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噴播植草在三峽庫區(qū)地質災害治理工程中的應用
論文關鍵詞:水庫庫區(qū) 地質災害 災害治理 噴播植草 防護技術 三峽水利樞紐
論文摘要:針對三峽庫區(qū)地質災害治理的特點,結合實例對噴播植草防護技術的特點、主要功能、方案選擇、施工工序進行介紹,并對其效果及經濟、社會效益進行評價。
1 概 述
巖土邊坡工程改變了自然邊坡現(xiàn)狀,會對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成不利影響,在環(huán)境保護要求嚴格的今天,邊坡工程增加生態(tài)環(huán)境保護的內容是非常重要甚至是強制性的。其中邊坡植被防護作為巖土工程生態(tài)環(huán)境保護的重要部分,在國內得到了廣泛的應用,并取得了良好的效果,且開始逐漸取代傳統(tǒng)的圬工護坡。邊坡植被防護工程主要有以下幾類技術:①階梯植被;②框格植被;③穴播或溝播;④噴播植草;⑤植生帶;⑥綠化網;⑦土工網墊等。
本文將結合三峽庫區(qū)地質災害治理工程的經驗,重點論述噴播植草防護技術在庫區(qū)地質災害治理工程中的應用。
2 噴播植草防護技術的特點
噴播植草是利用液態(tài)播種原理,將草籽、肥料、粘著劑、紙漿、土壤改良劑和色素等按一定比例配水混合攪勻,通過機械加壓后噴射到邊坡坡面的防護技術。由于其施工簡單、速度快,造價低且草籽成活率高,在國內外獲得了廣泛的應用。
3 噴播植草防護邊坡的主要功能
噴播植草作為邊坡防護措施,將極大地改善工程建設的生態(tài)環(huán)境,創(chuàng)造良好的經濟、社會和環(huán)境效益。主要功能是對巖土邊坡淺表層進行防護,通過對淺表層邊坡的加固從而達到防止雨水沖刷、控制水土流失、保持邊坡穩(wěn)定的作用。
3.1 邊坡加固作用
(1)深根的錨固作用。植物的垂直根系穿過坡體填土,錨固到深處較穩(wěn)定的土層上,能起到錨桿的作用。喬本科、豆科植物在地下0.75~1.50 m深處有明顯的土壤加強作用。
(2)淺根的加筋作用。植物根系在土中錯綜盤結,使邊坡土體在其延伸范圍內成為土與草根的復合材料,穩(wěn)定邊坡表層土體,起到護坡的作用。
3.2 植被的水文效應
(1)降低坡體孔隙水壓力。植物通過吸收和蒸發(fā)邊坡土體內的水分,降低土體內的孔隙水壓力,從而提高了土體的抗剪強度,有利于邊坡土體穩(wěn)定。
(2)控制土壤侵蝕、保持水土。降雨是坡面沖刷的重要原因,降雨時植草對邊坡有明顯的保護作用,能有效降低地表徑流的流速,從而抑制面蝕及溝蝕,減小邊坡土體的流失。
3.3 改善和美化環(huán)境
植草可使被破壞的環(huán)境逐步恢復,并能促進有機物的降解,凈化空氣;植草形成的綠化帶,與周邊環(huán)境更協(xié)調,與自然更接近,起到改善和美化環(huán)境的作用。
4 三峽庫區(qū)地質災害治理工程特點及要求
(1)三峽庫區(qū)在蓄水及運行過程中水位變化頻繁,水位變幅大;
(2)受當?shù)氐匦蔚刭|條件限制,沿江地質災害治理區(qū)域大多土質貧瘠,有機質含量低;
(3)采用噴播植草防護的邊坡坡比為1∶2~1∶
3.5,坡度能滿足噴播植草的要求,無需采用網墊等其他額外加固措施;
(4)施工工期短,時間要求嚴格;
(5)要求邊坡盡快形成抗沖刷能力;
(6)工程位于城鎮(zhèn),對景觀、綠化要求高;
(7)成坪后不需要專門的養(yǎng)護,形成穩(wěn)定生物群落并自然生長;
(8)邊坡面積較大,應盡量降低成本,節(jié)約投資。
5 符合庫區(qū)災害治理工程特點的噴播方案針對庫區(qū)災害治理工程特點及要求,采用了以下的噴播方案。
(1)選用在三峽庫區(qū)能廣泛生長的草種。采用豆科和喬本科草種混播,提高耐貧瘠能力。根據(jù)庫區(qū)地質災害治理工程的特點及當?shù)氐臍夂驐l件,采用以小冠花為主,以中華結縷草、兩耳草、紫花苜蓿等為輔的4種草種混播。
草種以小冠花為主是因為小冠花具有以下特點:①生長年限長,其壽命可達50 a以上;②根系發(fā)達,持久性強;③覆蓋速度快,覆蓋度大,每株當年覆蓋面積平均0.7~0.9 m2;④綠色期長,枯草期短,在南方為四季常綠草種;⑤耐貧瘠、耐寒、耐高溫、高抗病蟲害;⑥水土保持效果顯著;⑦對不同氣候及土壤的適應性強。
由于小冠花耐水性較差,在水位變幅區(qū)降低小冠花草種的比例,相應增加其他輔助草種比例,以提高植草的耐水性。
(2)增加黏合劑、木質纖維素、保水劑、復合肥等噴播材料用量,并覆蓋無紡布,使草籽在噴播后立即在土壤表面形成較強的抗沖刷能力。三峽庫區(qū)地質災害治理工程較多采用土石方回填,邊坡為碎石土質邊坡,為確保草籽在初期能順利成活并生長,增加了黏合劑、木質纖維素的用量以確保草籽在邊坡上可穩(wěn)定附著;增加保水劑、復合肥的用量以確保草籽在生長初期的養(yǎng)分及水分的充足供應。
(3)采用多草種混播,提高耐水性、增強抗病、抗蟲害能力,有利于形成穩(wěn)定的生物群落。
(4)在滿足要求的前提下,優(yōu)化配方,降低成本。
(5)在邊坡滿足噴播植草要求后立即施工,邊坡清理與噴播植草同時進行,清理一塊噴一塊,力求在最短時間內完成,滿足工期的要求。
6 噴播施工
6.1 施工所需設備、材料及人員組成
(1)噴播機:容器容量為50加侖;
(2)草籽:為中華結縷草、兩耳草、紫花苜蓿、小冠花4種混播;
(3)添加劑:黏合劑、飽水劑、木質纖維素、復合肥;
(4)無紡布;
(5)便攜式汽油泵及連接汽油泵與噴播機容器的水管;
(6)施工人員組成:清理邊坡2人,噴播技工4人。
6.2 噴播工序及技術要求
噴播工序為:清理并平整邊坡→混合草籽并噴播→鋪蓋無紡布→養(yǎng)護。其中清理并平整邊坡、混合草籽并噴播、鋪蓋無紡布3道工序可同時交叉進行,以縮短工期。
各工序技術要求如下。
(1)清理并平整邊坡。在防護范圍內要清除雜物,并對邊坡進行平整,使邊坡達到噴播的要求。根據(jù)噴播機噴播面積對坡面進行劃分并做好標記,防止混噴及漏噴。
(2)混合草籽并噴播。將草籽及添加劑按一定比例配置好,依次加入并混合攪拌30 min,然后均勻噴至坡面,為保證噴播均勻,在坡面上先噴2/3的混合液,余下部分重新加滿水后復噴一次至附著均勻即可。
(3)鋪蓋無紡布。覆蓋無紡布是對噴播植草的初期養(yǎng)護,在草籽未萌發(fā)前可起到防沖刷、保水、保溫的作用。無紡布應采用鐵絲或竹釘固定,四邊用土壓好,防止風吹開。
(4)養(yǎng)護。在草籽萌發(fā)前期,應根據(jù)土壤濕度的變化多澆水,保證種子萌發(fā)所需水分,在種子發(fā)芽后,根據(jù)發(fā)芽情況適當澆水至其自然生長,形成穩(wěn)定的生物群落。至此,養(yǎng)護工作基本完成,只需定期清除雜草即可。
7 工程效果及經濟、社會效益
(1)由于施工機械化程度高,邊坡的噴播植草可迅速完成,從而大大降低成本,僅為圬工護坡的10%~20%。
(2)噴播植草所用附加材料大多數(shù)為易分解材料,對環(huán)境無污染;且植草邊坡與周圍環(huán)境相融合,能美化城鎮(zhèn)景觀。這是傳統(tǒng)圬工護坡所不及的。
(3)噴播植草在坡面平整后即可進行,且多種工序可混合一次完成,施工簡便、速度快、勞動強度低,所需施工人員較傳統(tǒng)的圬工護坡大大降低。
(4)噴播植草在施工后3~5 d即可陸續(xù)發(fā)芽,在良好的保濕條件下,兩周植被覆蓋率可達90%以上,植株高可達5~15 cm,在極短的時間內形成較穩(wěn)定的生物群落,大大提高了邊坡的穩(wěn)定性,確保施工工期,且后期維護工作量小。
綜上所述,噴播植草是一種經濟有效的邊坡防護方法,在堤防工程、塌岸防護工程、滑坡治理工程等的淺表層邊坡防護中都有廣闊的應用前景。
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