香根草雙層加筋復合植被柔性板塊技術在三峽庫區消落帶防護工程中的應用

鄧 斌 陳邦群 鄭巍偉 朱道清 阮道紅 鄭 焱 徐長鋒 賈代貴

（1.湖北秭歸縣環境保護局 秭歸 443000；2.宜昌大地園林工程有限公司 宜昌 443000）

水庫的水位漲落帶，又稱為消落帶，是指由于季節性水位漲落使水庫周邊被淹沒土地露出水面的一段特殊區域。據統計，三峽庫區正常運行后，在海拔145～175m的庫區兩岸，形成水位漲落幅度高達30m、面積400多km2的水庫消落帶濕地，易造成滑坡、溜坍，防護難度大，治理十分困難。

三峽水庫消落帶環境保護工程是長江航道水土保持十分重要的工程難題之一，目前采用的護坡方法有混凝土護坡、漿砌片石與干砌片石護坡、骨架護坡等多種方式。這些方法均能起到一定的工程防護效果，但普遍存在造價高，施工難度大，不易大面積推廣等缺陷，尤其是上述方法均是單一的工程防護，沒有環保綠化的生物防護作用。因此，三峽庫區建立消落帶濕地系統保護區，探索生態防護建設的有效措施，這對三峽水庫和長江中下游地區的生態與環境安全，具有十分重要的意義，采用生態防護進行消落帶的治理，可達到一勞永逸的效果。

1 香根草雙層加筋復合植被柔性板塊技術

1.1 復合植被柔性板塊技術作用機理

單株植物在遭洪水沖刷時容易被水流沖走，使消落帶護岸產生逐漸流失破壞，香根草雙層加筋復合植被柔性板塊消落帶生態防護結構引入“植物加筋”的概念，采用網狀加筋材料對植物群落進行加筋處理，使其莖部與根部相互連鎖，通過植物莖與根的生物錨固作用，形成整體式的雙層網狀立體防護柔性板塊結構，有效防止水流的浸蝕與沖刷破壞。由于香根草雙層加筋復合植被柔性板塊不會產生硬性變形與破壞，對消落帶能起到永久有效的柔性防護。

1.2 植物加筋結構方式

（1）使用加筋網對地被植物根須進行加筋，地被植物采用狗牙根、百喜草、水花生等品種，成千上萬的植物根系與加筋網相互連鎖在一起，形成消落帶柔性生物防護的根系板塊，起到表面快速防護的功能，形成“先鋒根系加筋板塊”；同時對坡表土壤也起到了淺層的加筋作用，增強了防護層的抗張強度和抗剪強度，限制因沖蝕而引起的“逐漸破壞”現象的擴展，最終限制坡表出現細溝侵蝕和淺層滑動的發生。

地被植物的生長高度大部分為20～30cm，根系深度30cm左右。

（2）采用加筋網材料對具有一定高度的植物香根草的莖部進行加筋，隨著香根草的生長與分蘗，植物莖部與加筋網相互連鎖在一起，在消落帶表面形成一個整體的加筋植物連鎖體系，稱之為“莖部加筋板塊”，加之香根草長根系的生物鉚釘作用，最終形成香根草雙層加筋復合植被錨固層，這種香根草雙層加筋復合植被消落帶生態防護體系，對消落帶起到深層防護的作用。

香根草的生長高度一般為150～180cm，根系深度300～500cm左右。

1.3 生態防護品種的選擇與植物耐水淹性能［1］

對于生態防護植物，一般要求具有優異的耐水淹性能。香根草在水下淹沒長達4個多月后可恢復生長，具有優異的耐水淹性能；百喜草具有較強的耐寒與耐水性能，耐陰性也較強；狗牙根匍匐莖發達，生命力極強；疏花水柏枝等水生植物品種耐水性能也較強。因此，香根草、狗牙根、百喜草、耐水淹灌木疏花水柏枝等植物為主要選擇品種，輔以其他植物作為先鋒防護品種，可以達到快速防護與長期防護相結合的目的。

2 香根草雙層加筋復合植被柔性板塊關鍵技術

（1）香根草雙層加筋柔性板塊技術的使用。通過對植物的莖部與根部的加筋作用，在消落帶表面形成有效的柔性防護板塊，在地上與地下形成兩道整體性極強的網狀防護板塊，并通過植物的根系錨固作用緊密地結合在一起，形成復合植被加筋體系，可極大地提高抗沖刷能力，防止產生水土流失破壞，對消落帶最終起到永久的生態防護功能。

（2）采用香根草容器苗技術，提前培育香根草容器苗，以空間換時間，讓植物提前生長，在消落帶水位下降后及時種植，在有限的生長時間內提高植物的耐水淹能力。

長江三峽消落帶水位回落到145m高程一般在每年的6月10日左右，而開始蓄水時間是8月底，能供植物生長的時間只有短短的2個月時間，如不采用香根草容器苗技術手段，種植的植物難于成活。

3 香根草雙層加筋復合植被柔性板塊的技術特點

（1）施工簡便快捷，具有永久的生態防護功能。

（2）復合植被柔性板塊結構極大地提高了抗沖刷能力，防止產生水土流失破壞，具有良好的固土與防沖刷效果。

（3）屬于柔性結構，能適應坡面變形，與傳統的拱形骨架、菱形格構相比，整體性更強，不會出現沉降、斷裂等現象。

（4）既有工程防護的功能，又可進行生物種植，不影響坡面綠化種植，植被形成后可覆蓋全部坡面，安全、自然、美觀。植物根系與柔性護墊相互糾結在一起最終形成一個柔性生物護墊，完全適應消落帶的漲落特性又不會產生坡面破壞，達到對消落帶的生物防護功能，后期不需人工維護。

加筋香根草復合植被消落帶生態防護結構簡便易行，施工不需專用機具，適用面廣，在消落帶生態防護領域具有極大的推廣前景。

4 施工工藝

（1）消落帶坡面清理。清除大的石塊、樹根等雜物，要求坡面平整順暢。

（2）安裝防沖刷網墊。縱向搭接5～10cm，橫向搭接10～20cm，采用30cm長木樁固定，固定間距1.0～1.5m，梅花型布置。網墊上覆蓋2～3cm的種植土，以看不到網墊為宜。

（3）人工種植香根草、香根草容器苗，種植間距30～50cm［2］。

（4）安裝加筋網，縱向搭接5～10cm，橫向搭接5～10cm，采用木樁或直徑12mm長30～40 cm的L型螺紋鋼釘固定，固定間距1.0～1.5m。

（5）機械噴播狗牙根、百喜草等混合草種。采用專用的液壓噴播機械設備，進行植被建植噴播，將綠化混合基材和混合植被種噴射于坡面。該種方式中添加的粘合劑可更有效地保證噴播的混合植被種貼緊坡面與土壤，并且播種均勻，不易流失，避免了人工撒播的盲區，有利于植被的萌發和生長。

（6）采用專用養護船對消落帶進行澆水養護。

5 三峽消落帶生態防護應用與效果

香根草雙層加筋復合植被柔性板塊技術首次應用地點為三峽庫區長江北岸秭歸縣香溪河口，是秭歸縣進行的消落帶生態防護的試驗區，生態治理面積達3.4萬m2。試驗選擇了多個品種的耐水淹植物進行消落帶邊坡生態防護試驗研究，總體上分為四大試驗區域，這次較大規模的試驗研究，其技術特點就是以生態防護為主，改變了傳統的以工程防護手段治理的特點，力爭在耐水淹植物應用及生態防護形式的研究方面有新的突破。

項目于2012年4月開工實施，2012年6月初長江水位降至145m高程，2012年6月底完成了全部生態防護項目，7月初經歷第一次洪峰考驗，水位先后漲到163m的高位，并長時間停留在158m的高程，8月下旬水位回落到146m，植物經受了較長時間的水淹考驗，種植的香根草與狗牙根成活率較高，其他非實驗物種耐水淹性能差，防沖刷能力也不強。2012年8月底三峽水庫開始儲水，水位由146m高程連續上漲，到10月下旬水位上漲到174～175m高程，并于11月、12月保持2個月的174～175m高水位運行，上漲水位高度落差為30m。植物處于長江175m水位、最大落差為30m的消落環境中考驗。

2013年1月水位開始緩慢下降，當月水位下降3m，2月下降5m，3月下降3.3m，到2013年4月水位下降到160m，4個月水位共下降15m。隨著4月份溫度上升、水位下降，消落區逐步露出水面，植物開始復蘇成活。水位163m以上植物成活較好的是香根草與狗牙根，163m水位以下復活較好的是狗牙根。由此可見，在水下浸泡半年之久的香根草與狗牙根有著旺盛的生命力，其與邊坡結合整體性好，邊坡穩定，生態恢復效果好，達到了消落帶生態治理的目的。香根草加筋結構及防護效果見圖1，圖2。

圖1 淹沒后的香根草加筋結構

圖2 第2年退水后植物復蘇消落帶防護效果

6 結語

消落帶生態防護試驗區內復合植被柔性板塊中的香根草、狗牙根植物，在經受近半年多江水淹沒后又萌發新芽，成活率較高，顯示出其優異的耐淹性與防護整體性，試驗區內植物成活返青標志著三峽消落帶生態防護治理取得了成功。

三峽庫區消落帶生態防護技術的實施，將改善三峽庫區消落帶的生態環境，提升長江兩岸生態景觀效果。香根草雙層加筋復合植被柔性板塊技術的成功應用，為三峽庫區消落帶的生態治理提供了新的途徑。

［1］（澳）Truong Paul，夏漢平，（越）Van Tran Tan，（荷）Pinners Elise.香根草系統應用技術參考手冊［M］.廣州：廣東科技出版社，2008.

［2］夏漢平，劉世忠，敖惠修.優良水土保持植物與坡地復合農林業［M］.北京：氣象出版社，2011.