香根草系統在中小河流治理中的應用

王倩

（寧鄉縣水利水電勘察設計院 長沙市 410600）

2009年是我國氣候異常的一年。一些地區降雨之多、臺風之強、旱情之重歷史罕見。入汛以來，受多次大范圍、高強度降雨過程影響，全國有210多條河流相繼發生超警戒水位以上洪水。中國南方普降暴雨，中南各省先后遭受洪澇侵襲。截至7月7日，全國累計有28個省（區、市）和新疆生產建設兵團發生不同程度的洪澇災害，直接經濟損失約267.6億元，3555000hm2的農作物受災，17.5萬間房屋倒塌。受災人口已達4880萬人。實際上，目前中小河流遭遇的水情基本上是5～20年一遇的規模，強度并不算大。之所以造成明顯損失，主要是因為中小河流治理的滯后。水利部部長陳雷認為，中小河流治理嚴重滯后是防汛抗洪工作的薄弱環節，全國有2/3的中小河流達不到規定防洪標準，一般年份，中小河流洪澇災害損失占全國的70%～80%，死亡人數占2/3。

針對這一狀況，2008年中央1號文件曾明確指出，“各地要加快編制重點地區中小河流治理規劃，增加建設投入，中央對中西部地區給予適當補助，引導地方搞好河道疏浚”。目前在堤防工程中剛性護坡鋪面主要有現澆混凝土、瀝青混凝土、漿（干）砌塊石、亂石堆、泥灰土等做成的防侵蝕護面。它們都存在一些致命的缺陷：總體成本高；不易種草、綠化；耐久性差，對渠道小規模變形的適應性差，遇到不好的土質、沉陷、膨脹土、堤防塌陷、結冰隆起或水的揚壓力時容易發生局部破壞或結構不穩定性；剛性襯砌面一旦發生局部破壞，久而久之就容易發生大面積的破壞，從而導致下面的土壤侵蝕；剛性襯砌的修補比較貴并且施工不方便。

香根草（Vetiveriazizanioides）屬于禾本科香根草屬。系多年生草本植物。由于它根系發達，且向地下縱深發展，以及它所具有的其他諸多特性，自20世紀80年代以來就受到世界各國的青睞，成為眾所周知的水土保持和斜坡固定植物。香根草技術（vetivertechnology，簡稱VGT）系指應用香根草進行侵蝕防治和斜坡穩固技術。于2000年在泰國召開的第二屆國際香根草會議上，又將香根草技術改名為香根草系統（vetiversystem），特指實用的、價格低廉的、維護簡單的水土保持、土地穩固和修復的生物工程技術。在世界銀行和國際香根草網絡的推崇下，香根草系統在我國邊坡防護上迅速推廣開來，取得了很好的護坡與植被恢復的效果。現以長沙市岳麓區靳江河治理（含浦段）工程為例，將香根草系統應用于中小河流治理中堤防護坡取得效果及存在的問題總結如下，以期能為以后在中小河流治理過程中采用香根草系統護坡提供可借鑒的資料。

1 工程概況

靳江河發源于湘鄉市金石鎮萬群村鐵家灣，干流河長85km，平均坡降0.55‰；全流域面積781km2，流域人口37.8萬人。長沙市岳麓區靳江河段治理（含浦段）工程位于長沙市岳麓區含浦鎮。整治項目主要包括堤防加固工程、河岸整治工程、涵閘改造工程等，治理河道河段總長6.4km。靳江河岸為天然岸坡，存在沖刷形成的塌岸問題。再者由于河流汛期流速大，水流側蝕、底蝕作用較強，導致岸坡極易產生崩塌后退。為防止河水淘蝕堤岸，保障大堤安全，根據工程實際情況，決定對河道左岸九江垸K2+ 800～K3+200、花塘垸K1+200～K1+500和河道右岸幸福垸K0+200～K0+500進行岸坡整治。該段河堤堤頂高程一般（39.3～41.4）m，堤頂寬一般（2.0～5.0）m，外坡比一般1∶0.5～1∶1，內坡比一般1∶0.3～1∶1，堤身高一般（2.5～7.3）m。堤身是經不同時期多次加高培厚填筑而成，堤身土大多為就近取土，以少量粘土、粉質粘土、壤土、夾大量砂壤土、砂、卵石、碎塊石等，大多結構松散，局部結構較密實。其內、外側為弱透水的粘土、粉質粘土、壤土。

隨著我國經濟實力的快速增長和人們生活水平的提高，社會各界對生態與環境保護的意識日趨增強，人們對生存環境提出了更高的要求。工程建設已不再局限于對主體工程功能與安全的考慮，工程環境質量也逐步被人們所重視，故本次護坡形式采用能將工程措施與生態措施結合在一起的香根草系統護坡。

2 香根草系統特性及應用原理

（1）香根草根系固土力學特性。

使用刻度彈簧拉力計測定試樣根系拉斷時的最大抗力，用游標尺測定根系被拉斷時根系斷面直徑，測定香根草的抗拉強度，P=4F/πD2（F-最大抗拉力，D-拉斷處根系直徑），每試樣重復10～28次。測定結果見附表。

另有報道，香根草根系抗拉強度（40～120）MPa（平均75MPa），約相當于一般鋼材極限抗拉強度的1/6。明顯高于許多喬、灌硬樹木根系的力學抗張強度 （＞榿樹4～74 MPa、＞黃杉 19～61MPa、＞楊樹 5～38MPa、＞柳樹 9～36 MPa、＞大麥 15～31MPa、＞銀槭 15～30MPa、＞西鐵杉 27 MPa、＞非禾本科草類2～20MPa、＞越桔16MPa）。因而，香根草根系的穿扎力特強，其“天賦”的強度和活力，使之能穿透硬磐（在堅硬的紅粘土網紋層可見多根系組成成束向下穿扎）和在礫石之間、巖層之間薄弱處穿透，甚至可在瀝青混凝土層中滲穿。同時，香根草根系數量多成網狀而深扎，與土壤接觸面積大，其固土能力強。通過抗張力、摩擦力和粘附作用等對土壤發揮像鋼筋似的增強作用。

附表 香根草根系抗拉強度測定結果

（2）香根草系統應用原理。

香根草系統的應用原理是在地表以下，香根草發達的根系，可在較短時間內使地下（2～3）m的土層內形成一排排抗滑的 “生物樁”，大大地加強土體的抗剪強度,滿足固土保水、防止淺層滑坡的要求。在香根草籬之間可配置灌、草或藤本類植物，其根系可在地下（30～50）cm范圍內與香根草的根系交錯連接，形成高密度的地下網狀結構，加固土體。在地表以上，香根草濃密、堅硬的莖、葉及其配置的灌、草或藤本類植物，它們的蒸騰作用可減少土壤中的水分，緩沖雨水的沖擊，緩減地表徑流的沖刷力，防止表土的流失。從而達到水土保持、抗滑護坡的目的。

香根草發達的根系和堅硬的莖、葉，可使香根草站穩在（0.6～0.8）m深、3.5m/s流速的洪水中，消殺水流的沖刷力，使堤、岸坡免受洪水及風浪的淘刷，保護其安全。

3 香根草系統應用的設計原則

（1）香根草在順坡斜面的等高行距（50～150）cm，叢距為（15～25）cm，株數為4～6株/叢，采用單排種植；

（2）在坡比較大（1∶1以下）時可考慮雙排高密度種植；

（3）在水流速度較大或河床固灘護堤中，可在香根草籬的行與行之間相距3m再用香根草籬斜線相聯，形成“菱型”網格狀結構；

（4）香根草草籬中間的裸露部位則配置巴哈省稗、海濱雀稗、百幕大草或當地物種等多種葡匐性和攀爬性較強的植物，以待專業養護結束后讓其盡快覆蓋表土。

4 工程實施后防護效益與存在的問題

4.1 防護效益

長沙市岳麓區靳江河段治理（含浦段）工程實施半年后調查發現，香根草每叢分藜數由2～3株已發展成30多株，最少的已達到6～9株，根深達到80cm以上，最短也有52cm，已形成致密的綠籬帶，已發揮固岸護坡效果，減少了土壤剝蝕。同時，香根草發達的網狀根系固持了堤岸，使其不受大風大浪的侵襲而崩塌，并節省了大量的維護經費。香根草系統作為一種新型的生物護坡措施表現出更佳的護坡效果、生態效益。

據湖南省寧鄉縣已實施工程數據調查研究表明，在3個不同地點對相同面積的河堤采用不同的防護措施，即香根草系統護坡、干砌條石護坡和漿砌片石護坡（其中干砌條石護坡和漿砌片石護坡厚度以30cm計算）。采用香根草系統護坡比其他護坡節省22元/m2以上。

4.2 存在的問題

（1）如施工的時間安排在冬季，則施工的成本上升，比春、夏季施工的成本高出近3倍，而效果也將延遲近半年時間才能體現。

（2）施工地域不同，設計者在選擇當地物種配置方面有一定困難，使得設計的物種不是十分完美，從而影響美觀。

（3）香根草雖然能夠抗滑、護坡、保護堤壩，但由于其生長發育太高、太密，勢必影響一些河道的泄洪功能。

總之，香根草系統應用于中小河流治理中河堤護坡具有高效、持久、廉價、多功能的特點，其生態效益、社會效益和經濟效益都相當明顯，在湖南省乃至全國都有廣闊的應用前景。

1 GB50286-98.堤防工程設計規范[S].中華人民共和國國家標準.

2 夏漢平.香根草系統技術應用手冊[M].廣州：廣東科技出版社，2008.

3 徐禮煜，等.香根草系統及其在中國的研究與應用[M].深圳：亞太國際出版有限公司，2003.

4 熬惠修，等.香根草生物工程在公路護坡的試驗初報[J].廣州環境科學，1997.12（2）：19-22.