日本的水土保持坡面工程管理与维护(I)简介:过去,防止侵蚀和泥沙冲积作为工程的一部分, 是在已砍伐或退化地区植树造林由于溪流工程的效果和 稳固性较易评价,近年来工程的主体从山坡防护工程转移 到溪流工程然而,随着人们环境意识的增强,迫切需要 找到合适的方法改善生态环境,防止水土流失暴雨时, 针对山坡防护工程的稳固性和典型山坡防护工程中天然林 根系生长状况,均按防止坡面侵蚀和冲积的管理标准进行 调查本研究表明,山坡的稳固性和天然斜坡的稳固性相 同因此将山坡防护工程坡面管理分为3个时期:(1)山坡 防护工程实施和植被生长期2)天然林的稳定更新和水土 流失持续减少期3)森林不断持续发展期关键字:山坡防护工程;防止侵蚀和冲积的植被;坡 面管理;根系;日本在日本的水土保持工程中,从很久以前为减轻水土流 失,在裸地、崩塌地上引种植被,实施了坡面防护工程, 近年来砂防坝、洪水水路防护工程等溪流工程成为主体 但是,针对溪流周围环境急剧变化问题的意识增强,选择 对极端环境负荷小的防灾对策已成为必然依据坡面工程 及山坡坡面管理,最大限度控制沙土的产生、流失,积极 推行了 “山麓绿带保养事业”、“绿色砂防区开发事业”的 植被引入工程,使山坡及山麓得到合理的管理。
作为固沙 设施一部分的植被种植位置不同,防灾效果也不同,一方 面虽然期待山坡绿化本身防止水土流失的效果,但在砂防 基本计划拟定上,处理超计划产沙量时,存在计算效果大 小的方法不明确及坡面工程施工后其稳固性不易评价等弊 端因此,效果明了的溪流工程被优先采用另外,现在 砂防事业的实施是以砂防法第13条为基础,大部分由国家 负担实施必须区分砂防指定地区内所管理的内容,实施 坡面工程或山坡坡面管理的地区,植被的选择很难判断, 并且很难确定工作阶段和内容因此本研究对以往水土保 持坡面工程施工地进行实地调查,整理其结果,把砂防事 业的目标转移到“接近天然植被形成的坡面”观点上,说明山坡坡面的维护、管理的基本方法1、研究方法首先为明确目标,以治山、造林各部门以往研究为基 础,整理了山坡坡面维护、管理时期的划分及管理项目在砂防事业上,山坡坡面因暴雨受到侵蚀发生崩塌,最重 要的问题是向下游输送泥沙造成危害的程度关于坡面上 植被防止表面侵蚀的功能已有许多报道,坡面工程施工地 针对发生暴雨时稳定程度,因当地的地形、地质及降雨范 围等条件不同绝对地评价也很困难但与周边自然坡面崩 塌情况及确切的降雨量对比,可以评价其稳定程度。
抽取 全国以往砂防坡面工程遭受灾害事例,分析降雨数据(见本 文第4节,见本刊下期)整理了施工多年以后坡面工程施 工地的植被演变情况(见第5节)根据其结果,探讨了砂 防事业的山坡坡面维护、管理目标的设定方法和注意事项 (见第6节)o2、坡面管理期的划分防止水土流失的坡面维护、管理方法,大致可分为3 个阶段:迅速抑制荒废坡面大量的水土流失期,保持抑制水土流失状况期,不进行人为管理,水土流失区与天然坡面相同的时 期参考了村中的治山绿化施工地的维护管理观点,将坡 面管理区划分如下:第I期,土木工程迅速抑制表层土流 失期此期表层土移动有地表径流侵蚀和崩塌两种,坡面 工程施工地表面侵蚀的抑制效果由铃木在田上山的观测表 明,施工地本身的功能使水土流失以10-2减少,另外由村 中的降雨试验表明草本植被有迅速防止侵蚀的作用,使表 面侵蚀在比较早的阶段就被抑制,现在的坡面工程施工地 除特殊气候条件外,初期阶段的绿化已大体完成第II期, 完成第I期后,维持抑制水土流失的效果,对其进行同天 然坡面相近的管理,确认坡面的植被群落即使不人为管理 也不退化的时期这个时期之后,针对表面侵蚀,增加植 被覆盖,确认具有控制表层崩塌根系发达的树种。
第III期, 第II期管理的砂防植被基本不需要人为维护以后,环境和 天然植被同化时期3、坡面工程稳定性分析=1收集全国以往坡面工程施工后遭受灾害的事例主要 调查项目有:工种(基础工程、绿化工程)、地质、施工后 主要受灾崩塌区当时的降雨量(R),该地区大于1%频率的 日雨量,受灾情况等在收集的事例中降雨数据能整理的 有27例,依据这些事例对基础工程分类,有混凝土挡土墙 或砌砖工程、栅栏工程、框格护坡工程、铺筑石笼工程和 其它等5种研究了在这些受灾周边地区崩塌和R的关系 调查结果根据每小时最大雨量R max和日雨量比nR (最大 日雨量R‘ m a x与大于1%频率的日雨量之比),将受灾情 况分为4种模型:1)坡面工程和周边坡面都遭到破坏2) 只有坡面工程遭到破坏3)坡面工程没有受到破坏,但周 边坡面发生崩塌4)坡面工程和周边坡面都没受破坏调 查结果如下:两方都受到破坏时,n R为1 4, Rm a x超过30 0 mm时,在全区内发生了多处坡面工程崩塌、大规模泥石 流灾害只有坡面工程遭受灾害时,均因表面排水造成的, 如挡土墙工程受灾,纵排水工程因地表水过多集中溢出, 其周围的筑坝被冲蚀,含有纵向径流的坡面崩塌。
另如, 虽然在原本有集水倾向的坡面上实施铁栅栏工程,但地表 水集中在斜面某一处,从小的冲沟发展到小规模集合流动 的泥石流,使栅栏工程受到破坏另外,该地区施工1〜3 a内,因植被恢复困难,不能抑制地表径流周边坡面发生崩塌,多在n R>06 , R‘ ma x =60 mm/h时发生,和一般发生土砂灾害始时雨量符合在砂 防事业上,修建坡面工程的坡面倾角为30〜50 ,施工 面积大部分在5hm2以下,能在短时间内聚集地表水因 此在确定排水工程规模时,针对降雨强度增加而库容仍有 富余的断面,加强在植被郁闭之前排水设施及其周边管理 等,对保证坡面工程基础稳定十分重要由此可见,n R =06,或R m a x >60mm/ h时山坡坡面多发生崩塌在 坡面工程方面,因人为实施工程,使其坡面稳定,和周边 环境相比,只有地表水处理不当时,才会对坡面工程施工 后坡面的稳定性造成不利另外,当n R=18, R/ m a x =84mm/h时,坡面工程也有不发生破坏的实例,但这种 工程主要是混凝土或浆砌石体,及其由混凝土或浆砌石砌 筑的排水工程。