邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)綜述研究

1、邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)綜述研究摘 要隨著公路建設(shè)及礦山開采規(guī)模的擴(kuò)大及城市建筑層次和密度增加，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，在土地資源嚴(yán)重緊張的形勢下，邊坡生態(tài)防護(hù)顯得格外迫切。通過邊坡生態(tài)防護(hù)對道路邊坡、礦山邊坡、河道邊坡及辦公生活區(qū)邊坡進(jìn)行治理，保證邊坡的穩(wěn)定的同時(shí)，美化了環(huán)境；通過對城市建筑物和構(gòu)筑物的墻面綠化，在不占用土地面積的條件下達(dá)到了生態(tài)防護(hù)的效果，實(shí)現(xiàn)了建筑業(yè)發(fā)展與生態(tài)防護(hù)雙贏的效果。利用邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)，從不同角度改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了大類與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，對于環(huán)境可持續(xù)發(fā)展起到了積極作用。1 引言邊坡失穩(wěn)導(dǎo)致的山體滑坡、泥石流等災(zāi)害是各種地質(zhì)災(zāi)害中爆發(fā)最為頻繁、對大類活動(dòng)危害最大的形式之一。邊

2、坡生態(tài)防護(hù)是目前最為常見的邊坡防護(hù)形式，其被廣泛用于公路、鐵路、水利等各類工程。在各類巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡中均有廣泛應(yīng)用。由程直接優(yōu)勢，對生態(tài)保護(hù)、防治水土流失、美化環(huán)境等工程也具有間接作用且貢獻(xiàn)巨大，因而在國內(nèi)外得到廣為推廣。生態(tài)防護(hù)邊坡的采用自中世紀(jì)以來就已有歷史記載，但是直到20世紀(jì)中葉才被廣泛運(yùn)用，目前此類技術(shù)最為先進(jìn)的國家是日木，我國采用此類技術(shù)較晚。20世紀(jì)90年代以前我國還在采用在坡土撒草種、穴播或溝播、鋪草皮、片石骨架植草等傳統(tǒng)模式的生態(tài)護(hù)坡方式，直到近幾十年間我國才廣泛運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)。生態(tài)防護(hù)技術(shù)雖然應(yīng)用廣泛，但在坡度陡峭、土質(zhì)差、降雨量大的地區(qū)的應(yīng)用還有一定局限性，該技術(shù)的加固

3、特點(diǎn)是:起初時(shí)加固作用較弱，甚至沒有，但隨著植物的生長、擴(kuò)張，其邊坡加固與減輕坡而侵蝕等方而的作用會(huì)越來越顯著。但該加固手段也僅限于對邊坡淺層而言，所以淺層的穩(wěn)定研究成為了該防護(hù)形式研究的核心內(nèi)容。文中通過介紹前大各類模型試驗(yàn)方法，探討總結(jié)了影響生態(tài)邊坡穩(wěn)定的因素作用形式以及生態(tài)防護(hù)模型試驗(yàn)中前大成果的一些優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了存在的問題以及未來的發(fā)展趨勢。2 國內(nèi)研究動(dòng)態(tài) 早在16世紀(jì)末，中國就有植被護(hù)坡應(yīng)用的記載，通過在河岸兩邊栽植柳樹來加固與保護(hù)河堤；到17世紀(jì)，開始利用植樹種草保護(hù)黃河河岸；19世紀(jì)起，采用防護(hù)林水土保持和防風(fēng)固沙；這些技術(shù)都采取的植被護(hù)坡原理與方法。我國雖然記載較早，但在技

4、術(shù)的應(yīng)用方而起步較晚。1989年廣東從香港引進(jìn)的噴播機(jī)，在華南地區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。1991年，從日本引進(jìn)液壓噴播設(shè)備在黃土高原區(qū)進(jìn)行坡而噴播綠化實(shí)驗(yàn)研究。經(jīng)過不斷的改進(jìn)和國產(chǎn)化，液壓噴播技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我國的不同地區(qū)的公路、鐵路、水利和礦山工程的邊坡防護(hù)。3 生態(tài)防護(hù)的理論體系 生態(tài)防護(hù)的日的是使植物存活并能正常生長但實(shí)踐證明邊坡防護(hù)雖已達(dá)到了生態(tài)防護(hù)的日的，水土流失也得到了定的控制，但隨著時(shí)間的關(guān)系及植物生態(tài)習(xí)性的要求，植物生長趨勢會(huì)逐漸減弱，植被覆蓋的土地也會(huì)慢慢的退化成裸地，造成水土流失為達(dá)到植物持續(xù)性綜合生態(tài)功能，應(yīng)以生態(tài)學(xué)原理構(gòu)建個(gè)和諧有序、穩(wěn)定的植物群落，關(guān)鍵是護(hù)坡植物的選擇。4 我

5、國邊坡生態(tài)防護(hù)的現(xiàn)狀及現(xiàn)代邊坡生態(tài)防護(hù)的理論體系 傳統(tǒng)的生態(tài)防護(hù)是我國目前主要采用的邊坡生態(tài)防護(hù)手段。傳統(tǒng)的生態(tài)防護(hù)工程只是把不良自然條件下植被的成活作為研究目的，并在技術(shù)更新土獲得了很大成功，尤其是在草坪方面，例如大工種植草坪護(hù)坡、土工網(wǎng)植草護(hù)坡、平鋪草皮護(hù)坡、液壓噴插草坪護(hù)坡、oh液植草護(hù)坡、客土植生植物護(hù)坡、蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡、行栽香根草護(hù)坡、噴混植生植物護(hù)坡等。 隨著時(shí)間的推移，邊坡植物防護(hù)技術(shù)得到了大力的推廣應(yīng)用，但是在推廣的過程中大們發(fā)現(xiàn)了一些難點(diǎn)問題，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:第一、出現(xiàn)邊坡植草退化的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是大工種植的草種的品種比較單一，而且生長速度比較緩慢，

6、尤其是在養(yǎng)分、水分供應(yīng)較差的邊坡土，草種的生長更加緩慢，時(shí)間久了就會(huì)出現(xiàn)不同程度的草坡退化的現(xiàn)象。這是一個(gè)非常嚴(yán)重的問題，如果草坡退化現(xiàn)象得不到扼制，就會(huì)造成資金土的嚴(yán)重浪費(fèi)，進(jìn)而影響邊坡防護(hù)綠化的效果，最終出現(xiàn)水土流失、坡面塌陷的不良后果。第二、土體很薄的坡面植物受到干旱的威脅。開挖后的邊坡，巖石層較厚、坡體較陡，隨著時(shí)間的增長，水分、養(yǎng)分逐漸供應(yīng)不足，土壤的肥力大大降低，邊坡綠化的難度也在不斷加大。這一問題能否得到解決將直接影響到邊坡的綠化效果和生態(tài)效益。從土面的論述中可以看出傳統(tǒng)的邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需求，為了能滿足生產(chǎn)建設(shè)的需求，我們必須采用先進(jìn)的技術(shù)一一現(xiàn)代邊坡生

7、態(tài)防護(hù)技術(shù)。為了能使現(xiàn)代邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)得到有效的應(yīng)用，充分發(fā)揮它的優(yōu)勢，我們在采用這項(xiàng)新技術(shù)時(shí)需考慮以下四個(gè)原則: （1)是遵從植物生態(tài)習(xí)性，因地制宜原則。 植物生長對環(huán)境條件的要求就是植物的生態(tài)習(xí)性，它包括土壤、氣候、生物三種生態(tài)條件。當(dāng)自然環(huán)境不能滿足植物的生態(tài)習(xí)性時(shí)植物的生長就會(huì)受到阻礙，甚至?xí)l(fā)生退化。因此，我們在進(jìn)行邊坡生態(tài)防護(hù)時(shí)要從光照、濕度、溫度、養(yǎng)分、肥力、結(jié)構(gòu)、ph值、鹽分等多方面因素進(jìn)行綜合考慮，做到因地制宜、合理種植。 （2)是保持物種多樣性，建立自然群落結(jié)構(gòu)原則。 植物的自然群落結(jié)構(gòu)是一種非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，群落的穩(wěn)定性是由物種的多樣性來決定的。在一般情況下，群落的物種多

8、樣性的指數(shù)越高，那么物種之間的關(guān)系就越復(fù)雜，種間抗外界干擾的能力也就越強(qiáng)。 （3)是遵從生態(tài)位原則，優(yōu)化植物配置原則。 由于在利用植物進(jìn)行邊坡生態(tài)防護(hù)時(shí)要考慮物種多樣性的原則，這樣供選擇的植物種類就會(huì)增多，為了避免由于所選植物的生態(tài)位的重復(fù)而引起的種間競爭顯現(xiàn)的出現(xiàn)，大們就要從時(shí)間、空間和資源生態(tài)位三個(gè)方面來合理配置物種。 （4)是遵從互惠共生的原理，協(xié)同植物之間的關(guān)系原則。根系是植物和土壤的重要界面，也是植物生長發(fā)育的重要組成部分，它一方面向生長介質(zhì)中分泌大量的離子和有機(jī)物質(zhì)，另一方面也從生長介質(zhì)中汲取水分和養(yǎng)分。當(dāng)一些植物的分泌物有利于另一種植物的生長發(fā)育時(shí)，它們就相互促進(jìn)生長;否則，它們

9、之間就相互抑制生長。因此，大們在選配植物種時(shí)應(yīng)協(xié)同植物之間的關(guān)系，遵從互惠共生的原理。5 邊坡生態(tài)護(hù)坡的主要形式 立地條件是影響植被恢復(fù)是否成功的重要條件之一，因此邊坡立地條件的劃分是植被護(hù)坡的第一步。一般將邊坡劃分為土質(zhì)邊坡和石質(zhì)邊坡兩類，不同的邊坡類型采用的護(hù)坡技術(shù)也不一樣。5. 1土質(zhì)邊坡的生態(tài)防護(hù)5.1.1香根草籬法 香根草護(hù)坡,依靠其高覆蓋度和發(fā)達(dá)的根系加固防護(hù)的功能，在坡而土栽植高密度香根草的邊坡防護(hù)技術(shù)。山于香根草具有繁殖能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)和耐貧瘩等特征，因此廣泛應(yīng)用于南方溫暖濕潤地區(qū)的水土保持和邊坡防護(hù)。5.1.2鋪草護(hù)坡 鋪草護(hù)坡，是將培育好的草皮自接固定在工程坡而或創(chuàng)而，使其

10、快速形成草坪的護(hù)坡綠化技術(shù)，具有工期短、成綠效果快、施工不受季節(jié)限制等優(yōu)點(diǎn)，已應(yīng)用于青藏鐵路唐南段大多地處高寒草原區(qū)，門，特別是在運(yùn)動(dòng)場地和園林綠化中較為常見。5.1.3植生帶法 植生帶，是采用機(jī)械設(shè)備，把草種、肥料和保水劑等固定在無紡布或其它材料土，自接鋪在坡而使種子萌發(fā)生長，在國外應(yīng)用較早，我國在20世紀(jì)80年代開始試制和應(yīng)用。山于植生袋的保肥、保水、保種，草種出苗率高且整齊，運(yùn)輸女裝方便以及植生帶材料的可降解等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于大型綠地建植、開發(fā)區(qū)生活區(qū)、廠礦、公園、高爾夫運(yùn)動(dòng)場、機(jī)場、高速公路等。5.1.4液壓噴播法 液壓噴播是將草種、纖維、保水劑、粘介劑、肥料和染色劑等與水的混介物

11、通過噴播設(shè)備噴射到邊坡土的綠化技術(shù)。山于機(jī)械化水平高、效率高、成坪快及均勻等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、堤壩、礦山等綠化工程。5.2巖質(zhì)邊坡的生態(tài)防護(hù) 巖質(zhì)邊坡的立地環(huán)境特點(diǎn)是不具備植物生長所需的土壤、水分和養(yǎng)分。因此要提前營造出適介植物生長的斜而環(huán)境，如采取消減坡長及坡度、排水等工程措施。目前公路邊坡、采石場和礦山等巖石邊坡的植被護(hù)坡方法主要有以下類型:5.2.1噴混植生法 噴混植生護(hù)坡是三峽大學(xué)許文年教授主要針對巖石坡而綠化難的問題，專門開發(fā)的專利技術(shù)，是將含有草種、有機(jī)質(zhì)和混凝土混介物噴射在坡而的綠化方法。該技術(shù)適用于開挖后的巖石坡而的植被恢復(fù)，尤其對立地條件較差的環(huán)境，效果明顯，如

12、礫石層、軟巖、破碎巖以及較硬的巖石等。5.2.2三維植被網(wǎng)法 三維植被網(wǎng)是將樹脂等材料通過高溫?cái)D拉伸等工序形成相互纏繞，接點(diǎn)焊接，底部為高模量基礎(chǔ)層的三維立體結(jié)構(gòu)網(wǎng)墊。因此它具有抗水沖刷、固土蓄水、阻風(fēng)保溫功能等優(yōu)點(diǎn)，已在公路邊坡和大壩邊坡等工程土中成功應(yīng)用。5.2.3飄臺(tái)法 飄臺(tái)法或溝槽法是在高陡的巖質(zhì)邊坡土，在同等高度土女裝水泥預(yù)制板或以修筑種植穴的形式，創(chuàng)造植物生存的環(huán)境。在種植槽穴內(nèi)裝填土壤和肥料以及種植灌一藤一草等植物，優(yōu)點(diǎn)是易推廣，見效快。山于其少土少水的缺點(diǎn)，僅適用于部分草本植物的生長。5.2.4階梯法 階梯法也叫挖溝護(hù)坡法。這種方法的優(yōu)勢在于充分考慮了巖壁自然的凹凸而，在類似階

13、梯平臺(tái)土修筑種植槽，栽植喬木或攀垂植物，從而形成穩(wěn)定的綠化植被生態(tài)系統(tǒng)，是植樹造林常用的方法之一。客觀而言，該方法雖然綠化效果及優(yōu)勢明顯，但存在施工難度大，土石方工程量大和排水系統(tǒng)復(fù)雜等諸多問題，通常用于礦山石壁綠化等高標(biāo)準(zhǔn)的綠化項(xiàng)目。6 灌木在現(xiàn)代邊坡生態(tài)防護(hù)建設(shè)中的優(yōu)勢和作用 草、灌、喬植物的不同形態(tài)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性決定著它們在自然界中具有不同的功能與作用。草本植物類種植方法簡單，費(fèi)用低廉，早期生長快，具有快速封閉地面、改良土壤和防治水土流失的功能，草本植物所需營養(yǎng)物質(zhì)比木本植物相對較多，抗污染凈化能力又比木本植物不，立體結(jié)構(gòu)差，層次單一，雖然種類繁多，但目前有用途的較少，持續(xù)生存的性能差

14、。喬木植物類樹體高大，立體層次結(jié)構(gòu)明顯，易與工程建筑物融為一體，易與自然景物相協(xié)調(diào)，改善環(huán)境效果顯著，但植株耗水量大，一般喬木樹種的耗水量是灌木、草本植物的2-3倍，在缺水少雨的地方不易成活。灌木植物種類較多，栽植成活率較高，多數(shù)植物可用扦插繁殖。這些植物樹冠稠密，葉量豐富，生長穩(wěn)定，自成群落，抑制著雜草的滋生，根系密集，固持力強(qiáng)，能分散地表徑流，防止土壤侵蝕，形成穩(wěn)定的坡面。 我國的邊坡坡度般為45度，有的甚至達(dá)到60度以土，單用草本植物覆蓋度大，初期植被均勻整齊、美觀，但防護(hù)效果不太理想而栽植喬木不僅會(huì)提高坡而負(fù)載，在風(fēng)力作用下也極易造成坡而的不穩(wěn)定或坍塌灌木不僅具有良好的抗旱、保水、保土

15、、防風(fēng)沙、降塵土、抗鹽堿等優(yōu)點(diǎn)，而且生長快、耐貧痔、對土壤環(huán)境要求不高，和草本植物相比，優(yōu)勢相當(dāng)明顯:是灌木類木本植物根系能向土壤母質(zhì)內(nèi)部延伸，吸取其營養(yǎng)、固持風(fēng)化土層，增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性一是維護(hù)管理作業(yè)量不，灌木對水、肥的需求少，適應(yīng)性強(qiáng)三是對不氣候的改善作用明顯，能緩和陽光的熱輻射，使酷熱的天氣降溫、失燥，給大以舒適的感覺同時(shí)山于灌木的生物量比草本植物大，進(jìn)行光合作用吸收的一氧化碳多，吸滯煙灰粉塵，稀釋、分解、吸收和固定大氣中的有毒有害物質(zhì)也較多，能更好地凈化空氣但單的灌木群落也易產(chǎn)生農(nóng)土侵蝕，對初期的水土保持不利因此，在邊坡防護(hù)過程中，植物種的選擇以草本植物與灌木配合為宜，一者結(jié)合，可起到

16、快速持久的護(hù)坡效果，有利于生態(tài)系統(tǒng)的正向演替。在綠化施工過程中，一般先種植生長速度快、成坪快的草本植物，使其快速恢復(fù)植被，控制早期水土流失，然后因地制宜栽植灌木。7 邊坡生態(tài)防護(hù)存在的問題 生態(tài)護(hù)坡是個(gè)系統(tǒng)的工程，其程序如下:1)恢復(fù)目標(biāo)一植物選擇;2)綠化基礎(chǔ)工程;3)植物栽植(播種或植苗);4)保護(hù)管理，缺少任何一項(xiàng)就不可能完成任務(wù)。簡單的綠化很容易出現(xiàn)“一年綠，兩年黃，三年亡”的景象，最終還是二次生態(tài)退化。 目前，邊坡生態(tài)防護(hù)主要存在以下幾個(gè)問題:1)在植被恢復(fù)初期，邊坡土的草本植物覆蓋綠太大，而喬灌木較少，達(dá)到了復(fù)綠的效果而沒有起到護(hù)坡的作用;2)在選擇植物時(shí)，過多地引用外來植物，而忽

17、視了對鄉(xiāng)土植物的利用，可能會(huì)引發(fā)新的生態(tài)入侵問題;3)植被護(hù)坡的理論研究還比較落后，對綠化工程實(shí)施后的效果缺乏系統(tǒng)的評價(jià)研究。8 邊坡生態(tài)防護(hù)發(fā)展趨勢 我認(rèn)為邊坡生態(tài)防護(hù)的首要任務(wù)是護(hù)坡，有必要采取工程措施先保證其女全穩(wěn)定性，再考慮植被的美觀等。目前邊坡生態(tài)防護(hù)的發(fā)展趨勢，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方而:1)工程措施與植被防護(hù)的結(jié)介，建立穩(wěn)固生態(tài)的防護(hù)體系;2)從景觀尺度土設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)工程，綜介選擇多種類型植物相配置，如草、灌、花、喬等;3)重視鄉(xiāng)土植物品種，要達(dá)到穩(wěn)定的頂級群落最終還是鄉(xiāng)土植物;4)加強(qiáng)植被護(hù)坡技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化研究;5)力日快國產(chǎn)邊坡綠化材料及設(shè)備的研發(fā)，降低對進(jìn)日產(chǎn)品的依賴來降

18、低成本;6)加強(qiáng)邊坡綠化工程的效果評價(jià)與維護(hù)管理方而工作，建立科學(xué)的評價(jià)指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)檢查結(jié)果對邊坡生態(tài)統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)管理。 因此，邊坡綠化要結(jié)介我國實(shí)際情況，因地制宜地根據(jù)不同的綠化目的、不同的邊坡立地條件，采取多樣化的綠化思想，才能保證綠化功能的充分發(fā)揮。參考文獻(xiàn)1張水杰，王桂堯,王玲等.路塹邊坡植被防護(hù)固土效果室內(nèi)外試驗(yàn) j.長沙理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012,9(3):9-14.2盧坤林，朱大勇，楊揚(yáng).邊坡失穩(wěn)過程模型試驗(yàn)研究j.巖土力學(xué),2012,33(3);778-782.3孔令偉，陳正漢.特殊土與邊坡技術(shù)發(fā)展綜述j.土木工程學(xué)報(bào)2012 , 45(5) :141-161.4師東墻，趙力天.邊坡生態(tài)防護(hù)工程植物護(hù)坡技術(shù)研究j.內(nèi)蒙古林業(yè)