本为山区和半山区，这一地貌特点决定了在筑堤土料选择上，辽中、辽北以黏土和粉质黏土为主，辽西以细砂及粉细砂为主(一般均采取加大堤身断面和放缓边坡的方式对其不利影响进行消减)，而辽东和辽南则以砂砾石和卵砾石为主，因此辽宁省粉土砂堤主要分布在辽西地区，而砂砾石堤防则主要分布在辽东和辽南地区。

按照传统做法，均质土堤或砂砾石堤在农村段基本均采用草皮护坡(一方面出于草皮护坡投资较少，另外一方面也更自然生态)，从多年运行经验来看，均质土堤(尤其是黏土和粉质黏土堤防)草皮护坡在养护得当的情况下，效果尚可，但在砂砾石堤防边坡上防护效果则不尽如人意。通常存在以下几个问题:ⓐ草皮生长状态差、坡面覆盖率偏低、生态效果差;ⓑ春秋风刮、夏季雨淋致使堤坡损毁严重，防风固土效果不好;ⓒ草皮高度低、扎根浅、密度不大，洪水偎堤时堤前水流流速较大，堤防的抗冲刷能力不强，防洪安全无法得到保障。

1.2 主要原因

辽宁省砂砾石及粉砂堤坝草皮护坡运行效果不佳的原因总结，可归纳为以下几点:

a.多年平均降雨量偏低且时空分布不均匀，不利于草皮生长。

辽宁省多年平均降雨量偏低，与我国南方省份尤其是长江以南省份相比明显偏低，且冬季较为漫长，适合作物生长时间较短，草本植物的茎叶基本均是冬季枯死，春季重又发芽生长，在有限的生长时间内不论是根系还是茎叶都很难有良好的发育。辽宁省降雨量时空分布差别较大，辽东南较多，最大可达900mm 以上，辽西北较少，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，在万物复苏、草本植物发芽生长的春季4～5月降雨量则非常少，雨水的时空分布特点进一步限制了草皮的生长。

b.砂砾石及粉砂堤坝涵蓄水量能力较差，不利于草皮的持续生长。

砂砾石及粉砂堤坝的筑堤土料级配一般均较差、孔隙率高，由于缺少有效的反滤措施，雨水及富含矿物质的土粒很容易从堤坡表面流失，汛期降雨比较集中，堤坝内尚无法存储足够作物生长的水分及肥料，非汛期则草皮更难以从堤坡中汲取足够的养分和水分，因此砂砾石及粉砂的地质结构也在很大程度上限制了草皮的生长。

c.草皮的根系不够发达，主要是根系较短，无法固定坡面砂石。

由于砂砾石及粉砂堤坝筑堤土料几乎没有黏聚力，在雨水冲刷和重力作用下细颗粒泥沙向下滑动，而粗颗粒如砾石等则很容易向坡下滚动，造成堤坡水土流失进而形成雨淋沟破坏堤防整体安全。堤坝坡面上的草皮即使生长良好，根系较为稠密，但因其根系较短、较细，也无力阻止较大颗粒砂石的运动，更无法把整个堤坡凝聚成一个整体，因而草皮护坡固土、护坡效果不佳。

d.草皮的茎叶低矮加之密度较低，无法对堤坡表面形成有效保护。

稀疏的草皮尚无法覆盖堤坡，又加之遍地深浅不一的雨淋沟，使得洪水期多数堤防坡面几乎处在没有任何保护状态下而直接暴露在洪水中，经年累月，雨水冲刷和洪水淘刷让原本的标准堤防损毁严重，给整个防洪工程体系带来了很大的隐患。

2 紫穗槐等灌木的特点和运用

从以上分析中不难发现，堤坝所在区域的气候及时空水量分布等自然条件是相对固定而几乎无法改变的，受地域和资金等客观条件的限制，砂砾石及粉砂筑堤在今后的很长一段时间内也仍然会大量存在和出现，要解决好此类堤防堤坡的防护问题，只有探寻一些新的防护型式和尝试一些新的植被物种。对于新的防护物种，应满足以下要求:ⓐ适应性强，即要具有优秀的耐旱和耐涝性，以适应特殊气候和砂砾石及粉砂堤坝的结构特点;ⓑ根系发达，即稠密而发达的根系足以覆盖并固定坡面不同大小颗粒的砂石，减少坡面水土流失;ⓒ茎叶繁茂且便于管理，繁茂的茎叶能大大降低坡面水流流速，保护大堤的冲刷安全，便于管理是由于农村堤防段管理力量较弱，繁重的后期管理任务在实际工作中无法有效完成。

从我国现有护坡植物品种中按以上条件进行筛选，我们发现以紫穗槐为代表的一些防风固沙类灌木完全可以满足要求。这些灌木在全国已广泛应用的有沙柳、沙地柏、踏郎、花棒以及紫穗槐等数十个品种，从普及率及实用性来看，在辽宁省实际运用效果较好的是紫穗槐。

紫穗槐原产自美国，又名棉槐、椒条、棉条、穗花槐，属豆科蝶形花亚科。紫穗槐属多年生低矮灌木，现广布于我国东北、华北、河南、华东、湖北、四川等地区，是较好的水土保持植物。紫穗槐喜光、耐寒、耐旱、耐涝、耐盐碱、抗风沙、抗逆性均很强，在荒坡、道旁、河岸、盐碱地均可生长，繁殖方式包括种子繁殖及根萌芽无性繁殖，萌芽性强，每丛可达20～50 根萌条，平茬后一年生萌条高达1～2m，2年开花结果，种子发芽率70%～80%。其繁殖培育方法简单多样，除播撒种子以外，目前应用较多的为扦插法及分株法。紫穗槐枝叶繁茂，枝条柔韧细长，平滑均匀，其根部有根疣可改良土壤，枝叶对烟尘有较强的吸附作用。

紫穗槐等目前在辽南、辽东山区和半山区以及辽西丘陵区河流堤坝护坡中已有部分应用，在一些水土流失较严重的山坡及河滩地也有栽种，效果良好。辽宁省内京沈、沈哈等多条高速公路两侧也有种植，防护效果和生态、景观效果都很好。

3 灌木护坡应用建议

a.粉砂堤坝中土粒较细，可采用部分客土、撒播草籽，其上覆草垫护坡，结合扦插紫穗槐等灌木枝条的方法作堤坡生态防护。

堤坝筑成后，在堤坡以上先行覆盖一定厚度壤土(一般20～30cm 即可)，适当碾压后均匀撒播草籽及拌和肥料，之后盖上一层稻草垫作临时防护，草垫固定好之后扦插灌木枝条，以下以紫穗槐为例进行扦插技术说明。秋季采条、冬储，要求枝条无病虫害、健壮。选择1年生枝条作穗条，剪成15～20cm 插穗。春季扦插，插入土中7～8cm，株距8～10cm，行距20～25cm，每天浇一次水，保持土壤湿润，约一周后即有新根生长，又见芽苞萌动状，这说明插条成活了。此种防护型式可以在灌木生长早期利用草本植物和稻草垫对土壤进行临时防护，又可以在灌木生长中后期利用其根系的改良土壤作用加强草本植物的生长，建设立体式生态防护。

b.砂砾石堤坝中土粒含量较少，一般可采用整株移植(含球状土)作堤坡生态防护。

砂砾石土料中土壤含量较少，且山区客土费用较高，不建议坡面整体客土，在灌木栽种时建议以整株移植的方式进行，一方面可以保证成活率，另一方面也可以更快地发挥其护坡作用。灌木整株栽植密度一般为9 株/m2，行株距基本相等。

4 工程应用中的注意事项

a.灌木护坡由于其自然生长高度要大于一般草本植物，在防汛时高水位持续时间较长，堤防发生渗漏时不容易发现渗漏点，给防汛抢险造成一定困难，因此笔者不建议在洪水历时较长的河流堤坡防护中采用灌木。

b.灌木根系较发达，在堤防未达标且近期有整治意向的河流堤坝防护中应慎用，避免发达的灌木根系造成堤防整修清基工作量的增加。

c.灌木繁茂的茎叶有很好的迟滞水流的作用，在保护堤防冲刷安全的同时也可降低堤前流速，一定程度上加大了河流泄流难度，因此在河宽较窄，堤坡糙率对整个河道行洪产生影响较大的情况下慎用灌木护坡。