2025年，草皮行業(yè)在生態(tài)保護(hù)、工程防護(hù)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)揮重要作用。在黃河防洪工程中，草皮防護(hù)是保障工程安全、改善生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵舉措。然而，隨著工程管理要求的提高和成本控制的需要，草皮防護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中面臨諸多挑戰(zhàn)，其作用、現(xiàn)狀、問題及管理模式值得深入探究。
黃河下游防洪工程以堤防和河道整治工程為主，多為土質(zhì)結(jié)構(gòu)，在降雨集中、強(qiáng)度大的情況下，極易遭受沖刷，導(dǎo)致土方流失?！?a href="http://www.74cssc.cn/report/16982778.html" target="_blank">2025-2030年中國草皮市場(chǎng)專題研究及市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)評(píng)估報(bào)告》指出，草皮防護(hù)憑借其獨(dú)特的功能，在防洪工程中發(fā)揮著不可或缺的作用。
首先，草皮能夠固土防沖，減少土方流失，維護(hù)工程完整。其根系如同天然的 “加固網(wǎng)”，牢牢抓住土壤，同時(shí)草皮覆蓋層有效阻擋雨水直接沖擊土壤，大大降低了水土流失的風(fēng)險(xiǎn)。以鄒平縣局為例，通過草皮防護(hù)，堤防工程在抵御雨水沖刷方面成效顯著。
其次，草皮在綠化美化工程、改善沿黃生態(tài)環(huán)境方面貢獻(xiàn)突出。隨著水管體制改革推進(jìn)，黃河工程草皮覆蓋率普遍達(dá)到 95% 以上，多樣化的草皮種類被引入，如常綠草皮、開花草皮等。鄒平縣局目前堤坡草皮達(dá) 103 萬平米，淤區(qū)坡草皮 33 萬平米，臨河防浪林和背河護(hù)堤地也新增大量自然草皮，實(shí)現(xiàn)了綠化全覆蓋，為眾多鳥類提供了棲息地，使沿黃生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。
再者，草皮對(duì)涵養(yǎng)水源、改善土壤結(jié)構(gòu)有著積極作用。沿黃地區(qū)土壤堿性大，不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)，而草皮的大面積鋪設(shè)，有效改善了這一狀況。其茂密的莖葉減少地表水蒸發(fā)，抑制土壤返鹽;強(qiáng)大的根系吸水蒸騰，降低地下水位，減少鹽分積累。此外，部分綠化樹株及草皮本身就具有耐鹽和改良鹽堿地的特性。
當(dāng)前，黃河防洪工程中應(yīng)用較多的草皮主要有葛芭草、高羊茅系列、三葉草等，其中葛芭草因耐旱、耐寒、耐瘠薄、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)成為主要防護(hù)草皮，廣泛種植于堤防工程的堤坡、堤肩草帶、淤背區(qū)坡、前后戧和河道工程的壩頂。高羊茅、三葉草、馬尼拉等美化草皮則多用于險(xiǎn)工和涵閘工程。
然而，草皮防護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中存在不少問題。一是清除雜草工作量大。由于大多將葛芭草作為單一防護(hù)草皮，其他自然生長(zhǎng)的草皮被視為雜草，而工程范圍內(nèi)雜草種類繁多，生長(zhǎng)特性各異，部分雜草根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)迅速，清除難度極大，且多采用人工拔除方式，耗費(fèi)大量人力物力。
二是草皮老化需經(jīng)常更新。根據(jù)長(zhǎng)期管理經(jīng)驗(yàn)，葛芭草生長(zhǎng)旺盛期一般為二至五年，超過五年便進(jìn)入老化階段，易被雜草侵占，需要重新種植。如鄒平縣局 2007 年更新種植的堤身草皮，幾年后部分地段就因草皮老化出現(xiàn)問題，需進(jìn)行更新補(bǔ)植。
三是草皮修剪費(fèi)用較高。按照工程管理標(biāo)準(zhǔn)，草皮需保持 10cm 左右的高度，這就要求經(jīng)常性修剪。由于草皮面積龐大，使用割草機(jī)修剪一次就需耗費(fèi)大量人力物力和養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)，夏季草皮生長(zhǎng)旺季，修剪次數(shù)增多，費(fèi)用更是大幅增加，如鄒平局每年用于草皮修剪的費(fèi)用在養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)中占比頗高。
為解決草皮防護(hù)應(yīng)用中存在的問題，提高管理效益，有必要對(duì)草皮防護(hù)應(yīng)用及管理模式進(jìn)行優(yōu)化。
其一，改變草皮種類單一的管理模式。工程上自然生長(zhǎng)的部分草皮同樣具有固土防沖功能，可將其作為有益草皮進(jìn)行管理，僅清除高桿、固土作用小的雜草。此類雜草根系欠發(fā)達(dá)，春季發(fā)芽早，在其剛生長(zhǎng)時(shí)清除，可大幅減少全年雜草清除工作量。
其二，引進(jìn)應(yīng)用更適宜的新型草種。鑒于黃河工程草皮面積大，選擇適宜生長(zhǎng)的草皮意義重大。應(yīng)優(yōu)先考慮耐干旱、耐貧瘠、耐寒、根系發(fā)達(dá)、生命力強(qiáng)且繁殖快的草種，采用撒草種種植方式，降低人工栽植成本。
其三，探索草皮管理養(yǎng)護(hù)新方法，降低管理成本。在草皮生長(zhǎng)期盡量減少修剪，重點(diǎn)清除高桿雜草，尤其在春季抓住有利時(shí)機(jī)徹底清除雜草。推廣應(yīng)用藥物清除雜草技術(shù)，如在春季雜草初長(zhǎng)時(shí)噴施藥物滅殺單子葉高桿草，不影響其他草皮生長(zhǎng)。此外，遵循草皮自然生長(zhǎng)規(guī)律，減少不必要的修剪，冬季草皮枯萎后集中焚燒，利用草木灰作肥料，同時(shí)殺死害蟲卵，促進(jìn)草皮來年更好生長(zhǎng)。
綜上所述，在2025年草皮行業(yè)發(fā)展的大背景下，黃河防洪工程中的草皮防護(hù)既有重要價(jià)值，也面臨諸多挑戰(zhàn)。草皮在固土防沖、綠化美化、涵養(yǎng)水源等方面發(fā)揮著積極作用，但清除雜草工作量大、草皮老化更新頻繁、修剪費(fèi)用高等問題不容忽視。通過改變管理模式、引進(jìn)新型草種、探索新的養(yǎng)護(hù)方法等措施，有望在保障草皮防護(hù)效果的同時(shí)，降低管理成本，實(shí)現(xiàn)黃河防洪工程草皮防護(hù)的可持續(xù)發(fā)展，為草皮行業(yè)在工程防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用提供有益借鑒 。
隨著2025年草皮行業(yè)政策對(duì)生態(tài)保護(hù)與智慧化管理的大力推動(dòng)，黃河堤防草皮養(yǎng)護(hù)工作迎來新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。在黃河堤防工程管理中，草皮養(yǎng)護(hù)占據(jù)著關(guān)鍵地位，然而傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式面臨諸多困境，如人力物力投入巨大、土壤環(huán)境因素難以精準(zhǔn)把控等。在此背景下，黃河堤防草皮智慧養(yǎng)護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，為草皮養(yǎng)護(hù)工作提供了全新的解決方案。
草皮養(yǎng)護(hù)在黃河堤防工程管理里是極為重要的一環(huán)。每年，春季需進(jìn)行草皮補(bǔ)植，夏季職工承擔(dān)著繁重的割草工作。土壤水分不足時(shí)，草皮會(huì)枯黃，影響美觀;處于酸堿環(huán)境，草皮生長(zhǎng)緩慢;土壤肥力低下，會(huì)阻礙其根系發(fā)展，降低根系固土能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年在草皮養(yǎng)護(hù)上投入的人力和物力成本持續(xù)攀升，因此，準(zhǔn)確分析土壤水分、pH、電導(dǎo)率含量以及肥力狀況，實(shí)現(xiàn)草皮養(yǎng)護(hù)的智能化管理，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，成為當(dāng)下亟待解決的關(guān)鍵問題。貼合黃河堤防實(shí)際特點(diǎn)，借助先進(jìn)技術(shù)尋求科學(xué)養(yǎng)護(hù)方法迫在眉睫，黃河堤防草皮智慧養(yǎng)護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正是應(yīng)這一需求而生。
黃河堤防草皮智慧養(yǎng)護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、傳感器、信號(hào)處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)堤坡草皮監(jiān)測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)的全方位管理。《2025-2030年中國草皮市場(chǎng)專題研究及市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)評(píng)估報(bào)告》顯示，該系統(tǒng)以 PLC 為主要控制器，采用 Modbus 協(xié)議進(jìn)行編程，通過 4G 無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸、匯總與顯示。在堤坡草皮上安裝的土壤傳感器負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng) RS - 485 傳輸給 PLC，PLC 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過 4G 模塊傳輸?shù)皆贫?，從而達(dá)成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。這一原理確保了系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地獲取草皮生長(zhǎng)環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)，為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)決策提供可靠依據(jù)。
黃河堤防草皮智慧養(yǎng)護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由采集終端和數(shù)據(jù)處理中心兩大部分構(gòu)成。
采集終端：堤坡草皮土壤參數(shù)采集終端的主要功能是采集土壤水分、溫度、電導(dǎo)率、pH、氮磷鉀含量等參數(shù)，并通過 4G 傳輸將數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺(tái)。它包括土壤傳感器、控制單元和 4G 通信單元。土壤傳感器是集感應(yīng)、采集、輸出功能于一體的五探針式傳感器，探針長(zhǎng)度 71mm，硬件接口為 RS - 485，通信協(xié)議為 Modbus RTU，受土壤含鹽量影響小，適合黃河堤坡土質(zhì)，可長(zhǎng)期埋入土壤;控制單元采用可編程邏輯控制器(PLC)，具備邏輯控制、模擬控制、多機(jī)通信等功能;4G 通信單元以 PLC 作為硬件，使用 RS485 為用戶串口連接 PLC，方便用戶通過手機(jī)微信小程序或 PC 端查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和處理報(bào)警信息。
數(shù)據(jù)處理中心：數(shù)據(jù)處理中心包含用戶管理系統(tǒng)、參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊和監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊。用戶管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)驗(yàn)證用戶身份，確保系統(tǒng)使用安全;參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分、溫度、pH、電導(dǎo)率以及氮磷鉀含量，并支持歷史數(shù)據(jù)查詢;監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊允許用戶根據(jù)需求設(shè)置參數(shù)報(bào)警上下限，當(dāng)土壤參數(shù)數(shù)值超出設(shè)定范圍時(shí)及時(shí)報(bào)警，提醒用戶采取相應(yīng)措施。
該系統(tǒng)采集終端安裝在利津黃河河務(wù)局下設(shè)的基層段所，數(shù)據(jù)處理中心設(shè)在山東乾元工程集團(tuán)有限公司。以利津黃河河務(wù)局四個(gè)管理段種植的中華結(jié)縷草為應(yīng)用對(duì)象，在堤坡上選取五段 1000m 長(zhǎng)的堤坡，按 “S” 型取點(diǎn)法，每段選取 200m 作為觀測(cè)區(qū)，觀測(cè)區(qū)內(nèi)均勻設(shè)置五個(gè) 1m×1m 的正方形樣方。通過對(duì)樣方內(nèi)草皮的生育期、形態(tài)特征、根深與根系活力、密度、草皮恢復(fù)能力和脯氨酸含量等方面進(jìn)行觀測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，A、D 區(qū)域草皮綜合性能較好。A 區(qū)域草皮青綠期長(zhǎng)，葉長(zhǎng)、密度大，葉片寬度適宜，美觀度高;D 區(qū)域草皮根深、根系活力及脯氨酸含量高，抗旱性、抗寒性及固土能力強(qiáng)，恢復(fù)速度快。依據(jù) A、D 區(qū)域的土壤參數(shù)，得出草皮合理養(yǎng)護(hù)范圍為濕度 15 - 30%、pH 6 - 8、電導(dǎo)率 120 - 180us/cm、鉀 10 - 50mg/kg、磷 10 - 50mg/kg、氮 15 - 60mg/kg 。
智慧養(yǎng)護(hù)是智慧黃河在工程管理養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的重要體現(xiàn)，黃河堤防草皮智慧養(yǎng)護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用意義重大。它實(shí)現(xiàn)了土壤參數(shù)的精準(zhǔn)測(cè)量與實(shí)時(shí)監(jiān)控，為草皮科學(xué)化管理提供了可參考的土壤參數(shù)范圍，為河口堤坡草皮養(yǎng)護(hù)的科學(xué)補(bǔ)給、提質(zhì)增效奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，不僅響應(yīng)了2025年草皮行業(yè)政策對(duì)智慧化管理的要求，還為黃河堤防草皮養(yǎng)護(hù)工作帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，同時(shí)也為搭建智慧黃河統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)提供了新思路和新方向。
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