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渠系改造:水土保持沿线取得显著成果

时间:2023-11-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:(二)渠道沿线的植被建植渠道沿线植物配置,可根据地形条件配合堤基、路基防护综合选择,而植被建植是渠道水土保持改造的关键步骤。草毯通常40d左右可以起坪,卷成筒状并扎紧后运至铺植场地。草皮或草毯在渠道绿化带的铺植方法通常分为以下四种:1)点铺(分栽法)。是将草皮或草毯以1~2cm间距铺植在整理后的绿化带内,并经镇压、浇水等管理使之成坪的方法。

渠系改造:水土保持沿线取得显著成果

在自然界中,植被是自然因素中防止土壤侵蚀起积极作用的因素。在良好的植被环境里,即使在坡度大,抗蚀性弱的土壤,也不易引起土壤侵蚀,所以植被是渠道沿线最适宜的水土保持措施,另外,良好的植被也是改善渠道沿线生态环境和景观质量的有效措施。

输水渠道沿线植被立地条件较差,与普通地面土壤相比,边坡土壤水肥条件很差,坡度越大,土层越薄,降水和土壤越容易流失,而且边坡土壤多数情况下是生土,有机质含量低,理化性质差,不利于植物的生长。因此,根据渠道水土保持的主要任务,即涵养水分,阻挡泥沙流失,固持土壤,恢复生态系统,保护当地景观,绿化美化的目的,植物及种植模式应因地制宜,择优选取。

(一)植物选择

(1)具有较强的适应能力。对于干旱、潮湿、瘠薄、盐碱、病虫害等不良立地因子有较强的忍耐能力。每一种植物都有其最适合的环境条件,当然因地制宜选择当地土生土长的植物最好,因为它是在当地环境条件下长期适应的结果。

(2)根系发达,有较高的生长速度。根孽性强,根系发达,能网络固持土壤,地上部分生长迅速,木本植物枝叶繁茂,草本植物草层致密,能尽早、尽快和尽可能长的时间覆盖地面,有效防止表土侵蚀,同时,落叶丰富,易于分解,以便较快形成松软的枯枝落叶层,提高土壤的保水保肥能力。

(3)播种栽植较容易,成活率高。种源丰富,育苗简易的方法较多,若采用播种则要求种子发芽力强、易成活。但实际上,很难找到一种具备上述所有条件的植物。因此,要根据灌区植被恢复和渠系沿线的特定问题,选择制约因素作为植物选取的主要依据。

(4)木本、草本植物优化混种。草本植物引种简单,费用低廉,能迅速覆盖地面,有效防止面蚀和沟蚀的发生。但生长在坡面上草本植物的根系,往往向坡面下方延伸,随着坡度的变化,几乎不向坡面上方和土层深处延伸,因此坡度较大时,草本植物根系不能侵入。一般草本植物根系最深仅能延伸到30cm深的土层内,根系短且抗拉强度小,对坡面稳定的防护能力极为弱小。而木本植物根系向土层内部延伸,其根系盘根错节,形成具有优良功能的庞大网络系统,众多支柱根的作用可使风化、裂隙土(岩)层得以固定,但木本植物生长慢,地表覆盖能力弱,且引种管护复杂。因此,渠道水土保持植被绿化工程宜采用木本、草本优化混种模式。

(5)造价低,管养简单,有经济价值。选择种子容易获得、价格低廉、便于繁殖的草种、苗木,降低种植成本。只要能够快速形成覆盖层并且具有较强的固土能力,且后期管理、养护简单的植物,都可采用。另外,应考虑经济价值和综合利用,如草种的选择可考虑畜牧养殖利用的要求,增加经济收入。

我国地域差异明显,南北方可供选择的植物种类很多,一般情况下天然生长的乡土植物,易于繁殖,能保持正常的生长发育,并维持生态学稳定性,但乡土植物有时生长缓慢,适宜播种时间短,地面覆盖能力差。因此,适当引进外地种源或品种进行种植,亦能起到较好的效果,如刺槐原产北美北纬39°~43°的地区,19世纪引入我国青岛,现已广泛分布于东北铁岭以南至辽东半岛,黄河流域长江流域各地,成为我国水土保持,植被恢复的重要树种之一。表6-5列出常用的绿化树种和草本植物以供参考。

(二)渠道沿线的植被建植

渠道沿线植物配置,可根据地形条件配合堤基、路基防护综合选择,而植被建植是渠道水土保持改造的关键步骤。由于渠道沿线面积大,地形复杂,土壤瘠薄,水分条件差,选择经济、合理的建植方法十分重要。目前常用的建植方法有:

1.铺植法

草皮是建植护坡绿地的重要材料之一,特点是能快速建成并实现绿色覆盖。铺植法即通过事先选择场地,培育生产草皮或草毯,后经移栽,用少量的草皮或草毯铺植渠(沟)路坡,经分枝、分蘖和匍匐生长形成绿化覆盖的方法。

(1)草皮的生产。选择靠近路边便于运输的地块,疏松表土,做到土壤细碎,地面平整。用手工撒种或机械播种。播后用齿耙轻耙一遍或覆土0.5cm左右,平后镇压,使种子(种茎)和土壤充分接触。据天气情况适当喷水,保持地面湿润。温度适宜时,60d左右即能成坪。采用平底铁锹铲坪,铲成大小30cm×40cm带土厚度0.5~1cm的块状,也可用起草皮机铲坪。装载运至绿化护坡现场。

草皮生产和运输耗工多,运输量大,而且铺植工作量也大。草皮起草块时,根系损伤大,铺植后在正常季节需15d左右才能恢复正常生长。一种新的生产方式是采用无土栽培的地毯式草皮铲,简称草毯,其特点是在地表采用砖砌场地或水泥场地作为隔离层,并在隔离层上铺设种植网,种植网可采用粗孔遮阳网、无纺布等。基质可选用稻壳、锯木屑等堆沤腐熟材料,其种植程序是:隔离层上铺种植网→覆盖培养基质1cm厚(每立方米基质掺和2kg草坪专用混合肥拌匀)→播种种子→覆盖培养基质0.3~0.5cm→管理成坪。草毯通常40d左右可以起坪,卷成筒状并扎紧后运至铺植场地。

(2)铺植的方法。草皮或草毯在渠道绿化带的铺植方法通常分为以下四种:

1)点铺(分栽法)。即将草皮或草毯的草坪草株或株丛,按一定的距离栽入经松翻整理后的绿化带内,通过灌溉等抚育管理而形成封闭覆盖层的方法。此法植株成活率高,但需大量人工栽植,且成坪时间长。常用于密丛型的草类。

2)块铺。将草皮或草毯分成长、宽各10~15cm的块,以20~40cm的间隔栽入绿化带内,经镇压、浇水成活并经分枝、分蘖形成封闭草层。此法较节约草皮,分布也较均匀,但形成封闭草层所需时间较长,一般要60~80d才能封闭。

3)条铺。将草皮或草毯起成10cm左右长的长条形,以3~6cm或更宽间距铺植在绿化带内,经镇压、浇水成活。铺装面积为总面积的1/3左右。一般40~60d形成封闭草层。

4)密铺。又叫满铺法。是将草皮或草毯以1~2cm间距铺植在整理后的绿化带内,并经镇压、浇水等管理使之成坪的方法。此法在长江以南地区一年的任何时间都可铺植,铺后可形成“瞬时草坪”,迅速覆盖渠坡,裸露荒地,有效保护渠道并形成很好的景观,但建设成本高。

2.种子直播法

种子直播法即用种子直接播种形成封闭草层的方法。

(1)播种的时间。就播期而言一年四季均可播种。但在生产上必须抓住适播期,以利种子萌发、提高成苗率和保证幼苗有足够的生育时间,能正常越冬越夏并抑制苗期杂草的危害。表6-6列出了常用草种种子发芽适宜温度范围,以供参考。

表6-6 草种发芽适宜温度范围

(2)播种量。绿化草种的播种量取决于渠道沿线的土壤状况、水肥条件、水土保持工程的要求以及种子质量等因素。播量太小,会降低绿化带封闭速度,不能在短期内有效控制水土流失,播量太大,则浪费种源不经济,同时苗数过多,会促进病害发生。理论上,每平方厘米有1株健苗较好,表6-7给出几种常用草种的播种量,实际工程中应根据当地土质、气候、管理水平等作适当调整。

(3)播种的方法。播种前应对种子进行处理,包括晒种、催芽、药剂拌种等,以期早出苗、多出苗、出好苗。播种方法采用人工撒播为多,为使播种量尽可能均匀,人工撒播大致分5步。

1)沿渠线将绿化带划分成若干块或条。

2)将种子相应地分称成若干份。

3)把种子均匀地撒播在块或条中。种子细小可掺细沙、细土撒播。交叉插播2~3个来回以确保均匀。

4)用竹丝扫帚轻扫、轻拍。若盖土,所盖土也要分成若干份撒盖。

5)轻压。压力视土壤硬度而定,目的使松土紧密,提高土壤墒情,促进种子发芽和生根。可用人力推动重辊或机械进行,辊重量通常60~200kg。

表6-7 几种草种播种量

渠系改造中,当绿化保护带面积较大时,可采用机械播种的方法。常用的播种机有旋转式播种机或自行式播种机。其最大特点是容易控制播种量,播种均匀,不足之处是不够灵活,对地形变化的适应性较差。

(4)覆盖与灌溉。播种后的地面要及时覆盖,以稳定土壤中的种子,防止降水冲刷,同时调节地表温度,保持土壤水分,促进发芽。覆盖材料可以就地取材,如农作物秸秆、树叶、草帘、草袋等,也可采用专门生产的无纺布、遮阳网或地膜等材料,既起覆盖作用,又起固定作用。出苗前种子吸足水后才能生根发芽。种子发芽后,若土壤水分不足以回芽,严重时导致种子死亡,故播种出苗阶段应保持土壤呈湿润状态。一般在草种播种前24~48h淹灌一次,以增加底墒。苗期宜勤浇水,通常在炎热干旱的生长季节,每周的灌溉量应为4~6cm,以每周灌溉2次为宜。

种子直播法相对于其他种植方法,工序简单,成本较低,方法容易掌握,但形成封闭草层时间长,要掌握适当的宜播期,播种量。另外,直播法一般适用于地形较平坦的隔离带,对渠堤内、外坡绿化不适用。

3.绿化植生带法

绿化植生带法即用特殊工艺和科学配方将种子及生长所需养分定植在可以自然降解的纸基、无纺布或高孔隙率的毯状纤维带基上,施工时将其直接铺于整好的地面(或坡面),经覆盖细土,浇水养护形成绿化草层的方法。

(1)材料的选择。

1)载体。主要有纸载体、无纺布、毯状纤维带等。原则是播种后能在短期内降解,避免对环境造成污染;轻薄,具有良好的拉伸强度。

2)粘合剂。多采用水溶性胶粘合剂或具有粘性的树脂。起粘住种子和载体之间的相互粘合作用。

3)草种选择。各种绿化草种均可做成植生带。如草地早熟禾、高羊矛、黑麦草白三叶等。种子质量是关键,否则,植生带无使用价值。

(2)加工的工艺。目前国内外采用的加工工艺主要有双层热复合植生带生产工艺、单层点播植生带工艺、双层针刺复合匀播植生带工艺。近期我国推出冷热复合法生产工艺,其基本要点是:

1)种子植生带加工工艺要保证种子不受损伤。包括机械磨损、冷热复合对种子的活力影响,确保种子的发芽率。

2)布种均匀、定位准确,保证播种的质量和密度。(www.xing528.com)

3)载体轻薄、均匀,无破损和漏洞

4)植生带的宽度和长度要一致,边沿整齐,便于铺设。

5)植生带中种子发芽率不低于常规种子的95%。

(3)储存和运输。

1)库房整洁、卫生、干燥、通风。

2)温度10~20℃,相对温度不超过30%。

3)预防杂菌污染及虫害、鼠害

4)运输中防水、防潮、防磨损。

(4)植生带铺设。

1)精细整地,做到地面高度平整。表层土壤细碎、土层压实,避免土层虚空影响铺设质量。

2)铺设仔细,接边、搭头均按植生带的有效部分搭接好,以免漏播。

3)覆土要细碎、均匀,一般覆土厚0.5~1cm,覆土后用辊镇压,使植生带和土壤紧密接触。

4)铺设至苗期采用微喷或细小水滴设备浇水,喷力微小,灌水均匀,以免冲走浮土。每天喷或浇水2~3次,保持表土湿润。采用植生带法40d左右即可形成封闭草层。

中国水利水电科学研究院引进国际先进的绿化植生带技术,自主研制并开发出GEG绿化植生带生产线,生产出4种类型的产品,其品种及适用范围见表6-8。

表6-8 GEG绿化植生带的品种、构成及适用范围

GEG绿化植生带采用3~50但尼尔、孔隙率高达70%~99.5%的多功能过滤毯状纤维技术与绿化辅料(含草种、灌木种、培养料、保水剂、溶岩剂和肥料等)的配方技术,运用针刺法和喷胶法生产而成。此技术在坡面土层的表面增加人工覆盖层,遇到降水时,水流不能直接冲去土层表面,在植物生长形成封闭层之前,坡面仍能保持稳固,植物根系穿过植生带基层,扎根于土壤中,使整个植生带覆盖层与坡面土层结合在一起,既可使坡面得到有效保护,防止水土流失,又能得到美化的绿色景观。该项技术通过在北京长河水系边坡、京沪高速公路临沂段边坡等地应用,具有明显的经济效益和社会效益。

GEG植生带铺设前后技术经济指标见表6-9。

表6-9 植生带铺设前后技术经济指标主要变化

4.喷播法

喷播法是以水为载体,将草种、生长素复合肥、粘合剂等成分制成混合物,通过专用设备喷洒到坡面上,形成绿化植被的建植方法。

喷播法需要喷投设备,主要由机械、搅拌、喷射、料罐等部分组成。一般安装在大型载重汽车上,施工时现场拌料现场喷播。目前市场上的设备有HD6003、HD9003、HD12003和TL30、TL90、T90、T120、T330等型号。

(1)草浆的配置。喷播草浆要求无毒、无害、无污染、粘着性强、保水性好、养水丰富。喷到地表能形成耐水膜、能显著提高土壤的固粒结构,有效防止坡面浅层滑坡及径流,使种子幼苗不流失。草浆一般包括水、粘合剂、纤维、染色剂、草种、复合肥等,视当地条件还可加保水剂、松土剂、活性钙等材料。

1)水。作为溶剂,把纤维、草籽、肥料、粘合剂等均匀混合在一起。

2)纤维。纤维在水和动力作用下形成均匀的悬浮液,喷后能均匀地覆盖地表,具有包裹和固定种子、吸水保湿、提高种子发芽率及防止冲刷的作用。纤维覆盖物可用木材、稻草、麦秸等为原料,经过热磨、干燥等加工方法,加工成絮状纤维。纤维用量一般平地少坡地多,一般为60~120g/m2

3)粘合剂。以高质量的自然胶、高分子聚合物等配方组成,要求水溶性好,并能形成胶状水混浆液,具有较强的粘合力、持水性和通透性。平地少用或不用,粘土少用,沙土多用,一般用量占纤维量的3%左右。

4)染色剂。使水和纤维着色,一般用绿色。加染色剂的作用主要是方便检查是否漏播。

5)肥料。多用复合肥,一般用量为2~3g/m2

6)活性钙。用于调节土壤pH值。

7)保水剂。一般用量为3~5g/m2,干旱地区可适当加大用量。

8)草种。根据地域、土质、地形等条件选择草种,可采用单播、混播的方式播种。

(2)喷播的施工。喷播时,水与纤维覆盖物的重量比一般为30∶1,根据喷播机的容器量计算材料的一次用量,不同的机型一次用量不同,见表6-10。

一般先加水至罐的1/4处,开动水泵,使之旋转,再加水,然后依次加入种子→肥料→活性钙→保水剂→纤维覆盖物→粘合剂等。搅拌5~10min使浆液均匀混合后才可以喷播。

喷播时水泵将浆液压入软管,从管头喷出,操作人员要掌握均匀、连续喷到地面的技术,每罐喷完,应及时加进1/4罐的水,并循环空转,防止上一罐的物料沉积在管道和泵中。完工后用1/4罐清水将罐、泵、管子清洗干净。

表6-10 喷播机一次用量表(供参考)

喷播法采用机械化操作,施工效率高,适用于地表粗糙,不便人工整地或机械整地,常规种植法难以施工的地区。但播后遇干旱、大雨,都会遭受很大损失,且播种方法比较粗放,对喷浆技术要求较高。

5.孔穴栽植法

在斜坡面上开孔穴,将有机肥料填进其底部,再把化学肥料、添加剂掺混到客土内,填充到孔穴中,而后播种,覆盖泥土。对草本植物,孔穴的数目以每平方米开设18个为宜。对木本植物,其孔穴间距视树种而定,通常可取2~5m。

孔穴栽植法适宜采用在硬质土壤的切割面上,该法肥料和种子的流失较少,草种发芽和成活率高,根据所用材料情况,能进行冬季施工。孔穴栽植法尤其适用于栽植木本类植物或灌木类植物。

(三)水土保持植被的保护和管理

渠系改造工程中,植被的保护和管理应贯穿于整个施工过程。在渠道挖填、整地和基础工程实施阶段,就要注重水土保持植被工程的规划和施工,在种植、栽植后注重植被的维护,先进的保护和管理措施,能够较好地维持和发展已恢复和重建植被的成果。

一般来说,种植刚结束,管理的目的是提高植物成活率,迅速形成封闭草层。随着植物的生长,其水土保持效果才逐渐明显。条件差的地方,必须采取保护管理才可形成持久稳定的植物群落,保护管理的主要措施包括:

1.灌溉与施肥

多数情况下,渠道护坡绿化带一般不需灌溉和施肥。但是在苗期,为了保证出苗率或成活率,应每隔1~3d进行一次灌溉,以雾状喷灌为宜。苗期施肥根据土壤肥力和植物长势而定,纯氮素每次施用量不应大于0.4~0.5kg/100m2,通常可施用复合颗粒肥。当采用手工撒施时,可用沙拌肥,使肥料更均匀。

2.封闭育草育林

和当地封闭式育草育林措施相结合,杜绝牲畜践踏,防止人为破坏,植被恢复后,可有计划地采伐采割或轮牧。

3.整理修补

对受破坏的植被工程以及新出现的侵蚀沟等进行整理补修,整平夯实侵蚀沟,并补种植被。完善渠道坡面及植被带排水措施,防止水土流失。

4.补种补栽

对植物发芽不良、成活率低或引进植被急剧退化的现象,应分析原因,改善水土条件,及时采取灌溉、排水、追肥、除草、防治病虫害、补种、补栽等综合管理工作。

5.加强抚育

初步完成植被恢复和重建后,要及时观察研究草木类、灌木类、木本类等植物的共生关系,通过修剪、整枝、间伐、刈割等抚育措施,及时调整种内种间关系,使渠系改造后的人工植被与当地植被协调共生,切实达到固坡,防水土流失和综合利用的目的。

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