不同技术措施对河岸带治理效果的研究

2022-06-06李欢

防护林科技 2022年3期

李欢

摘要为更好地保护牤牛河两岸林地资源，开展了“生物技术+简易工程技术”相结合的生态治理技术体系研究，结果表明：2.0 m和3.0 m宽的梯形缓坡简易坝体对河岸有效防护率较对照分别提高119.5%和136.6%，林木成活率和有效防护率均在90%以上;2.0 m和3.0 m宽的坝体树木成活率、有效防护率、平均淤积深度、冲淤量均极显著高于对照和1.0 m坝体宽度。“生物技术+简易工程技术”比其他两项技术平均淤积深度分别提高了0.29 m和0.96 m，治理效果显著，其平均淤积深度和冲淤量极显著高于其他两项措施。通过应用“生物技术+简易工程技术”对河岸带进行治理，4年间累计冲淤深度1.51 m，冲淤量20.14万m。

关键词河岸带治理;生物技术;简易坝体;坝体宽度

中图分类号：S727.26文献标识码：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.03.010

Study on the Effect of Different Technical Measures on Riparian Zone Governance

Li Huan

（Liaoning Ecological Experimental Forest Farm，Chaoyang 122000， Liaoning）

AbstractIn order to better protect the forest and land resources on both sides of the Mangniu River， the research of ecological management technology system was carried out by combining “biotechnology + simple engineering technology”.The results show that compared with the control， the effective protection rates of the simple dams with trapezoidal gentle slopes at 2.0 m and 3.0 m width were increased by 119.5% and 136.6%， respectively， and the survival rate and effective protection rate were both above 90%;survival rate， effective protection rate， average deposition depth， and scour and deposition volume of dams with 2.0 m and 3.0 m width were significantly higher than those of control and dams with 1.0 m widths. Compared with the other two technologies， the average sedimentation depth of “biotechnology + simple engineering technology”was increased by 0.29 m and 0.96 m， respectively. Treatment effect was remarkable. The average sedimentation depth and erosion-sediment volume were significantly higher than those of the other two measures. The accumulated erosion and deposition depth was 1.51 m， and erosion-sedimentvolume was 201 400 min 4 years by“biotechnology + simple engineering technology” application in riparian zone.

Key wordsriparian zone governance; biotechnology; simple dam;dam body width

河流生態护坡是在保护、创造生物良好的生态环境和自然景观的前提下，保证护坡措施具有一定强度和耐久性的同时，兼顾护坡工程的环境效应和生物效应，达到恢复生态环境、治理水土流失的目的[1-3]。传统的河道护坡主要使用浆砌或干砌块石护坡、钢筋混凝土护坡等。这类护坡工程的造价相对较高，且是水下施工，日后维护工作难以实施。其最大的缺点还在于，它仅仅从满足河流防洪、排涝、航运和引水等基本功能的角度出发进行设计施工，忽略了与河流同为整体的动物、植物及微生物的生存发展，很少考虑对环境和生态的影响[4]。近年来，以重建受损河岸生态系统为目的，同时融合防洪、生态、景观和河流自净效应为一体的生态护岸技术引起人们的广泛关注，并进行了一系列的研究与探索[1，4-6]。

牤牛河为大凌河支流，其水流急，来势猛，两岸多为沙质土壤，故河流侵蚀、冲刷严重，致使河道两岸塌陷十分严重，经常引起河道堵塞[7，8]。牤牛河周边多为村庄，农业种植和耕地侵占河岸带现象普遍存在，植被覆盖率低，生态缓冲带较窄[9，10]。同时，项目区年降水量小，且多集中在6—8月，河床比较高，河床与河岸高差小，故河流转弯处冲毁农田和林地现象已呈高发趋势[10-12]。因此，如何以最小的治理成本，同时兼顾保护农田、林地等效益，以水体安全、顺应自然为基本原则探索出适合牤牛河等乡村河流两岸治理保护新技术迫在眉睫[7，11，12]。为更好地保护牤牛河两岸林地资源，本研究在对该河流基本特点、两岸植被分布、河岸损毁程度等调查的基础上，开展了“生物技术+简易工程技术”相结合的生态治理技术体系研究。生物技术选用大径阶柳树作为护岸树种，以“品状聚集模式”为主要内容;简易工程技术以“梯形缓坡简易坝体”为主要措施，并对栽植成活率、有效防护率、生长量、淤积深度和冲淤量等指标进行分析，以期为乡村河流及小河流河岸带生态治理和恢复利用提供理论依据和技术支撑。

1材料和方法

1.1试验地概况

本项目试验地设在辽宁省生态实验林场新秋林班，位于牤牛河马友营段河岸带，基本无防护工程，冲刷严重，两岸已无明显岸坎。

1.2试验方法

1.2.1梯形缓坡简易坝体修建

利用河道内碎石、泥沙等，在河床与水位浮动区交界处，沿着河流方向，利用钩机等机械，人工修筑1条梯形简易坝体。坝体的高度直接影响了栽植区泥沙等淤积深度，太高容易造成淤积深度过大，泥沙淤积过厚，完全掩盖柳树;太低容易造成抵御水流冲击强度差，起不到有效降低河流水速的作用，甚至导致栽植的柳树被冲毁。因柳树截干保留高度为2.0～2.5 m，故坝体的高度设置为截干留高的1/2，即为1.0～1.5 m高。

1.2.2调查方法

试验地治理效果调查项目包括栽植成活率、有效防护率、当年生长量、冲淤深度和冲淤量。

（1）栽植成活率=成活株数/栽植株数×100%[13];

（2）有效株数=成活株数-倾斜株数[13];

（3）有效防护率=有效株数/栽植株数×100%[13];

（4）当年生长量（m）=用全株所有生长枝条的平均长度表示[13];

（5）以未治理的地段为对照（CK），各随机抽取3个样点，立标尺。以标尺与地表接触面为零起点，测量各处理每年冲淤的深度，取平均值为H，用下式计算冲淤量（V）：

V=（H+H+H+…+H）×M

式中：V为冲淤量（m）;H为每年冲淤深度（m）;n为测量年份;M为冲淤面积（m）[13，14]。

1.2.3不同坝体宽度对治理效果的研究

试验设计梯形缓坡简易坝体上底宽度分别为1.0、2.0和3.0 m 3个处理，以不设置梯形缓坡简易坝体为对照（CK），每个处理设置3次重复，1年后调查栽植柳树的成活株数、倒伏株数，计算出有效防护率;测量淤积深度，取平均值，计算冲淤量。

1.2.4不同措施治理效果分析

生物技术：选择胸径10～20 cm的柳树，在干高2.0～2.5 m处截干，保留全部辅养枝，品字状聚集栽植，顶端朝向上游来水方向。

简易工程技术：在河床与水位浮动区交界处，沿着河流方向，修筑梯形缓坡简易坝体，上底宽度≥2.0 m。

分别调查“生物技术”、“工程技术”和“生物技术+工程技术”3种治理措施的成活率、生长量，测量淤积深度，取平均值，计算冲淤量，分析治理效果差异。

1.2.5不同年度应用“生物技术+简易工程技术”治理效果分析

自2018年开始采用“生物技术+简易工程技术”进行治理试验，治理面积13.3 hm。在河床与水位浮动区交界处，沿着河流方向，修筑梯形缓坡简易坝体，坝体高度1.0～1.5 m，上底宽度2.0 m，压实，不留缺口，靠近河流侧的斜坡坡度<30°，选择胸径10～20 cm的柳树，在保留干高2.0～2.5 m处截干，保留全部辅养枝，呈“品”状聚集栽植，顶端朝向上游来水方向，每667 m挖栽植穴55个，深栽，埋至干基上0.5 m处。

连续调查2018—2021年各年的成活率、生长量，测量淤积深度，取平均值，计算冲淤量。

1.3数据处理分析

应用Excel、DPS等软件对数据进行整理和分析。

2结果与分析

2.1不同坝体宽度对栽植柳树成活率和防护率的影响

通过对不同梯形缓坡简易坝体宽度研究结果表明，不设置梯形缓坡简易坝体（CK）直接栽植柳树，河流流速过快，22株出现了倾斜现象，有效防护率为41.0%;1.0 m宽的坝体损毁严重，成活率为79.0%，15株出现了倾斜现象，有效防护率为64.0%;2.0 m宽的坝体有轻微的损毁现象，坝体高度有所下降，6株出现倾斜现象，有效防护率为90.0%;3.0 m宽的坝体无损毁现象，坝体高度略有下降，3株出现倾斜现象，有效防护率为97.0%（表1）。2.0 m和3.0 m宽的坝体有效防护率较对照分别提高51.0和56.0个百分点。通过对不同处理差异显著性分析得出，2.0 m和3.0 m宽的坝体成活率和有效防护率与对照相比差异极显著（表1）。

2.2不同坝体宽度对平均淤积深度和冲淤量的影响

由表2可见，不设置梯形缓坡简易坝体（CK），有效防护率低，平均淤积深度0.15 m，冲淤量为60 m;1.0 m宽的坝体平均淤积深度0.26 m，冲淤量为104 m;2.0 m宽的坝体平均淤积深度和冲淤量分别为0.47 m、188 m;3.0 m宽的坝体平均淤积深度和冲淤量分别为0.54 m和216 m。2.0 m和3.0 m宽的坝体平均淤积深度和冲淤量均极显著高于对照和1.0 m坝体宽度（表2）。通过对不同处理差异显著性分析得出，处理与对照、处理与处理两两之间差异极显著（表2）。

2.3不同治理技术对平均淤积深度和冲淤量的影响

由表3可見，单独使用“简易工程技术”进行河岸带防护，无法起到有效防护作用，平均淤积深度下降0.13 m，冲刷量大于淤积量，造成了严重的水土流失;单独使用“生物技术”，平均淤积深度为0.54 m，冲刷量为3 601.8 m;而使用“生物技术+简易工程技术”，其防护效果最佳，平均淤积深度为0.83 m，冲刷量为5 536.1 m。“生物技术+简易工程技术”比单独使用“生物技术”平均淤积深度提高了0.29 m，比单独使用“简易工程技术”提高了0.96 m。通过对平均淤积深度和冲淤量2个指标差异显著性分析得出，“生物技术+简易工程技术”处理极显著高于其他2项措施，因此，可应用“生物技术+简易工程技术”对河岸带进行治理。

2.4不同年度应用“生物技术+简易工程技术”治理效果分析

由表4可见，自2018年开始采用“生物技术+简易工程技术”在试验地进行治理。调查发现，2018—2021年间，柳树保存率略有下降，特别是2021年降雨量增大，河水水流增大，出现了个别柳树被水冲刷而倾斜的现象，故保存率略有下降。随着柳树的成活，根系的逐渐生长，当年生长量逐年增加。平均冲淤深度和冲淤量第1年最大，然后逐渐减小，2021年河水增大后略有回升。4年后，累计冲淤深度1.51 m，冲淤量20.14万m，说明应用“生物技术+简易工程技术”对河岸带起到很好的防护效果。

3结论与讨论

对河岸带治理来说，选用有效的河岸带治理保护技术至关重要[5，7]。应因地制宜，根据生态建设要求选取相应的河岸带生态治理方法，使河岸带和水位浮动区显现出极高的生态效益[7]。同时应充分考虑农村地区的经济承受能力，控制成本投入[5，11]。前人研究结果表明：柳树表层根系能够在水中及土壤含水量很高的土壤中生发，且生长状况良好，有足够的耐水性;柳树表层根系能够匍匐在岸坡的土壤表层，形成1个毯式保护层，抵抗来自雨水和河水的冲刷，具有极好的保护功能[15];河流的水位往往具有浮动性，工程护岸位置相对固定，不能应对不同水位对河岸的冲刷，而柳树能够随着水位的升降在近水处快速地形成表层根系保护层;相对于工程护岸，表层根系护岸有更好的生态效益，且费用较低[16]。

本研究表明：2.0 m和3.0 m宽的坝体对柳树的有效防护率分别较对照提高51.0和56.0个百分点，成活率和有效防护率均在90%以上;而且2.0 m和3.0 m宽的坝体成活率、有效防护率、平均淤积深度、冲淤量均极显著高于对照和1.0 m坝体宽度。“生物技术+简易工程技术”比其他2项技术平均淤积深度分别提高了0.29 m和0.96 m，治理效果显著;而且“生物技术+简易工程技术”处理各项防护指标均极显著高于其他2项措施。通过应用“生物技术+简易工程技术”对河岸带进行治理，4年间累计冲淤深度1.51 m，冲淤量20.14万m。

综上所述，河岸带治理可应用“生物技术+简易工程技术”，即生物技术选用大径阶柳树作为护岸林树种，以“品”字状聚集栽植;简易工程技术以“梯形缓坡简易坝体”为主要措施。此项技术对加固河岸、控制水土流失和生态修复效果明显。

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