寒區(qū)堤防砂土岸坡生態(tài)護(hù)坡技術(shù)研究

蔡 忍 ，張桂榮，何 寧，李登華，何 斌，姚明帥

(1. 南京水利科學(xué)研究院 水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京，210029；2. 河海大學(xué)，江蘇南京 210098)

隨著對(duì)水利生態(tài)問題的日益重視，以及對(duì)破壞周圍生態(tài)環(huán)境的傳統(tǒng)硬岸斜坡缺陷的逐步認(rèn)識(shí)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了生態(tài)護(hù)坡（岸）的概念。但是，岸坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)也有不足之處，植被的生長(zhǎng)需要一定的周期，初期難以達(dá)到預(yù)期的護(hù)坡效果；并且，植被生長(zhǎng)需要與之相適宜的土體氣候條件，需要進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)。為此，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)通常需與其他工程措施相結(jié)合，按照工程措施的不同，生態(tài)護(hù)坡構(gòu)建技術(shù)主要圍繞以下3個(gè)方面進(jìn)行：①與傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)的結(jié)合；②與土工合成材料的結(jié)合；③在基質(zhì)研發(fā)和施工方式的創(chuàng)新。這3個(gè)技術(shù)方向不同程度上將生態(tài)的理念引入到岸坡防護(hù)中，充分發(fā)揮植被的固土護(hù)坡以及防沖刷功效。

在滿足岸坡防護(hù)要求的情況下，植被護(hù)坡是首選的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。但是，植被護(hù)坡在草籽生根發(fā)芽時(shí)期，植被及其根系尚未發(fā)揮其固土護(hù)坡效應(yīng)，當(dāng)邊坡受到降雨侵蝕時(shí)，如若沒有其他防護(hù)措施，邊坡表層土壤和草籽容易受到侵蝕。針對(duì)這一問題，Theisen[1]系統(tǒng)討論了加筋生態(tài)護(hù)坡的理論依據(jù)、應(yīng)用效果和前景，指出其可以保護(hù)種子及幼苗發(fā)育，加固植物根系和土壤，控制土壤侵蝕，較傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)大為改善。胡玉植等[2]通過室內(nèi)水槽試驗(yàn)，研究了不同加筋草皮方式的抗侵蝕性能。王連新[3]論述了土工網(wǎng)復(fù)合植被護(hù)坡在三峽工程中的應(yīng)用。肖成志等[4-6]利用室內(nèi)外邊坡模型正交試驗(yàn)法，分析了墊型、草籽密度、土質(zhì)和坡度對(duì)三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡效果的影響，建立了計(jì)算斜坡水頭損失和徑流速度的公式。Pan等[7]提出了一種結(jié)合土工格柵與三維加筋生態(tài)網(wǎng)的新型HPTRM結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)結(jié)果表明，該技術(shù)應(yīng)對(duì)波浪溢流產(chǎn)生的高速水流沖刷的能力較以往加筋方式有顯著改善。單心雷[8]研究了不同降雨強(qiáng)度、坡度下三維土工網(wǎng)護(hù)坡的安全系數(shù)。王廣月等[9-11]通過室內(nèi)水槽試驗(yàn)，研究了三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡的水動(dòng)力特性；通過室內(nèi)排水沖刷試驗(yàn)，得到其護(hù)坡的侵蝕規(guī)律；并利用有限元數(shù)值模擬和室內(nèi)模擬試驗(yàn)，分析了其對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。王艷[12]利用不同水流流量、坡度和植被覆蓋率試驗(yàn)獲得了三維土工網(wǎng)護(hù)坡的水動(dòng)力參數(shù)。張壯等[13]利用高速明渠流試驗(yàn)裝置，通過間斷和不間斷沖刷試驗(yàn)，研究了高性能加筋草皮在不同坡度和流量條件下流速、流量和侵蝕量的關(guān)系。王曉春等[14]通過現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)與重塑土體力學(xué)特性試驗(yàn)，得到了三維加筋生態(tài)護(hù)坡技術(shù)固土護(hù)坡的力學(xué)效應(yīng)。

黑龍江同撫堤防多是填方砂堤，屬于寒溫帶的大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫在-4～5 ℃，但夏季氣溫較高，適宜植物生長(zhǎng)。然而堤防背水坡面砂土質(zhì)地松散、貧瘠，在降雨侵蝕作用下，受破壞嚴(yán)重，溝壑林立，導(dǎo)致了嚴(yán)重的水土流失，從而降低了堤防的防洪質(zhì)量，同時(shí)給砂堤坡面的綠化工作增加了難度。即使進(jìn)行人工種植，在草籽還未生根發(fā)芽時(shí)，由于侵蝕作用，草籽會(huì)被沖走；此外，貧瘠干旱的砂土環(huán)境也會(huì)使草籽難以發(fā)芽成活。

針對(duì)上述問題，本文通過添加綠色保水劑改良砂土，為草籽發(fā)芽和植被生長(zhǎng)提供水分和營(yíng)養(yǎng)。保水劑與砂土可以形成1～10 cm厚的透水性營(yíng)養(yǎng)結(jié)皮，與植被根系相結(jié)合能有效防治堤防岸坡水土流失。針對(duì)單純植被固土存在的問題，利用土質(zhì)岸坡室內(nèi)沖刷試驗(yàn)物理模型與降雨裝置，研究三維土工網(wǎng)墊邊坡防護(hù)、遮陽網(wǎng)邊坡防護(hù)以及植被幼苗期邊坡防護(hù)坡面的沖刷全過程，分析3種生態(tài)護(hù)坡形式在降雨侵蝕下邊坡表層的沖刷深度，為現(xiàn)場(chǎng)示范應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。在同撫堤防岸坡防護(hù)現(xiàn)場(chǎng)示范工程中，采用3種護(hù)坡形式分別進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)施工，并在5個(gè)月后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析其優(yōu)缺點(diǎn)，選取結(jié)果較好的生態(tài)護(hù)坡形式，為相關(guān)類似區(qū)域的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的推廣提供參考。

1 砂土種植植被室內(nèi)試驗(yàn)

黑龍江干流堤防背水坡面為砂性土坡面，由于植物自身的蒸騰作用、砂性土水分蒸發(fā)速度快以及砂性土的高滲透性，在植物生長(zhǎng)期間砂性土內(nèi)難以保留足夠的水分，因此選擇綠色生態(tài)保水劑用于砂土岸坡生態(tài)防護(hù)。保水劑[15]與砂土混合后能增加含水砂土的黏聚力，可在地表與砂土形成1～10 cm厚的透水營(yíng)養(yǎng)結(jié)皮，具有一定的抗降雨侵蝕能力，同時(shí)保水劑能迅速吸收自身質(zhì)量幾百倍乃至上千倍的純水，并緩慢釋水供植物生長(zhǎng)使用，而且具有反復(fù)吸收水分的能力。保水劑能增強(qiáng)砂土保水性，改良砂土結(jié)構(gòu)，提高播種出苗率和苗木成活率，為植物生長(zhǎng)提供水分養(yǎng)分，促進(jìn)植物發(fā)育，并且無毒無害，綠色環(huán)保。

利用室內(nèi)試驗(yàn)研究保水劑的不同摻入方式對(duì)植被生長(zhǎng)的影響，選擇高羊茅、紫花苜蓿和早熟禾3種植被開展研究。

（1）保水劑與砂土摻混后噴撒種植（濕法）。 每平米摻混物用量：保水劑50 g，砂土3 000 g，水5 000 g。采用高羊茅、早熟禾、紫花苜蓿與馬藺混合播種的模式，每平米草籽用量為20 g。將保水劑、砂土和草籽攪拌均勻后，加水?dāng)嚢?。攪拌均勻后，噴灑在坡面，厚度約為2～5 mm。

（2）保水劑直接與草籽拌和后種植（干法）。每平米摻混物用量：草籽20 g，保水劑50 g，砂土3 000 g。將草籽用灑水壺微微噴濕后直接加入保水劑與砂土拌和。在堤防表層直接撒播拌合物，撒播厚度約1 cm并輕輕碾壓，灑水養(yǎng)護(hù)。

種植完成時(shí)間在9月底，氣溫在30 ℃左右，當(dāng)播種完成后及時(shí)覆蓋無紡布、草簾子等遮蓋物。覆蓋目的：一是防止雨水沖刷，二是防止水分蒸發(fā)過快，三是保溫利于種子發(fā)芽。根據(jù)天氣情況向坡面噴灑水，確保無紡布濕潤(rùn)，進(jìn)一步保證種子萌發(fā)。當(dāng)種子發(fā)芽后，生長(zhǎng)到3～4 cm（約20 d）時(shí)可撤掉遮蓋物。當(dāng)植被覆蓋整個(gè)坡面（種植后約60 d）時(shí)，進(jìn)入正常養(yǎng)護(hù)階段。

從室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果來看，在相同氣候，相同養(yǎng)護(hù)條件下，采用干法種植的植被覆蓋率在90%～95%，采用濕法種植的植被覆蓋率在60%～70%。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)研究成果，示范工程現(xiàn)場(chǎng)采用干法種植技術(shù)。

2 砂土岸坡沖刷性能試驗(yàn)

工程區(qū)內(nèi)的岸坡土體大多是被破壞過的裸露土體，在邊坡植被未成熟時(shí)期，裸露的土壤和草籽抵抗雨水沖刷的能力較弱。利用室內(nèi)沖刷試驗(yàn)物理模型和降雨裝置研究極端降雨條件下坡面沖刷過程，即80 mm/h的強(qiáng)降雨沖刷2 h條件下三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡、遮陽網(wǎng)護(hù)坡與植被幼苗期護(hù)坡的坡面沖刷全過程，為現(xiàn)場(chǎng)示范應(yīng)用提供參考依據(jù)。

2.1 試驗(yàn)裝置

沖刷試驗(yàn)邊坡為主體用粉砂土堆成的1∶2邊坡，坡腳處放置阻擋坡體順坡滑移的擋板。沿邊墻填筑高度0.7 m的砂坡，降雨設(shè)備設(shè)置在砂坡上方1.5 m處，其噴灑范圍為直徑6 m的圓形，可覆蓋整個(gè)邊坡，且在試驗(yàn)過程中使用相同的降雨強(qiáng)度。試驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖 1 粉砂土邊坡沖刷試驗(yàn)裝置Fig. 1 Erosion test device of silt soil slope

2.2 三維土工網(wǎng)墊選擇

三維土工網(wǎng)墊層是一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由高強(qiáng)度平面網(wǎng)格和多層塑性凹凸網(wǎng)格組成，保留了90%以上的填充空間。在其中種植植被后，根系可穿過網(wǎng)孔，牢固結(jié)合三維土工網(wǎng)墊的表面、中間和網(wǎng)下土體，形成堅(jiān)實(shí)的綠色復(fù)合保護(hù)層。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T18744—2002，三維土工網(wǎng)墊可根據(jù)網(wǎng)格層數(shù)分為4種型號(hào)：EM2，EM3，EM4和EM5。主要技術(shù)性能指標(biāo)見表1。

表 1 三維土工網(wǎng)墊主要技術(shù)性能指標(biāo)Tab. 1 Main technical performance indexes of 3D geomat

試驗(yàn)段邊坡坡度介于20°～30°，EM2和EM3型號(hào)均適用，但是EM3型號(hào)的強(qiáng)度是EM2型號(hào)的2倍，且EM3型號(hào)網(wǎng)墊具有較厚的厚度，相比之下EM3型號(hào)的網(wǎng)墊質(zhì)量更好，因此采用EM3型號(hào)的網(wǎng)墊。

2.3 生態(tài)護(hù)坡坡面沖刷過程與結(jié)果分析

試驗(yàn)過程中坡面在80 mm/h的強(qiáng)降雨下持續(xù)沖刷2 h，圖2為無覆蓋層砂坡沖刷結(jié)果，圖3～4為三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡沖刷過程及沖刷深度，從沖刷過程可以看出，網(wǎng)孔中及網(wǎng)墊波谷間的土壤會(huì)受到?jīng)_刷，圖4中坡面沖刷深度主要是指網(wǎng)墊正面溝槽中土壤的沖刷深度。由于網(wǎng)墊上覆土未經(jīng)過壓實(shí)，本身處于松散狀態(tài)，很容易被雨水沖刷下來，所以利用網(wǎng)墊護(hù)坡的主要目的是保護(hù)網(wǎng)墊下層土壤及草籽免受雨水沖刷，通過圖4可看出，在暴雨條件下，邊坡只有坡腳處有輕微沖刷痕跡，且平均沖刷深度只有3 mm左右，相對(duì)于圖2中未添加任何工程護(hù)坡材料的裸坡，三維土工網(wǎng)墊有效保護(hù)了邊坡，能夠保護(hù)植被正常生長(zhǎng)至成熟階段。圖5為遮陽網(wǎng)護(hù)坡坡面沖刷深度，遮陽網(wǎng)網(wǎng)面孔隙細(xì)密，在暴雨沖刷條件下，沙土顆粒不易透過網(wǎng)面被水流沖刷帶走，故其平均沖刷深度只有2.7 mm，略小于三維土工網(wǎng)墊的沖刷深度。圖6～7是邊坡上植被生長(zhǎng)兩個(gè)月后，經(jīng)歷自然降雨以及人工模擬降雨的沖刷過程與沖刷深度，沖刷深度從坡頂?shù)狡履_逐漸增大，分析原因是徑流從上到下逐漸增大，對(duì)砂坡的侵蝕逐漸加重。

圖 2 無覆蓋層砂坡沖刷Fig. 2 Uncoverd sand slope erosion

圖 3 三維土工網(wǎng)墊坡面沖刷Fig. 3 3D geomat slope erosion

圖 4 三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡坡面沖刷深度Fig. 4 Erosion depth of 3D geomat slope protection

圖 5 遮陽網(wǎng)護(hù)坡坡面沖刷深度Fig. 5 Erosion depth of sun-shade net slope protection

圖 6 植被護(hù)坡沖刷狀態(tài)Fig. 6 Erosion state of vegetation slope protection

圖 7 植被幼苗期坡面沖刷深度Fig. 7 Erosion depth of vegetation slope protection

3 砂土岸坡三維土工網(wǎng)墊生態(tài)護(hù)坡現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

黑龍江省同撫堤防背水坡岸坡土體為粉土或粉砂，抗沖刷能力較差。選擇400 m長(zhǎng)的堤防背水岸坡開展生態(tài)護(hù)坡技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，主要考慮3種生態(tài)護(hù)坡形式，即：直接與草籽拌和后種植（干法）、與三維土工網(wǎng)墊聯(lián)合種植方案（加筋草皮）、直接與草籽拌和后種植+地表覆蓋遮陽網(wǎng)方案（表面覆蓋）。

3.1 生態(tài)防護(hù)示范工程施工

選擇同撫堤防K20+000～K21+000段開展了砂土岸坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)示范應(yīng)用。

（1）三維土工網(wǎng)墊+植被護(hù)坡方案施工步驟：①坡面整理及開挖溝槽：坡頂與坡腳溝槽的開挖與坡面整理同時(shí)進(jìn)行，并將網(wǎng)墊上下兩端固定在溝槽中，以防止網(wǎng)墊沿斜坡滑下。②網(wǎng)墊鋪設(shè)：將整個(gè)網(wǎng)墊放在斜坡頂部，用鉚釘錨定在溝槽中，并填土壓實(shí)，然后將網(wǎng)墊從坡面頂部鋪放到坡腳溝槽處，用土填滿溝槽并壓實(shí)。③網(wǎng)墊錨固：在鋪設(shè)網(wǎng)墊過程中，及時(shí)在既定錨固位置處進(jìn)行錨定，鉚釘可采用U型鋼筋或小木樁。④播撒草籽：把預(yù)先混合的草籽撒在網(wǎng)墊中，播撒要求草籽均勻地散落在三維土工網(wǎng)墊的網(wǎng)孔中。⑤網(wǎng)墊覆土：三維土工網(wǎng)墊上的覆土需移除大石塊及大塊土壤，覆土以能自然散落到網(wǎng)孔中并填滿孔隙為宜。⑥灑水養(yǎng)護(hù)：當(dāng)網(wǎng)墊上覆土完成后，在植株成熟前，定期進(jìn)行澆水，濕透種子上層覆土即可。施工完成如圖8（a）所示。

（2）遮陽網(wǎng)+植被護(hù)坡方案施工步驟：遮陽網(wǎng)施工步驟與三維土工網(wǎng)墊施工步驟及注意事項(xiàng)大體相同。唯一不同處是遮陽網(wǎng)比較薄，不需要覆土壓蓋，但遮陽網(wǎng)周邊需要用土或其他便捷材料進(jìn)行按壓，防止大風(fēng)將遮陽網(wǎng)卷起。施工完成如圖8（b）所示。

（3）當(dāng)?shù)刂脖蛔o(hù)坡方案施工步驟：當(dāng)?shù)刂脖蛔o(hù)坡方案中，坡面整理完畢后不需要開挖溝槽，直接在坡面上播撒草籽，播撒完草籽后少量澆水，以濕潤(rùn)表層土壤為宜，然后用釘耙將坡面上出現(xiàn)的腳印掃平，避免出現(xiàn)坑洼的腳印坑。養(yǎng)護(hù)措施同前兩種方案一致。施工完成如圖8（c）所示。

圖 8 3種護(hù)坡方案施工完成圖Fig. 8 Construction completion pictures of three slope protection schemes

3.2 生態(tài)防護(hù)示范工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

自2017年4月至2017年9月的一個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)，種植的植被長(zhǎng)勢(shì)良好，已在岸坡表面形成了較厚的植被保護(hù)層，厚度約有2～4 cm，能有效降低雨水對(duì)坡面的沖刷。圖9（a）三維土工網(wǎng)墊+植被護(hù)坡方案中，植被與網(wǎng)墊結(jié)合緊密；圖9（b）遮陽網(wǎng)+植被護(hù)坡方案中，由于遮陽網(wǎng)的孔隙比較細(xì)密，遮陽網(wǎng)被植被頂起，其后期的護(hù)坡效果類似于單純植被護(hù)坡。各個(gè)護(hù)坡方案坡面表層土體含水率均在12%～13%，地下20 cm深度土體含水率均在17%～20%，3種護(hù)坡方式下土體含水率相差不大。

2017年9月中下旬采用探坑法和鉆孔剪切試驗(yàn)儀法對(duì)示范工程生態(tài)防護(hù)效果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，為之后生態(tài)防護(hù)技術(shù)的推廣與應(yīng)用提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)期間，坡面經(jīng)歷了多次強(qiáng)度不一的降雨，降雨結(jié)束后植被下的坡面基本保持干燥，由此可見，在降雨過程中，坡面的植被層在一定程度上減少了雨滴對(duì)坡面表層土壤的直接濺蝕，證實(shí)了植被對(duì)坡面的保護(hù)作用。

（1）探坑法觀察植被根系固土效果 為直觀地分析現(xiàn)場(chǎng)植被根系加筋作用，采用探坑法觀察植被根系發(fā)育情況。探坑深度大于50 cm，少數(shù)高羊茅根系深度超過50 cm，但大部分根系集中在地表以下20 cm左右，以細(xì)密的網(wǎng)狀根系為主，該種根系能起到較好的加筋效果，由于細(xì)密的網(wǎng)狀根系的纏繞作用，小塊脫落的土體仍能緊密地懸掛在探坑坑壁表面。

圖 9 改良生態(tài)護(hù)坡對(duì)比Fig. 9 Comparison of improved ecological slope protections

通過探坑試驗(yàn)觀察示范段附近的當(dāng)?shù)刂脖桓?，?dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)植被的根系以粗壯的主根為主，這種根系對(duì)粉砂土的加筋效果不明顯，地表和探坑坑壁的土體均較為松散，稍微擾動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)垮塌。

（2）現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn) 采用美國(guó)Iowa鉆孔剪切試驗(yàn)儀對(duì)生態(tài)護(hù)坡示范工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)土體強(qiáng)度試驗(yàn)。首先，采用大型取土器將表層土壤取土至50 cm以上的深度，取土完成后，在洞口安裝剪切試驗(yàn)儀，并將剪切頭下放至試驗(yàn)高度，加載初始固結(jié)壓力并保持15 min，剩余各級(jí)壓力各保持5 min，固結(jié)結(jié)束后，測(cè)定土體在每級(jí)法向壓力作用下的抗剪強(qiáng)度，并根據(jù)各級(jí)強(qiáng)度繪制曲線，以獲得土體的內(nèi)摩擦角和黏聚力。

示范工程堤防主要為人工填筑體，由于土料來源與施工方式的影響，其土料具有不均勻性特點(diǎn)。同時(shí)考慮根系分布的不均勻性，為了更好地反映現(xiàn)場(chǎng)土體特性，在每種區(qū)域都做了3次重復(fù)試驗(yàn)。在同一片試驗(yàn)區(qū)域中，不同試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)有差異，其中尤以黏聚力最為突出，這反映了植被根系生長(zhǎng)的不均勻性。為了更好地反映植被根系對(duì)土體力學(xué)性質(zhì)的影響，將試驗(yàn)值進(jìn)行了平均化處理，得到各個(gè)區(qū)塊不同深度的平均內(nèi)摩擦角和黏聚力的值，并繪制得到平均內(nèi)摩擦角和黏聚力隨土體深度的變化圖（圖10）。

如圖10所示，三維土工網(wǎng)墊+植被護(hù)坡與當(dāng)?shù)刂脖蛔o(hù)坡相比，20 cm加固深度范圍內(nèi)土體的平均黏聚力增加了30%左右，分析原因是當(dāng)?shù)刂脖桓狄源謮训闹鞲鶠橹?，?duì)粉砂土的加筋效果不明顯，而三維土工網(wǎng)墊+植被護(hù)坡中選用的植被根系以細(xì)密的網(wǎng)狀根為主，其加筋效果較好，此結(jié)果與探坑法中的一致。遮陽網(wǎng)+植被護(hù)坡在表層10 cm內(nèi)與三維土工網(wǎng)墊+植被護(hù)坡的平均黏聚力基本一致，但在20 cm處比其小了15%左右，因?yàn)檎陉柧W(wǎng)的孔隙比較細(xì)密，植株難于穿過孔隙正常生長(zhǎng)，植被長(zhǎng)勢(shì)受到遮陽網(wǎng)的遏制，所以植被的長(zhǎng)勢(shì)和根系的發(fā)育不如三維土工網(wǎng)墊+植被護(hù)坡中的繁茂。植被對(duì)土體性質(zhì)的影響區(qū)域主要集中在地面以下20 cm左右的深度，隨著深度增加，植被根系對(duì)土體力學(xué)性質(zhì)的影響逐漸降低。由圖10可見，護(hù)坡方式與土體深度對(duì)內(nèi)摩擦角的影響無明顯規(guī)律，根系作用主要表現(xiàn)為增加了土體的黏聚力。

圖 10 根系土力學(xué)性質(zhì)隨深度變化曲線Fig. 10 Curves of mechanical properties of root soils varying with depth

4 結(jié) 語

通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究了純植被護(hù)坡、遮陽網(wǎng)+植被護(hù)坡和三維土工網(wǎng)墊+植被護(hù)坡等3種護(hù)坡方案的加固效果，得到了如下結(jié)論：

（1）植被護(hù)坡可有效地減少雨滴在坡面上的直接濺蝕，靠植被根系淺根的加筋、深根的錨固以及根莖間纏繞作用來加固邊坡、增加坡面土體的黏聚力，但在植被發(fā)芽生長(zhǎng)初期對(duì)邊坡沒有防護(hù)能力，易受降雨侵蝕。

（2）遮陽網(wǎng)覆蓋方案中，遮陽網(wǎng)僅在植被生長(zhǎng)早期實(shí)現(xiàn)了對(duì)土體的防護(hù)，隨著植被生長(zhǎng)，遮陽網(wǎng)逐漸被頂起而覆蓋在植被表層，對(duì)土體的防護(hù)效果大大減小，其后期防護(hù)效果類似單純植被護(hù)坡。

（3）三維土工網(wǎng)墊在植被護(hù)坡初期能夠?yàn)榘镀绿峁┹^好的防護(hù)，避免網(wǎng)墊下坡體和草籽受到雨水的直接沖刷，有效地阻礙了坡面徑流的產(chǎn)生，能夠保護(hù)植被正常生長(zhǎng)至成熟階段，起到了在植被具有抗沖刷能力前的保護(hù)邊坡的替代作用，植被成熟后，植被與網(wǎng)墊之間結(jié)合緊密，根系發(fā)揮了鉚釘?shù)淖饔?，將三維土工網(wǎng)墊牢牢固定在岸坡上，形成了堅(jiān)固的綠色復(fù)合保護(hù)層，整體加固效果非常好。

堤防示范工程生態(tài)防護(hù)實(shí)例，進(jìn)一步驗(yàn)證了改良砂性土三維土工網(wǎng)墊+植被護(hù)坡的生態(tài)防護(hù)方案的可行性、有效性，為研究區(qū)及類似地區(qū)河流岸坡生態(tài)型護(hù)岸結(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供借鑒。