導(dǎo)語：工程香根草技術(shù)應(yīng)用分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

利用植被（草或樹）減輕侵蝕，穩(wěn)定斜坡，已經(jīng)有悠久的歷史。沿習(xí)以來，主要是世代相傳，繼承前人的成功經(jīng)驗(yàn)。過去10年，利用植被來固坡的“軟”做法，越來越普及，大有超過利用非活性的人造物質(zhì)來護(hù)坡的“硬”做法之勢。究其原因，主要是人們擔(dān)心工程開發(fā)會(huì)使環(huán)境退化。再者，人們對植被的知識(shí)和信息越來越了解，這就有助于工程的設(shè)計(jì)與實(shí)施。香根草直到不久前還不甚為人所知。其生長旺盛，根系深扎，兼有樹木和草本的獨(dú)特性質(zhì)，可以防上侵蝕，控制地面土粒的淺層移動(dòng)（這是斜坡穩(wěn)定問題的一個(gè)指標(biāo)）。新近的實(shí)驗(yàn)參數(shù)表明，香根草的根系非常強(qiáng)大，其平均抗張強(qiáng)度為75Mpa，或者是鋼材抗張強(qiáng)度的六分之一。大量的根系增強(qiáng)了土壤的剪切力，因而也提高了斜坡的穩(wěn)定性。斜坡土地工程的工程人員和設(shè)計(jì)者們在應(yīng)用了香根草之后，獲得了一些定量數(shù)據(jù)，從而在尋求解決斜坡穩(wěn)定工程“答案”方面，更加得心應(yīng)手。本文介紹幾例在馬來西亞公路建設(shè)中，應(yīng)用香根草來增強(qiáng)坡地穩(wěn)定性、減輕侵蝕方面的成功范例。

一、引言

侵蝕問題，尤其是因降雨造成的侵蝕問題以及相應(yīng)的泥沙淤積問題，成為與今世界最嚴(yán)重的問題之一，有人甚至將其看作是為害至烈的人為危機(jī)（相當(dāng)于地球的癌癥）。土壤侵蝕的影響既有環(huán)境方面也有經(jīng)濟(jì)方面。在環(huán)境方面，土壤侵蝕會(huì)即時(shí)引起環(huán)境的美感黯然失色，長遠(yuǎn)來看，還會(huì)影響環(huán)境的水分狀況，從而影響植物區(qū)系和動(dòng)物區(qū)系。在經(jīng)濟(jì)方面，土壤侵蝕造成水庫庫容縮減，溪流、渠道流量銳減，洪水泛濫，從而必然采取疏?；蚱渌胧?。

據(jù)估計(jì)，全世界每年有200億噸土壤被沖刷掉。其中，中國的土壤沖刷量就占全球總量的25％。造成侵蝕的原因有農(nóng)業(yè)，林業(yè)（砍伐）和建筑業(yè)等方面。農(nóng)業(yè)就整個(gè)而言，造成的侵蝕量和堆積量均最大，不過，林業(yè)（砍伐）和建筑所造成的侵蝕形態(tài)卻最集中。美國前些年所作的研究表明建筑業(yè)造成的侵蝕速率，平均為其他土地利用形式的20倍

東亞國家受季風(fēng)氣候影響極大。西南季風(fēng)（4～10月）為該地帶來了農(nóng)業(yè)和其他行業(yè)所需的雨水，東北季風(fēng)（11~3月）將北亞大陸的冷風(fēng)帶來。但東北季風(fēng)曾經(jīng)掠過南中國海，帶來富含濕氣的云團(tuán)，在赤道地區(qū)如泰國內(nèi)部，馬來西亞和印度尼西亞，又造成另一輪降水。亞洲季風(fēng)帶地區(qū)雨量高、降水強(qiáng)度特別大，加上土壤母質(zhì)固結(jié)不緊，使該地區(qū)成為世界上土壤侵蝕最嚴(yán)重的地區(qū)之一。

由于地質(zhì)條件、坡地幾何形狀、土壤抗蝕強(qiáng)度、氣候條件、地下水特性等條件的綜合影響，斜坡的穩(wěn)定性問題就會(huì)發(fā)生。斜坡不穩(wěn)常常伴隨著侵蝕現(xiàn)象發(fā)生。由于缺乏長遠(yuǎn)而適宜的防治措施而引起的多年土壤侵蝕峙引發(fā)斜坡不穩(wěn)的問題。首先會(huì)發(fā)生土壤淺層流失，或者局部滑動(dòng)，之后，會(huì)發(fā)生大規(guī)模的土壤流失。

不穩(wěn)定性問題嚴(yán)重或深切侵蝕之地，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用工程措施（或者說是“非活性”措施或“硬措施”）加以整治，以保證其保持適度的安全性。對于淺層土壤流失或輕度侵蝕之地，則可以采用生物工程措施或生態(tài)工程措施加以整治。這些措施不但可以解決問題，而且會(huì)產(chǎn)生更加令人心曠神治的美麗景觀一一這是當(dāng)今世界一股具有環(huán)境意識(shí)的潮流。

二、用植被措施來增強(qiáng)斜坡穩(wěn)定性和減輕土壤侵蝕

據(jù)記載，利用植被（活的或死的）來增強(qiáng)斜坡穩(wěn)定性的方法古已有之。例如，記載說，中國的長城和巴格達(dá)的金字形神塔，均利用蘆葦來加固土壤。400多年前的中國明朝，有一位姓潘的工程師利用柳樹來加固堤壩。本世紀(jì)30年代，中于經(jīng)濟(jì)衰退，德語國家（奧地利、德國和瑞士）重拾這類古老方法，到70、80年代，這股古風(fēng)吹及加拿大和美國。

在利用植被和其他草類來防治侵蝕，加固斜坡方面，歐美走在前頭，但他們的方法一般應(yīng)用于歐美比較溫和濕潤的氣候條件?？墒?，正如在引言中所說，季風(fēng)帶一般雨量較大。在這樣的氣候條件下，設(shè)計(jì)完美、建筑堅(jiān)固的斜坡也受盡考驗(yàn)，盡管這些斜坡具有令人滿意的整體保護(hù)措施，但仍難免時(shí)時(shí)發(fā)生淺層流失和局部滑動(dòng)現(xiàn)象。

面對上述問題，可利用植被來增強(qiáng)建好的斜坡的穩(wěn)定性，以改善已發(fā)生的情況。所選用的樹種一般是速生樹種，如金合歡及原產(chǎn)澳洲的按樹等。

近年來，有一些研究者研究了植被影響斜坡穩(wěn)定性的因素。他們發(fā)現(xiàn)這些因素中包括了水文機(jī)制和力學(xué)機(jī)制。水文因素指降水截留量和蒸騰。由于降水截留和蒸騰作用，土壤孔隙的壓力降低。同時(shí)滲漏和滲透率則提高。力學(xué)因素是指：植物生長增加了土壤的負(fù)荷，植物可以抗風(fēng)，根系對土壤有加固作用。盡管數(shù)據(jù)收集范圍還不是非常廣泛，但現(xiàn)有資料已足以說明植被的凈效益了：

1、植被能降低土壤孔隙壓力。

2、由于樹根的作用，土壤剪切力提高，增強(qiáng)了土體的粘附力（Cr）。這種作用與“加鋼筋”的作用有些相似。

三、香根草——一種可以提高斜坡穩(wěn)定性、減輕侵蝕的獨(dú)特植物

香根草起源于印度。在那兒，從遠(yuǎn)古時(shí)代開始，農(nóng)民就利用香根草作為土壤加固的植物。香根草能加固堤埂，形成水稻田田埂，還可以加固河流堤岸，加固水渠、水塘，防止土壤崩塌而落入水中。不過，農(nóng)民雖然知道香根草有用，但卻知其然而不知其所以然。隨著印度人移居海外，這種草可能就被他們帶到移居地，并在當(dāng)?shù)厥褂谩Ｒ虼?，凡有印度人居住的地方，凡是印度文化影響所及之地，就可能發(fā)現(xiàn)香根草，并被應(yīng)用于日常生活的各個(gè)方面。

80年代以來，自從DickGrimshaw和JohnGreenfield（從前屬于世界銀行）在印度和斐濟(jì)“重新發(fā)現(xiàn)”香根草之后，香根草的應(yīng)用有了令人印象深刻的進(jìn)展。不過，這種應(yīng)用多在農(nóng)業(yè)水土保持方面，并獲得不少的成果。此外，也有報(bào)道說，斜坡耕地種植香根草之后，不易發(fā)生土滑，土壤侵蝕問題較小，也易于控制。

雖說香根草（Vetiveriazizaniodies）屬于禾本科（Graminae），但其并非是一種普通的草類。應(yīng)當(dāng)將香根草象竹子一樣，看成是一類特殊的禾本科植物。

從形態(tài)看，香根草有點(diǎn)像檸檬草，其葉子挺立在地面之上，基部較硬（不致于倒?fàn)睿?，葉子有些像甘蔗葉，只是小些。它的莖桿粗壯、堅(jiān)硬，且木質(zhì)化（像竹子），可以充當(dāng)防治土壤侵蝕堤障的骨架。沿著斜坡等高線種植香根草，就像豎立了一排木柵一樣。

香根草有兩個(gè)特點(diǎn)很突出，使它成為防治土壤侵蝕，加固斜坡的理想植物。這就是：

1）香根草長勢挺立，莖桿堅(jiān)硬，3~4個(gè)月就可長成茂密的籬笆，從而能減慢徑流，使之分配均勻，將侵蝕泥沙阻隔在籬笆之前。隨著泥沙淤積高度增大，籬笆還可自我調(diào)節(jié)，隨之長高。

2）它的根系長勢甚猛、粗壯，下扎深度大，一年之間一般可深入地下2～3m，但依土壤不同而有差異（迄今根系最深的已錄在泰國，為5.2m）。

由于香根爭具有強(qiáng)大而深扎的根系，濃密長大的葉子，可以通過蒸騰作用減少土壤的水分（即土壤抽吸現(xiàn)象），從而有助于增強(qiáng)斜坡的穩(wěn)定性。

馬來西亞有數(shù)位研究者（K.F.Kon和F.W.Lim博士）研究了香根草在防治土壤侵蝕中的作用。他們發(fā)現(xiàn)，與裸露土地相比較，香根草能將地面徑流減少73％，被侵蝕土壤（土壤流失）降低98％。馬來西亞Kebangsaan大學(xué)（UKM）新近的研究表明，香根草對地表土壤流失的截留量為600g/m2，而牛草（AxonopusCompressus）僅能截留89g／m2。

香根草在工程界的應(yīng)用，特別是在加強(qiáng)斜坡穩(wěn)定性方面的應(yīng)用，已經(jīng)可以與其在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用相提并論。今天，香根草應(yīng)用的事例已經(jīng)很多，在前人工作的基礎(chǔ)上，也做出了一些極有效益的成果。但是，香根草的應(yīng)用推廣尚不廣泛，究其原因，部分也許是因?yàn)槿狈τ嘘P(guān)香根草的“量化參數(shù)”。所以，應(yīng)當(dāng)引出精確的數(shù)學(xué)公式，導(dǎo)出一些經(jīng)計(jì)算的數(shù)據(jù)，從而使工程人員真正相信香根草。下一節(jié)，就會(huì)概述幾個(gè)工程試驗(yàn)，從而導(dǎo)出一些參數(shù)。

四、確定香根草集中工程特性的試驗(yàn)

樹木和其他植物的根系，通過抗張力、摩擦力和粘附作用等，可以對土壤發(fā)揮像鋼筋似的增強(qiáng)作用。在某同一地點(diǎn)，對由有根系的土壤以及無根系的土壤同時(shí)就地直接測定其剪切力，就可以定量地確定根系對土壤的增強(qiáng)作用或使剪切強(qiáng)度提高的程度。在同等條件下測出的有根系土壤和無根系土壤剪切強(qiáng)度值之差，就可以確定根系的增強(qiáng)作用，為了確定香根草對土壤的增強(qiáng)作用，選擇了一條種植香根草的護(hù)坡，對其土壤剪切力進(jìn)行大規(guī)模的直接測量，對于每一深度的剪切力，均以同樣的剪切力測量條件，在相鄰的一個(gè)有根系的土壤剖面和另一個(gè)無根系的土壤剖面同時(shí)測定。測量結(jié)果表明，根系在土壤中的穿扎，明顯地增大了土壤的剪切強(qiáng)度。

在評價(jià)一種植物在斜坡穩(wěn)定性中的作用時(shí)，確定其根系抗張強(qiáng)度性質(zhì)也很重要。這是因?yàn)?，與植物根系在土壤剖面中下扎，穿過一具潛在剪切面時(shí)，剪切面帶的畸變會(huì)對根系產(chǎn)生張力，此張力相對剪切面的正切分量對剪切力施加直接的阻抗，而直交分量則對剪切力平面產(chǎn)生限制性壓力。

為了確定很系的抗張強(qiáng)度，在一座堤壩的斜坡上生長的草齡為二年的香根草植株中采集成熟根的樣本（供試的樣本保持新鮮，采樣時(shí)間與測試時(shí)間之間隔，最長不超過2小時(shí)，供試的根無分枝，筆直，長約15～20cm）。試樣一頭用一個(gè)木夾子與一臺(tái)懸掛的彈簧稱相連，垂直向下，另一頭固定在一個(gè)拉手上，用手將拉手下拉，直至供試根斷開為止，讀出根斷進(jìn)的最大負(fù)荷數(shù)。根的抗張強(qiáng)度的定義為：草根最終張力除于草根截面積（根皮不算，其根皮的強(qiáng)度太小）之商。當(dāng)草根直徑范圍為0.2～2.2mm時(shí)，香根草草根的抗張強(qiáng)度平均為180～40MPa。香根草草根的直徑一般為0.7~0.8mm，此時(shí)，抗張強(qiáng)度約為75Mpa。該抗張強(qiáng)度約相當(dāng)于一般鋼材極限抗張強(qiáng)度的1／6。與許多硬木樹種相比，香根草根的抗拉強(qiáng)度都是非常高的。盡管在0.7～0.8mm徑級上，一些硬木的抗拉強(qiáng)度比香根草根的平均抗拉強(qiáng)度高，但硬木根的平均抗張強(qiáng)度卻要低一些，因?yàn)樗鼈儤涓钠骄睆奖认愀莸钠骄睆揭蟮枚唷?/p>

另外，由于地表下香根草根系密度大，數(shù)量多，每一單位草根密度的剪切強(qiáng)度增加量（即6—10kPa／kg根／m3土壤）要比樹木（3.2~3.7kPa/kg根／m3土壤）大得多。

由于香根草在陡坡（大于600）上能垂直生長、速生，而且能增強(qiáng)土壤的抗蝕力，所以，它在眾多植物中脫穎而出，成為護(hù)坡植物。此外，香根草的根穿扎力特強(qiáng)，在植物中鶴立雞群，可是這一性質(zhì)尚未為人熟知。其“天賦”的強(qiáng)度和活力，使之能穿透硬磐，能在土壤礫石之間穿透，能穿透巖層之間的薄弱部分，甚至可以在瀝青混凝土層中滲穿。

事實(shí)上，香根草根在土深2～3m范圍內(nèi)，所起的作用尤如是一個(gè)“活”的土壤鉚釘，可以穩(wěn)定斜坡。但平時(shí)，人們卻一般采用“硬”的工程方法來治理。

五、香根草在工程上應(yīng)用的一些例子

在馬來西亞東西公路的斜坡治理工程中，香根草種植在充填式開挖的護(hù)坡、邊坡上。這些路坡修筑在花崗巖為母質(zhì)的殘積土壤上，砂性大，極易受侵蝕。在長期的侵蝕中易于崩塌。香根草的種植垂直間距（VI）為1.0m，用于防治該種物質(zhì)造成的嚴(yán)重侵蝕。在形成的香根草綠籬笆之間，種上落花生（Arachispintoi），這是一種生長速度快的豆科植物，用于在香根草綠籬未形成之前來覆蓋所形成的小蝕溝，而已也可以向香根草供應(yīng)養(yǎng)分，因?yàn)樗芄痰Ｔ诟浇攸c(diǎn)的一個(gè)項(xiàng)目也顯示了香根草的防侵蝕、穩(wěn)定護(hù)坡的功能。本來，工程的主顧希望用石砌坡面來護(hù)坡，可是，這樣做既不美觀，也極費(fèi)錢。

馬來西亞西海岸凌家衛(wèi)（Langkawi）療養(yǎng)勝地島嶼的多方向水流被香根草制服。這種多方向水流會(huì)造成嚴(yán)重的土壤侵蝕。

在陡山崗（45～600）或較長（＞40m）的斜坡地上種植香根草后，即使不設(shè)置壩埂、梯田或排水設(shè)施，也能有效地穩(wěn)定下來。

一個(gè)處于路邊護(hù)坡壩址和果園邊坡之間形成的水渠堤埂，通過栽植香根草，使其得以穩(wěn)定。路邊堤壩本身也是香根草綠籬加固的。由于過度采礦，未植香根草之前，壩址曾崩塌過。

在河岸中種上了香根草，使用香根草欄截附近土工地盤上流失的泥沙，使之不致于流入河中，污染河流。這是環(huán)境當(dāng)局一個(gè)部門的指引。

下一例子是吉隆坡至卡拉克公路路邊山坡在治理前和后的情況。該山坡也處于上述公路的引道路邊。種植香根草時(shí)，該山坡已受到相當(dāng)程度的侵蝕?？墒?，植草16個(gè)月之后，整個(gè)山坡已經(jīng)郁郁蔥蔥，風(fēng)傳播種子的金合歡也長起來了，植草之后，該山坡也己穩(wěn)定下來。

目前，香根草一般用于減輕侵蝕和邊坡穩(wěn)定兩方面。若一個(gè)山坡需要治理時(shí)，其組成物質(zhì)一般屬于高度可蝕類型，不是一用貼草皮等其他方法來定植一般草類。

選用香根草來治理開挖山坡或填山坡與原狀山坡地面（這種山坡由于長上大樹，所以是穩(wěn)定的）之間的地帶。這些地帶在幾何形狀上比設(shè)計(jì)或建成的山坡要陡，需要加以“加固”。但是，這些地帶的坡度太陡，樹長不起來。況且，即使能長樹，也長得太慢，不能立竿見影，產(chǎn)生效益。

有許多開挖工程的余泥堆放地，也應(yīng)當(dāng)加固，尤其是那些靠近河岸陡坡上的余泥堆放地，更應(yīng)加以固定。在這些地方種上香根草加上土工織物就可以防止泥砂被沖下河流，污染河道。在脆弱的邊坡上種上香根草，有助于邊坡穩(wěn)定，使其不致崩塌掉入河流中。河岸邊坡崩塌，是更為糟糕的問題。

在陰溝入口或路旁溝渠上種上香根草，可以攔截泥沙，使渠道不致淤塞，降低維護(hù)工作量。

整個(gè)來說，生長3~4個(gè)月的香根草就可以攔截泥沙；生長6~8個(gè)月，待根系長得又多又長時(shí)，便可發(fā)揮穩(wěn)定護(hù)坡，堤壩的作用。

六、總結(jié)與結(jié)論

利用植物方法（綠色或“軟“方法）來減輕或治理侵蝕，己經(jīng)風(fēng)行很長時(shí)間。在穩(wěn)定斜坡過程中，在斜坡上種上樹木或灌木，以防止山坡淺層物質(zhì)流失，則是在近十余年內(nèi)環(huán)境保護(hù)意識(shí)加強(qiáng)，而且工程資料積累較多之后，才風(fēng)行起來。香根草是一種獨(dú)特的草類。它的根系既長又壯，布滿地下，可以增強(qiáng)土體。它的作用同其他樹根相通，不過其種植更容易一些，見效也快一些。香根草的作用日益令人注目，被人接受：，日前，人們獲得有關(guān)香根草的參數(shù)、資料更多，這就使工程師們能像應(yīng)用其他草木一樣，利用香根草治理斜坡。在高度風(fēng)化的土壤條件下，香根草可以取代“硬的”或“非活性的”工程方法，成本低，也美觀，由于香根草是“活性材料”，所以，它的應(yīng)用成功與否，也取決于栽培它的農(nóng)業(yè)技術(shù)是否高明。栽植得當(dāng)，就可以充分地開發(fā)它的潛力。