章宏玉

（南通市港航事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 南通 226500）

為了研究各種生態(tài)護岸措施實施后隨著時間的推移，護岸效果的變化，選取了連申線航道如皋段四組不同防護類型的排水設(shè)施作為研究對象，連續(xù)10 年的植被研究和人工模擬降水實驗研究。分析了每個護岸徑流的植被狀況和產(chǎn)沙量數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，四種生態(tài)護岸實施后，隨著時間的推移，護岸植物種類將隨著當?shù)氐耐寥乐参锓N類，導致護岸的水土保持作用發(fā)生變化，不同類型的生態(tài)護岸類型有所不同。單一類型的護岸防護效果也較為一般，應同時使用工程措施與護岸相結(jié)合，最終實現(xiàn)生態(tài)護岸的水土保持效果，希望能夠為相關(guān)工程的順利實施提供技術(shù)參考。

1 多種生態(tài)護岸水土保持效果研究概述

近年來，隨著人們環(huán)境保護意識的提高，采用生態(tài)方法保護邊坡已成為環(huán)?？茖W技術(shù)研究的熱門話題。在實際工作中，還有大量的利用生態(tài)護岸進行環(huán)保的施工方法，對于防止水土流失和保持穩(wěn)定都具有重要的作用。生態(tài)護岸是指結(jié)合工程力學、生態(tài)學和植物學等基礎(chǔ)知識來支持邊坡，形成由植物或工程植物組成的綜合性邊坡防護系統(tǒng)的邊坡保護技術(shù)。生態(tài)護岸工程的水土保持作用的實施與生態(tài)護岸系統(tǒng)的固土功能密不可分。生態(tài)護岸工程的護岸效果也與護岸體系的選擇密切相關(guān)。但是，自然界中存在植物演替現(xiàn)象。實踐表明，經(jīng)過多年的建設(shè)，常見植物種類和大量生態(tài)護岸工程對水土保持的影響發(fā)生了重大變化。為此，本文在連申線航道如皋段采用四種不同的生態(tài)護岸方法，研究了四種不同生態(tài)護岸系統(tǒng)的應用現(xiàn)象，通過模擬人工降水條件和強度，并對相同的護岸類型進行了比較，跟蹤了2015 年至2019 年的徑流和砂產(chǎn)量。該研究的目的是了解連申線航道如皋段各種生態(tài)護岸系統(tǒng)的演替及其對水土保持的影響，以便為生態(tài)護岸技術(shù)的未來使用和發(fā)展提供信息。

連申線航道如皋段所在段位于亞熱帶季風氣候區(qū)。春天多風，夏天炎熱多雨，秋天涼爽，冬季較冷，四個季節(jié)不同。常年的年平均日照時間為2764 小時，常年的年平均氣溫為13-22 攝氏度，常年的年平均降水量在1000 毫米以上。

本文選擇的生態(tài)護岸工程是連申線航道整治工程項目建設(shè)的。徑流區(qū)于2013 年建成，生態(tài)護岸水土保持研究項目于2015 年開始。徑流區(qū)主要配置有C2：直播矮生百慕大加筋麥克墊板樁護岸；A3：鉸鏈式生態(tài)護岸+芒草護岸；B2：生態(tài)袋+野茭白；B1：生態(tài)自嵌塊+蘆葦。斜坡朝北，采用各種技術(shù)措施進行綜合配置。

2 研究內(nèi)容與方法

2.1 研究內(nèi)容

主要研究內(nèi)容是從徑流和泥沙產(chǎn)生兩個方面研究4 種類型的生態(tài)護岸在5 年內(nèi)的水土保持作用的動態(tài)變化，同時研究植被的類型和水土流失的數(shù)量變化，5 年內(nèi)不同類型的生態(tài)護岸以及邊坡荷載。

2.2 研究方法

2.2.1 水土保持作用的調(diào)查。從2015 年到2019 年，每年8月人工模擬了4 種不同類型的生態(tài)護岸降水。在模擬試驗前5天內(nèi)沒有降水的條件下，通過徑流區(qū)的采集系統(tǒng)對4 種邊坡防護的徑流產(chǎn)生進行了測量。模擬降水的技術(shù)指標是：降水高度為2 米，雨滴大小調(diào)節(jié)范圍為1.7 至2.8 毫米，降水持續(xù)時間為30 分鐘，均勻度超過86%，降雨強度的連續(xù)變化范圍為20 至150 毫米/小時。

2.2.2 植物序列。2019 年9 月，每年9 月對四種類型的邊坡防護徑流區(qū)域的植物物種進行檢查，并研究四種生態(tài)型邊坡防護類型的植被覆蓋度。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 植物序列和植被覆蓋

計算了4 類生態(tài)護岸植被類型和不同類型護岸的植被年變化。有關(guān)詳細信息，請參見表1 和圖1。

表1 不同類型生態(tài)護岸植物統(tǒng)計表

從表1 和圖1 可以看出，生態(tài)護岸完成后，護坡上的植物物種在本地本土植物物種的方向上同時跟隨著植物的生長過程，伴隨著研究區(qū)域的植被覆蓋已發(fā)生變化。其中，B2 和B1 的植被覆蓋度發(fā)生了重大變化。原因是B2 和B1 都是結(jié)合了工程與生態(tài)技術(shù)措施的邊坡防護方法。在施工初期，植被覆蓋度較低，隨著時間的推移，植被覆蓋度逐漸增加，C2 和A3 的植被覆蓋度趨于緩慢下降。這是因為早期護理措施更好，播種率更高，最初的覆蓋率增加了。但是，隨著作物輪作的增加，優(yōu)勢種逐漸被土壤類型取代，導致覆蓋率緩慢下降。

圖1 植被覆蓋變化圖

3.2 生產(chǎn)流程分析

整理了4 組徑流區(qū)的月產(chǎn)量和流量數(shù)據(jù)，如圖2 所示。

圖2 人工模擬不同類型的邊坡防護以及年降水量的產(chǎn)生和排放

從圖2 可以看出，矮生百慕大護坡保護組的C2 直播徑流圖表現(xiàn)在開始時相對較低，然后逐年呈上升趨勢，表明直播的保水效果措施實施后，矮生百慕大的保護逐年減少?？梢哉J為，這種類型的護岸初期的植被覆蓋度相對較大，這有效地減緩了地表徑流的發(fā)生，但是隨著作物輪作的進行，其他類型的植物似乎對保水效果產(chǎn)生了不利影響。A3 鉸鏈式生態(tài)護岸+芒草護岸，初期布袋坡保護的生產(chǎn)流程最低，但隨著時間的流逝，生產(chǎn)流程呈上升趨勢，2016 年的波動幅度較大。分析的原因是植被序列的變化導致了生產(chǎn)流程的重大變化。B2 生態(tài)袋+野茭白護岸的建設(shè)初期，生產(chǎn)量最大，但隨著時間的流逝，生產(chǎn)量呈逐年下降的趨勢。原因分析認為，生態(tài)袋+野茭白可以有效地阻滯和防止地表徑流的產(chǎn)生，但施工初期的植被覆蓋度較差，后期植被覆蓋度隨時間增加，保水能力提高。與去年同期相比，B1 生態(tài)自嵌塊+蘆葦?shù)牧髁孔兓淮?，保水效果相對穩(wěn)定。分析的原因可能是蘆葦?shù)拿芏炔粩嘣龃髸枞乇韽搅鞑p小坡度流量。

3.3 產(chǎn)沙量

如圖3 所示，整理了4 組徑流區(qū)的沉積物產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

圖3 逐年不同類型護岸的降水量和泥沙量的人工模擬

圖3 顯示，在施工初期，四種類型的生態(tài)護岸的最小出砂量為A3，最大為B2。分析的原因表明，在施工初期，A3 的植被覆蓋率較高，有利于減少水土流失，而B2 的表面更裸露，容易造成土壤流失。C2 和A3 的底泥產(chǎn)量逐年增加，分析認為主要原因是作物序列的出現(xiàn)，導致土壤保護作用的改變。B2 和B1 的出砂率逐年減少。分析的原因是，B2 和B1 是生態(tài)和技術(shù)措施的組合。在施工初期，植被覆蓋率較低。隨著植被覆蓋的增加，土壤保護能力進一步提高。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

4.1.1 生態(tài)護岸實施后，隨著時間的推移，護岸植物物種將跟隨本土植物物種變化，從而使坡面的植被覆蓋，實現(xiàn)了較好的水土保持效果。

4.1.2 全面的徑流和出砂數(shù)據(jù)。在實施了四種類型的生態(tài)護岸5 年后，最佳的水土保持效果是生態(tài)自嵌塊+蘆葦覆蓋護岸，其次是生態(tài)袋+野茭白和鉸鏈式生態(tài)護岸+芒草護岸保護，最差的水土保持作用是直播矮生百慕大加筋麥克墊板樁護岸的保護。

4.1.3 從研究結(jié)果來看，植物邊坡防護的應用效果受植物順序規(guī)律的影響很小，而將技術(shù)措施與植物措施相結(jié)合以邊坡防護的形式使用將更具可持續(xù)性，并有效保護土壤水分。

4.2 討論

研究結(jié)果表明，經(jīng)過多年的護岸工程實施，技術(shù)措施與生態(tài)措施相結(jié)合的護岸效果要好于簡單的生態(tài)護岸措施，但結(jié)合了邊坡防護方法的建設(shè)成本明顯更高于普通生態(tài)護岸。研究認為，生態(tài)護岸措施的護岸效果不佳的主要原因是受種植演替的影響，在種植護岸相應的植物類型被當?shù)氐闹参镱愋吞娲?。在此基礎(chǔ)上，筆者認為，在下一步研究中，我們應著重于選擇具有良好護岸效果的本地物種或不容易被生態(tài)護岸實驗替代的植物物種。這樣可以減少經(jīng)濟投資并確保較長的使用壽命，實現(xiàn)長期的邊坡防護效果。