香根草系统在中小河流治理中的应用

王倩

（宁乡县水利水电勘察设计院 长沙市 410600）

2009年是我国气候异常的一年。一些地区降雨之多、台风之强、旱情之重历史罕见。入汛以来，受多次大范围、高强度降雨过程影响，全国有210多条河流相继发生超警戒水位以上洪水。中国南方普降暴雨，中南各省先后遭受洪涝侵袭。截至7月7日，全国累计有28个省（区、市）和新疆生产建设兵团发生不同程度的洪涝灾害，直接经济损失约267.6亿元，3555000hm2的农作物受灾，17.5万间房屋倒塌。受灾人口已达4880万人。实际上，目前中小河流遭遇的水情基本上是5～20年一遇的规模，强度并不算大。之所以造成明显损失，主要是因为中小河流治理的滞后。水利部部长陈雷认为，中小河流治理严重滞后是防汛抗洪工作的薄弱环节，全国有2/3的中小河流达不到规定防洪标准，一般年份，中小河流洪涝灾害损失占全国的70%～80%，死亡人数占2/3。

针对这一状况，2008年中央1号文件曾明确指出，“各地要加快编制重点地区中小河流治理规划，增加建设投入，中央对中西部地区给予适当补助，引导地方搞好河道疏浚”。目前在堤防工程中刚性护坡铺面主要有现浇混凝土、沥青混凝土、浆（干）砌块石、乱石堆、泥灰土等做成的防侵蚀护面。它们都存在一些致命的缺陷：总体成本高；不易种草、绿化；耐久性差，对渠道小规模变形的适应性差，遇到不好的土质、沉陷、膨胀土、堤防塌陷、结冰隆起或水的扬压力时容易发生局部破坏或结构不稳定性；刚性衬砌面一旦发生局部破坏，久而久之就容易发生大面积的破坏，从而导致下面的土壤侵蚀；刚性衬砌的修补比较贵并且施工不方便。

香根草（Vetiveriazizanioides）属于禾本科香根草属。系多年生草本植物。由于它根系发达，且向地下纵深发展，以及它所具有的其他诸多特性，自20世纪80年代以来就受到世界各国的青睐，成为众所周知的水土保持和斜坡固定植物。香根草技术（vetivertechnology，简称VGT）系指应用香根草进行侵蚀防治和斜坡稳固技术。于2000年在泰国召开的第二届国际香根草会议上，又将香根草技术改名为香根草系统（vetiversystem），特指实用的、价格低廉的、维护简单的水土保持、土地稳固和修复的生物工程技术。在世界银行和国际香根草网络的推崇下，香根草系统在我国边坡防护上迅速推广开来，取得了很好的护坡与植被恢复的效果。现以长沙市岳麓区靳江河治理（含浦段）工程为例，将香根草系统应用于中小河流治理中堤防护坡取得效果及存在的问题总结如下，以期能为以后在中小河流治理过程中采用香根草系统护坡提供可借鉴的资料。

1 工程概况

靳江河发源于湘乡市金石镇万群村铁家湾，干流河长85km，平均坡降0.55‰；全流域面积781km2，流域人口37.8万人。长沙市岳麓区靳江河段治理（含浦段）工程位于长沙市岳麓区含浦镇。整治项目主要包括堤防加固工程、河岸整治工程、涵闸改造工程等，治理河道河段总长6.4km。靳江河岸为天然岸坡，存在冲刷形成的塌岸问题。再者由于河流汛期流速大，水流侧蚀、底蚀作用较强，导致岸坡极易产生崩塌后退。为防止河水淘蚀堤岸，保障大堤安全，根据工程实际情况，决定对河道左岸九江垸K2+ 800～K3+200、花塘垸K1+200～K1+500和河道右岸幸福垸K0+200～K0+500进行岸坡整治。该段河堤堤顶高程一般（39.3～41.4）m，堤顶宽一般（2.0～5.0）m，外坡比一般1∶0.5～1∶1，内坡比一般1∶0.3～1∶1，堤身高一般（2.5～7.3）m。堤身是经不同时期多次加高培厚填筑而成，堤身土大多为就近取土，以少量粘土、粉质粘土、壤土、夹大量砂壤土、砂、卵石、碎块石等，大多结构松散，局部结构较密实。其内、外侧为弱透水的粘土、粉质粘土、壤土。

随着我国经济实力的快速增长和人们生活水平的提高，社会各界对生态与环境保护的意识日趋增强，人们对生存环境提出了更高的要求。工程建设已不再局限于对主体工程功能与安全的考虑，工程环境质量也逐步被人们所重视，故本次护坡形式采用能将工程措施与生态措施结合在一起的香根草系统护坡。

2 香根草系统特性及应用原理

（1）香根草根系固土力学特性。

使用刻度弹簧拉力计测定试样根系拉断时的最大抗力，用游标尺测定根系被拉断时根系断面直径，测定香根草的抗拉强度，P=4F/πD2（F-最大抗拉力，D-拉断处根系直径），每试样重复10～28次。测定结果见附表。

另有报道，香根草根系抗拉强度（40～120）MPa（平均75MPa），约相当于一般钢材极限抗拉强度的1/6。明显高于许多乔、灌硬树木根系的力学抗张强度 （＞桤树4～74 MPa、＞黄杉 19～61MPa、＞杨树 5～38MPa、＞柳树 9～36 MPa、＞大麦 15～31MPa、＞银槭 15～30MPa、＞西铁杉 27 MPa、＞非禾本科草类2～20MPa、＞越桔16MPa）。因而，香根草根系的穿扎力特强，其“天赋”的强度和活力，使之能穿透硬磐（在坚硬的红粘土网纹层可见多根系组成成束向下穿扎）和在砾石之间、岩层之间薄弱处穿透，甚至可在沥青混凝土层中渗穿。同时，香根草根系数量多成网状而深扎，与土壤接触面积大，其固土能力强。通过抗张力、摩擦力和粘附作用等对土壤发挥像钢筋似的增强作用。

附表 香根草根系抗拉强度测定结果

（2）香根草系统应用原理。

香根草系统的应用原理是在地表以下，香根草发达的根系，可在较短时间内使地下（2～3）m的土层内形成一排排抗滑的 “生物桩”，大大地加强土体的抗剪强度,满足固土保水、防止浅层滑坡的要求。在香根草篱之间可配置灌、草或藤本类植物，其根系可在地下（30～50）cm范围内与香根草的根系交错连接，形成高密度的地下网状结构，加固土体。在地表以上，香根草浓密、坚硬的茎、叶及其配置的灌、草或藤本类植物，它们的蒸腾作用可减少土壤中的水分，缓冲雨水的冲击，缓减地表径流的冲刷力，防止表土的流失。从而达到水土保持、抗滑护坡的目的。

香根草发达的根系和坚硬的茎、叶，可使香根草站稳在（0.6～0.8）m深、3.5m/s流速的洪水中，消杀水流的冲刷力，使堤、岸坡免受洪水及风浪的淘刷，保护其安全。

3 香根草系统应用的设计原则

（1）香根草在顺坡斜面的等高行距（50～150）cm，丛距为（15～25）cm，株数为4～6株/丛，采用单排种植；

（2）在坡比较大（1∶1以下）时可考虑双排高密度种植；

（3）在水流速度较大或河床固滩护堤中，可在香根草篱的行与行之间相距3m再用香根草篱斜线相联，形成“菱型”网格状结构；

（4）香根草草篱中间的裸露部位则配置巴哈省稗、海滨雀稗、百幕大草或当地物种等多种葡匐性和攀爬性较强的植物，以待专业养护结束后让其尽快覆盖表土。

4 工程实施后防护效益与存在的问题

4.1 防护效益

长沙市岳麓区靳江河段治理（含浦段）工程实施半年后调查发现，香根草每丛分藜数由2～3株已发展成30多株，最少的已达到6～9株，根深达到80cm以上，最短也有52cm，已形成致密的绿篱带，已发挥固岸护坡效果，减少了土壤剥蚀。同时，香根草发达的网状根系固持了堤岸，使其不受大风大浪的侵袭而崩塌，并节省了大量的维护经费。香根草系统作为一种新型的生物护坡措施表现出更佳的护坡效果、生态效益。

据湖南省宁乡县已实施工程数据调查研究表明，在3个不同地点对相同面积的河堤采用不同的防护措施，即香根草系统护坡、干砌条石护坡和浆砌片石护坡（其中干砌条石护坡和浆砌片石护坡厚度以30cm计算）。采用香根草系统护坡比其他护坡节省22元/m2以上。

4.2 存在的问题

（1）如施工的时间安排在冬季，则施工的成本上升，比春、夏季施工的成本高出近3倍，而效果也将延迟近半年时间才能体现。

（2）施工地域不同，设计者在选择当地物种配置方面有一定困难，使得设计的物种不是十分完美，从而影响美观。

（3）香根草虽然能够抗滑、护坡、保护堤坝，但由于其生长发育太高、太密，势必影响一些河道的泄洪功能。

总之，香根草系统应用于中小河流治理中河堤护坡具有高效、持久、廉价、多功能的特点，其生态效益、社会效益和经济效益都相当明显，在湖南省乃至全国都有广阔的应用前景。

1 GB50286-98.堤防工程设计规范[S].中华人民共和国国家标准.

2 夏汉平.香根草系统技术应用手册[M].广州：广东科技出版社，2008.

3 徐礼煜，等.香根草系统及其在中国的研究与应用[M].深圳：亚太国际出版有限公司，2003.

4 熬惠修，等.香根草生物工程在公路护坡的试验初报[J].广州环境科学，1997.12（2）：19-22.