邊坡生態(tài)防護技術(shù)綜述研究

1、邊坡生態(tài)防護技術(shù)綜述研究摘 要隨著公路建設(shè)及礦山開采規(guī)模的擴大及城市建筑層次和密度增加，環(huán)境污染日益嚴重，在土地資源嚴重緊張的形勢下，邊坡生態(tài)防護顯得格外迫切。通過邊坡生態(tài)防護對道路邊坡、礦山邊坡、河道邊坡及辦公生活區(qū)邊坡進行治理，保證邊坡的穩(wěn)定的同時，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到了生態(tài)防護的效果，實現(xiàn)了建筑業(yè)發(fā)展與生態(tài)防護雙贏的效果。利用邊坡生態(tài)防護技術(shù)，從不同角度改善生態(tài)環(huán)境，實現(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)導致的山體滑坡、泥石流等災害是各種地質(zhì)災害中爆發(fā)最為頻繁、對大類活動危害最大的形式之一。邊

2、坡生態(tài)防護是目前最為常見的邊坡防護形式，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)邊坡中均有廣泛應用。由程直接優(yōu)勢，對生態(tài)保護、防治水土流失、美化環(huán)境等工程也具有間接作用且貢獻巨大，因而在國內(nèi)外得到廣為推廣。生態(tài)防護邊坡的采用自中世紀以來就已有歷史記載，但是直到20世紀中葉才被廣泛運用，目前此類技術(shù)最為先進的國家是日木，我國采用此類技術(shù)較晚。20世紀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)護坡方式，直到近幾十年間我國才廣泛運用該項技術(shù)。生態(tài)防護技術(shù)雖然應用廣泛，但在坡度陡峭、土質(zhì)差、降雨量大的地區(qū)的應用還有一定局限性，該技術(shù)的加固

3、特點是:起初時加固作用較弱，甚至沒有，但隨著植物的生長、擴張，其邊坡加固與減輕坡而侵蝕等方而的作用會越來越顯著。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形式研究的核心內(nèi)容。文中通過介紹前大各類模型試驗方法，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)防護模型試驗中前大成果的一些優(yōu)缺點，并提出了存在的問題以及未來的發(fā)展趨勢。2 國內(nèi)研究動態(tài) 早在16世紀末，中國就有植被護坡應用的記載，通過在河岸兩邊栽植柳樹來加固與保護河堤；到17世紀，開始利用植樹種草保護黃河河岸；19世紀起，采用防護林水土保持和防風固沙；這些技術(shù)都采取的植被護坡原理與方法。我國雖然記載較早，但在技

4、術(shù)的應用方而起步較晚。1989年廣東從香港引進的噴播機，在華南地區(qū)進行實驗研究。1991年，從日本引進液壓噴播設(shè)備在黃土高原區(qū)進行坡而噴播綠化實驗研究。經(jīng)過不斷的改進和國產(chǎn)化，液壓噴播技術(shù)已廣泛應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。3 生態(tài)防護的理論體系 生態(tài)防護的日的是使植物存活并能正常生長但實踐證明邊坡防護雖已達到了生態(tài)防護的日的，水土流失也得到了定的控制，但隨著時間的關(guān)系及植物生態(tài)習性的要求，植物生長趨勢會逐漸減弱，植被覆蓋的土地也會慢慢的退化成裸地，造成水土流失為達到植物持續(xù)性綜合生態(tài)功能，應以生態(tài)學原理構(gòu)建個和諧有序、穩(wěn)定的植物群落，關(guān)鍵是護坡植物的選擇。4 我

5、國邊坡生態(tài)防護的現(xiàn)狀及現(xiàn)代邊坡生態(tài)防護的理論體系 傳統(tǒng)的生態(tài)防護是我國目前主要采用的邊坡生態(tài)防護手段。傳統(tǒng)的生態(tài)防護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坡、土工網(wǎng)植草護坡、平鋪草皮護坡、液壓噴插草坪護坡、oh液植草護坡、客土植生植物護坡、蜂巢式網(wǎng)格植草護坡、行栽香根草護坡、噴混植生植物護坡等。 隨著時間的推移，邊坡植物防護技術(shù)得到了大力的推廣應用，但是在推廣的過程中大們發(fā)現(xiàn)了一些難點問題，主要體現(xiàn)在以下兩個方面: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、水分供應較差的邊坡土，草種的生長更加緩慢，時間久了就會出現(xiàn)不同程度的草坡退化的現(xiàn)象。這是一個非常嚴重的問題，如果草坡退化現(xiàn)象得不到扼制，就會造成資金土的嚴重浪費，進而影響邊坡防護綠化的效果，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，隨著時間的增長，水分、養(yǎng)分逐漸供應不足，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，我們必須采用先進的技術(shù)一一現(xiàn)代邊坡生

7、態(tài)防護技術(shù)。為了能使現(xiàn)代邊坡生態(tài)防護技術(shù)得到有效的應用，充分發(fā)揮它的優(yōu)勢，我們在采用這項新技術(shù)時需考慮以下四個原則: （1)是遵從植物生態(tài)習性，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)習性，它包括土壤、氣候、生物三種生態(tài)條件。當自然環(huán)境不能滿足植物的生態(tài)習性時植物的生長就會受到阻礙，甚至會發(fā)生退化。因此，我們在進行邊坡生態(tài)防護時要從光照、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)系就越復雜，種間抗外界干擾的能力也就越強。 （3)是遵從生態(tài)位原則，優(yōu)化植物配置原則。 由于在利用植物進行邊坡生態(tài)防護時要考慮物種多樣性的原則，這樣供選擇的植物種類就會增多，為了避免由于所選植物的生態(tài)位的重復而引起的種間競爭顯現(xiàn)的出現(xiàn)，大們就要從時間、空間和資源生態(tài)位三個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物質(zhì)，另一方面也從生長介質(zhì)中汲取水分和養(yǎng)分。當一些植物的分泌物有利于另一種植物的生長發(fā)育時，它們就相互促進生長;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應協(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)護坡的主要形式 立地條件是影響植被恢復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坡技術(shù)也不一樣。5. 1土質(zhì)邊坡的生態(tài)防護5.1.1香根草籬法 香根草護坡,依靠其高覆蓋度和發(fā)達的根系加固防護的功能，在坡而土栽植高密度香根草的邊坡防護技術(shù)。山于香根草具有繁殖能力強、根系發(fā)達和耐貧瘩等特征，因此廣泛應用于南方溫暖濕潤地區(qū)的水土保持和邊坡防護。5.1.2鋪草護坡 鋪草護坡，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，已應用于青藏鐵路唐南段大多地處高寒草原區(qū)，門，特別是在運動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，在國外應用較早，我國在20世紀80年代開始試制和應用。山于植生袋的保肥、保水、保種，草種出苗率高且整齊，運輸女裝方便以及植生帶材料的可降解等特點，現(xiàn)已廣泛應用于大型綠地建植、開發(fā)區(qū)生活區(qū)、廠礦、公園、高爾夫運動場、機場、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)。山于機械化水平高、效率高、成坪快及均勻等特點，現(xiàn)已廣泛應用于公路、鐵路、堤壩、礦山等綠化工程。5.2巖質(zhì)邊坡的生態(tài)防護 巖質(zhì)邊坡的立地環(huán)境特點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坡方法主要有以下類型:5.2.1噴混植生法 噴混植生護坡是三峽大學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，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擠拉伸等工序形成相互纏繞，接點焊接，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、阻風保溫功能等優(yōu)點，已在公路邊坡和大壩邊坡等工程土中成功應用。5.2.3飄臺法 飄臺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)點是易推廣，見效快。山于其少土少水的缺點，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?？陀^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)復雜等諸多問題，通常用于礦山石壁綠化等高標準的綠化項目。6 灌木在現(xiàn)代邊坡生態(tài)防護建設(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，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，但防護效果不太理想而栽植喬木不僅會提高坡而負載，在風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、、防風沙、降塵土、抗鹽堿等優(yōu)點，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)、固持風化土層，增強邊坡的穩(wěn)定性一是維護管理作業(yè)量不，灌木對水、肥的需求少，適應性強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山于灌木的生物量比草本植物大，進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)防護存在的問題 生態(tài)護坡是個系統(tǒng)的工程，其程序如下:1)恢復目標一植物選擇;2)綠化基礎(chǔ)工程;3)植物栽植(播種或植苗);4)保護管理，缺少任何一項就不可能完成任務。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)防護主要存在以下幾個問題:1)在植被恢復初期，邊坡土的草本植物覆蓋綠太大，而喬灌木較少，達到了復綠的效果而沒有起到護坡的作用;2)在選擇植物時，過多地引用外來植物，而忽

17、視了對鄉(xiāng)土植物的利用，可能會引發(fā)新的生態(tài)入侵問題;3)植被護坡的理論研究還比較落后，對綠化工程實施后的效果缺乏系統(tǒng)的評價研究。8 邊坡生態(tài)防護發(fā)展趨勢 我認為邊坡生態(tài)防護的首要任務是護坡，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)防護的發(fā)展趨勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方而:1)工程措施與植被防護的結(jié)介，建立穩(wěn)固生態(tài)的防護體系;2)從景觀尺度土設(shè)計邊坡防護工程，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，要達到穩(wěn)定的頂級群落最終還是鄉(xiāng)土植物;4)加強植被護坡技術(shù)的標準化與規(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)，降低對進日產(chǎn)品的依賴來降

18、低成本;6)加強邊坡綠化工程的效果評價與維護管理方而工作，建立科學的評價指標體系和標準，并依據(jù)檢查結(jié)果對邊坡生態(tài)統(tǒng)進行維護管理。 因此，邊坡綠化要結(jié)介我國實際情況，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1張水杰，王桂堯,王玲等.路塹邊坡植被防護固土效果室內(nèi)外試驗 j.長沙理工大學學報:自然科學版,2012,9(3):9-14.2盧坤林，朱大勇，楊揚.邊坡失穩(wěn)過程模型試驗研究j.巖土力學,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.土木工程學報2012 , 45(5) :141-161.4師東墻，趙力天.邊坡生態(tài)防護工程植物護坡技術(shù)研究j.內(nèi)蒙古林業(yè)