黃石市巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)應(yīng)用探討

周 瓊 ，許建新，秦永宏，羅漢杰，張洪鋼

黃石市巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)應(yīng)用探討

周 瓊1，許建新2，秦永宏1，羅漢杰1，張洪鋼1

（1.湖北省黃石市水利水產(chǎn)局，435000，黃石；2.深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司，518040，深圳）

在對(duì)巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)特征和地帶性本土植被實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，總結(jié)了黃石市黃荊山北麓采石場(chǎng)5號(hào)塘口巖質(zhì)邊坡特點(diǎn)、治理難點(diǎn)以及適宜邊坡生態(tài)修復(fù)的綜合技術(shù)，包括工程工藝措施和生物措施等，并進(jìn)行生態(tài)修復(fù)效果的跟蹤觀測(cè)，從而為全面推廣該項(xiàng)技術(shù)提供一個(gè)穩(wěn)定的、科學(xué)示范性強(qiáng)的樣板。

巖質(zhì)邊坡；生態(tài)修復(fù)；應(yīng)用技術(shù)；黃石市

湖北省黃石市礦產(chǎn)資源豐富，鐵礦、銅礦、金礦等分布集中，蘊(yùn)藏量大，是一個(gè)長(zhǎng)期、重要的開(kāi)采礦產(chǎn)資源老工業(yè)城市。巨大的地下財(cái)富成就了黃石的光榮和夢(mèng)想，以礦業(yè)為主的工業(yè)文明也造就了黃石一度的輝煌，但盲目性、掠奪性的資源開(kāi)采嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)的平衡，自然植被受到破壞，裸露山口隨處可見(jiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃石市僅黃荊山北麓就有開(kāi)山塘口26處，形成裸露山體缺口面積達(dá)52 萬(wàn)余 m2。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，環(huán)境保護(hù)和改善問(wèn)題成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)，黃石市也開(kāi)始重視黃荊山脈裸露山體缺口的治理問(wèn)題。2000年開(kāi)始，黃石市陸續(xù)關(guān)停了黃荊山北麓23家小型私營(yíng)采石場(chǎng)，2006年就全市裸露山體現(xiàn)狀和全國(guó)裸露山體缺口整治工作情況作了初步調(diào)查，并選定試點(diǎn)，作出初步治理方案。2009年10月 22日，黃石市啟動(dòng)黃荊山北麓開(kāi)山塘口治理工作，決定對(duì)黃荊山北麓15個(gè)開(kāi)山塘口進(jìn)行試點(diǎn)治理。

黃石市水利水產(chǎn)局作為其中5號(hào)塘口治理的主要責(zé)任單位，根據(jù)自身多年的考察經(jīng)驗(yàn)和已有的初步治理方案，率先啟動(dòng)“黃荊山北麓采石場(chǎng)5號(hào)塘口水土流失綜合治理工程”，于 2010年 7月順利完成施工，并開(kāi)始定期觀測(cè)該工程工藝措施的穩(wěn)定性和植物生長(zhǎng)的適應(yīng)性。

一、巖質(zhì)邊坡特點(diǎn)及治理難點(diǎn)

1.巖質(zhì)邊坡立地條件差

①缺少植物生長(zhǎng)所必需的條件。巖質(zhì)邊坡不具備植被生長(zhǎng)所必需的土壤環(huán)境，無(wú)法直接進(jìn)行種子撒播或植生帶綠化。另外，巖體保水功能差，含有的活化養(yǎng)分少，植被根系很難從邊坡巖層中吸收足夠的水分及養(yǎng)分供其生長(zhǎng)發(fā)育。

②坡面自然生態(tài)條件惡劣。巖質(zhì)邊坡無(wú)土壤層覆蓋且水分匱乏，在陽(yáng)光直射下裸露巖石表面溫度過(guò)高，即使有風(fēng)運(yùn)或動(dòng)物搬運(yùn)的種子嵌入巖石縫隙中，也會(huì)因溫度過(guò)高而難以發(fā)芽和生存。

③坡度大。公路、鐵路工程及礦山的巖質(zhì)邊坡一般設(shè)計(jì)坡度都在1∶0.75 以上，有的可達(dá) 1∶0.3，甚至直立。坡面雨水徑流速度大，在高降雨地區(qū)極易形成沖刷侵蝕；坡面自然風(fēng)化的土壤顆粒及風(fēng)運(yùn)帶來(lái)的土壤顆粒在坡面很難留存并受水力和重力作用堆積于坡腳，加之降雨又不能滯留在坡面上，致使植被難以生存。

目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)將工程措施代入巖質(zhì)邊坡治理的實(shí)踐中，基本能夠起到改善坡面立地條件的作用，但效果因技術(shù)而異。

2.植物多樣性與持久性難實(shí)現(xiàn)

①植物選種單一。傳統(tǒng)的邊坡綠化中多采用單一草種，即使混播也對(duì)草種混播品種及比例缺乏研究，更少考慮花、灌木、喬木種子的加入，致使綠化景觀單一，沒(méi)有垂直層次，缺乏景觀多樣性。對(duì)于貧瘠的石質(zhì)邊坡來(lái)說(shuō)，草種為主的邊坡治理更是缺乏持久性。

②養(yǎng)護(hù)難。一般的邊坡治理技術(shù)或許能解決石質(zhì)邊坡一時(shí)的綠化問(wèn)題，且需要長(zhǎng)期細(xì)心呵護(hù)，養(yǎng)護(hù)成本極高。而大多數(shù)石質(zhì)邊坡地處偏遠(yuǎn)，人跡罕至，養(yǎng)護(hù)難度大、成本高。如公路、鐵路工程及礦山開(kāi)采形成的石質(zhì)邊坡，既對(duì)其景觀性無(wú)太高的要求，也不可能投入過(guò)高的成本對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

因此，正確選擇植物和搭配，不僅能實(shí)現(xiàn)植物景觀多樣性，而且能實(shí)現(xiàn)植物的自然更替，而這也是巖質(zhì)邊坡治理效果達(dá)到持久的最大難點(diǎn)。

二、巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)的應(yīng)用

5號(hào)塘口為廢棄水泥廠開(kāi)采坡面，有三級(jí)開(kāi)采平臺(tái)，最高邊坡約150m，坡面巖性為灰?guī)r，較堅(jiān)硬，微—中度風(fēng)化。整個(gè)塘口裸露山體面積約3.2萬(wàn)m2，其中，主坡面有2萬(wàn)多m2為70°以上的陡坡，部分地方呈直立狀甚至形成倒角，70°以下較緩坡面面積約1萬(wàn)m2，且緩坡部分表面風(fēng)化碎石相對(duì)較多。該工程采用的三種石質(zhì)邊坡綠化技術(shù)在國(guó)內(nèi)某些城市已有應(yīng)用，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了調(diào)整。整個(gè)工程措施布局原則是因地制宜，根據(jù)不同的立地條件采取不同工藝措施：對(duì)70°以上的陡坡坡面主要采用飄臺(tái)種植槽法綠化技術(shù)，對(duì)70°以下較緩坡面主要采用掛鐵絲網(wǎng)客土噴播綠化技術(shù)，對(duì)石壁上有微凹地形或破碎裂隙的發(fā)育環(huán)境采用燕巢法綠化技術(shù)。

1.主要技術(shù)措施及特點(diǎn)

（1）掛鐵絲網(wǎng)客土噴播綠化技術(shù)

掛鐵絲網(wǎng)客土噴播綠化是在穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡上掛網(wǎng)、錨桿固定后，采用專(zhuān)業(yè)噴射機(jī)，將拌和均勻的種植基質(zhì)噴射到坡面上，植物依靠基質(zhì)生長(zhǎng)發(fā)育，形成植物護(hù)坡施工技術(shù)，具有防護(hù)邊坡、恢復(fù)植被雙重作用，可取代傳統(tǒng)的噴錨防護(hù)、片石護(hù)坡等措施。該技術(shù)可適用于70°以下的石質(zhì)邊坡。其主要施工工序?yàn)椋哼吰卤韺油链蔡幚怼鷴炀W(wǎng)→固定→回填土→噴草灌。工程施工采用的鐵絲網(wǎng)是鍍鋅鐵絲網(wǎng)，并用U形鋼錨釘固定，回填土為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。

（2）飄臺(tái)種植槽法綠化技術(shù)

飄臺(tái)種植槽法是在石壁上人工安裝種植槽，營(yíng)造一個(gè)可存放土壤的空間，在槽內(nèi)的種植土上種植喬灌木及爬藤植物的一種邊坡綠化工藝。這種技術(shù)主要用于石場(chǎng)石壁陡立、坡度在80°以上、壁面光滑、缺乏附著存土的巖質(zhì)邊坡。其主要施工工序?yàn)椋捍钤O(shè)腳手架→錨桿加工→坡面鉆孔→安裝錨桿→配筋→制模板→現(xiàn)澆飄臺(tái)→配置營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)→安裝微灌系統(tǒng)→栽苗和種草。

（3）燕巢法綠化技術(shù)

燕巢法是利用石壁微凹地形或破碎裂隙發(fā)育環(huán)境進(jìn)行人造植生盆(燕巢)，回填種植土，種植植物。其施工技術(shù)要點(diǎn)：一是利用微凹地形，在微凹口外側(cè)人工開(kāi)拓平臺(tái)，用漿砌塊石或磚砌筑植生盆或現(xiàn)澆板；二是利用破碎裂隙發(fā)育環(huán)境人工開(kāi)拓穴坑，在開(kāi)口處砌筑擋墻，并視燕巢大小及邊坡形態(tài)確定平面間距。

2.重要輔助措施

（1）坡面清理

由于該工程石場(chǎng)基質(zhì)為較堅(jiān)硬的灰?guī)r，表層有微—中風(fēng)化，采取工程措施前需要對(duì)整個(gè)坡面進(jìn)行清理排險(xiǎn)，去掉浮石、碎裂巖、松動(dòng)巖塊、楔形巖、活動(dòng)性危巖等，排除各種安全隱患和險(xiǎn)情并平整坡面，使工程措施能夠深入堅(jiān)固巖層，確保坡面施工的安全性。坡面清理工作是整個(gè)坡面綠化的基礎(chǔ)工作之一。

（2）滴灌系統(tǒng)安裝

滴灌裝置安裝主要安排在飄臺(tái)、燕巢種植槽等覆營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)后、栽植植物前，以及客土噴播覆膜后，其目的是確保高溫天氣下新栽植的植物能有充足的水分供給。該工程滴灌裝置主管采用φ100PVC管，次管分別采用 φ75、φ40、φ20PVC 管， 在次管 φ20PVC 上打孔進(jìn)行滴灌。水源就近取用自來(lái)水、山泉水和湖水，引至三級(jí)平臺(tái)的蓄水池后，利用水泵澆灌。

（3）植物養(yǎng)護(hù)

該工程植物養(yǎng)護(hù)主要分四個(gè)階段來(lái)實(shí)施：一是植物成活期（2010年7—8月），由于工程完工后正趕上黃石最熱的季節(jié)，對(duì)植物的成活、耐熱、耐旱性能是一個(gè)很大的考驗(yàn)，剛剛栽植的植物正是最脆弱的時(shí)候，因此，這個(gè)階段需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，提供充足的水分和養(yǎng)分，確保植物成活（目前該階段已完成，植物成活率達(dá)到了80%以上）；二是植物生長(zhǎng)適應(yīng)期（2010年9—11月），這個(gè)階段植物自身根系已經(jīng)長(zhǎng)成，有一定的自我生存能力，應(yīng)適當(dāng)減少水分、養(yǎng)分的供給，鍛煉植物生存能力（目前，部分實(shí)驗(yàn)邊坡已實(shí)現(xiàn)了“斷水”，主要坡面也在逐步拉大水分補(bǔ)給周期）；三是植物嚴(yán)寒適應(yīng)期 （2010年12月—2011年3月），這個(gè)階段是黃石最冷的季節(jié)，對(duì)于新銀合歡等樹(shù)種又存在耐寒考驗(yàn)；四是植物自然生長(zhǎng)與補(bǔ)植期（2011年4—8月），這個(gè)階段生存下來(lái)的植物已經(jīng)歷了一年中最冷與最熱的時(shí)段，且經(jīng)過(guò)不斷拉大的補(bǔ)水周期和最終的“斷水”，已經(jīng)基本能夠?qū)崿F(xiàn)水分自給自足，自然生長(zhǎng)，這個(gè)階段還要做的就是補(bǔ)植，用經(jīng)過(guò)一生長(zhǎng)周期已適應(yīng)本地生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)種類(lèi)對(duì)裸露區(qū)域或植物單一區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)植。

3.三種邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)的共性?xún)?yōu)勢(shì)

（1）有效改善了巖質(zhì)邊坡的立地條件

①提供了植被生長(zhǎng)所必需的土壤條件及養(yǎng)分條件。各種工法措施配套使用的基質(zhì)主要成分為壤土、有機(jī)質(zhì)、緩釋型長(zhǎng)效復(fù)合肥、保水劑、土壤調(diào)節(jié)劑、各種有益菌群等，為植物生長(zhǎng)提供了必需的土壤和養(yǎng)分條件，植物依靠基質(zhì)生長(zhǎng)發(fā)育。

②改善了坡面自然生態(tài)條件惡劣狀況。解決了巖質(zhì)邊坡無(wú)土壤層覆蓋的問(wèn)題，搭配先進(jìn)的噴灌措施解決植物生長(zhǎng)初期水分匱乏問(wèn)題，坡面自然生態(tài)條件已有顯著改善，為植物生長(zhǎng)提供了保障。

③創(chuàng)造微凹地形，解決坡度大的問(wèn)題。在大于60°的陡坡上采用飄臺(tái)、燕巢法，即在大而陡的坡面上每隔2～3m人工搭建飄臺(tái)種植槽，在具有微凹地形的邊角、縫隙筑燕巢，為土壤附著創(chuàng)造條件。

（2）科學(xué)選種與配置實(shí)現(xiàn)生物多樣性與持久性

該工程在實(shí)施之初就確定了 “因地制宜、適地適樹(shù)”的原則，采取喬、灌、草、藤搭配。在種類(lèi)的選擇上，以適應(yīng)石壁邊坡、跡地立地條件的植物種類(lèi)（耐瘠薄、耐旱種類(lèi)）為主，依據(jù)景觀、生態(tài)系統(tǒng)學(xué)原理，注重垂直層次，力求恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，最終實(shí)現(xiàn)植被生態(tài)系統(tǒng)的自我更替。

根據(jù)以上原則，生物技術(shù)人員在黃石周邊石山上進(jìn)行了為期一周的踏查，最終選定了以石山植物為主的多種本地適生植物，喬木（主要種植于跡地綠化的擋土墻與種植池內(nèi)）有刺槐、大葉女貞、香樟、塔柏、銀合歡等；灌木有傘房決明、鹽膚木、小葉女貞、冬青衛(wèi)矛、夾竹桃、黃素馨、金合歡、坡柳等；藤本有五葉地錦、常春藤、扶芳藤、葛藤等；草本有狗牙根、白三葉、金雞菊等。在各種技術(shù)措施植物配置中，都以灌木、藤本為主，草本為輔，例如客土噴播措施中，草、灌、藤種子的配比為 2∶2∶1；飄臺(tái)、燕巢法中，灌木和藤本植物的栽植比例為2∶3，略撒草籽。

4.飄臺(tái)種植槽法的難點(diǎn)與解決辦法

該工程所采用的三種綠化技術(shù)中，尤以飄臺(tái)種植槽法施工難度最大，在整個(gè)工程的施工過(guò)程中，建設(shè)、施工、監(jiān)理三方技術(shù)人員不斷根據(jù)實(shí)際情況研究對(duì)策，最終確保了工程安全、順利完成。

難點(diǎn)一：高陡坡面作業(yè)施工與安全。由于飄臺(tái)種植槽法施工主要應(yīng)用于山體高而陡的坡面，工作作業(yè)面問(wèn)題、施工安全問(wèn)題貫穿始終。首先，采取搭設(shè)腳手架的方法解決了作業(yè)面問(wèn)題。該工程采用的是竹排柵式腳手架，其優(yōu)點(diǎn)是搭設(shè)簡(jiǎn)易，更易與坡面保持平行距離，方便坡面施工。其次是多管齊下，嚴(yán)抓施工安全：一是由經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍負(fù)責(zé)坡面 （特別是最險(xiǎn)邊坡）竹排柵的搭設(shè)，并選擇硬度和韌性較強(qiáng)的毛竹；二是絕對(duì)避免陰雨雪天氣及受其影響的日子高空作業(yè)，只在白天施工；三是安全繩、安全網(wǎng)等安全措施必須到位，嚴(yán)格要求施工人員必須在系好安全繩的情況下施工；四是安全員、施工員、工程監(jiān)理全程監(jiān)控，確保施工安全和質(zhì)量。

難點(diǎn)二：錨桿安裝與配筋。因巖層遭受斷層、節(jié)理切割，支離破碎，風(fēng)化程度不一，為保證飄板結(jié)構(gòu)整體安全，對(duì)鑲嵌錨桿不能采用統(tǒng)一設(shè)計(jì)深度，經(jīng)工程技術(shù)人員研究，在做好清除坡面風(fēng)化層的基礎(chǔ)上（清理至弱風(fēng)化），該工程錨桿錨入深度一般在50～80 cm，配筋長(zhǎng)度也因地而異。

難點(diǎn)三：保證飄臺(tái)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)。由于飄臺(tái)為不足10 cm的現(xiàn)澆水泥板，且工作面為高陡坡面，無(wú)法實(shí)施振搗等加強(qiáng)水泥強(qiáng)度的措施，只能人工拍打。為了使飄臺(tái)成品能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的C20強(qiáng)度，經(jīng)技術(shù)人員共同研究，將混凝土強(qiáng)度由C20提高至C25，在施工過(guò)程中提高了水泥砂配比，并加強(qiáng)了拍打。最終，工程水泥成品通過(guò)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

三、邊坡治理初步成效與展望

該工程施工歷時(shí)6個(gè)月，施工結(jié)束2個(gè)月后，客土噴播部分綠化率達(dá)到

60%以上，飄臺(tái)、燕巢法部分綠化率達(dá)到了20%，植物成活率在80%以上。施工4個(gè)月后，植被經(jīng)歷了酷暑的考驗(yàn)，客土噴播部分綠化率達(dá)到90%以上，飄臺(tái)、燕巢法部分綠化率達(dá)到了40%以上，小喬木、灌木、藤本長(zhǎng)勢(shì)良好。可以預(yù)見(jiàn)，經(jīng)過(guò)1年的養(yǎng)護(hù)，5號(hào)塘口植被綠化率將更高。同時(shí)，經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)期的鍛煉，植被將不再需要人工供水，基本實(shí)現(xiàn)自給自足的自然生長(zhǎng)狀態(tài)。

[1]孫菲.關(guān)于我國(guó)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的若干思考[J].常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2006(2).

[2]潘理權(quán)，李姚礦.我國(guó)工業(yè)發(fā)展與環(huán)境問(wèn)題思考 [J].合作經(jīng)濟(jì)與科技，2007(6).

[3]趙方瑩，趙廷寧，丁國(guó)棟，等.基材噴附技術(shù)的植物選配與建植方式[J].2006(4).

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Discussion on app lication of ecology repair com prehensive technology in Huangshi City

Zhou Qiong， Xu Jianxin， Qin Yonghong， Luo Hanjie， Zhang Honggang

On the basis of field investigation of rock slope and the zonal structure of native vegetation， the rock slope characteristics，management difficulties and the appropriate slope of ecological restoration integrated technology， including engineering and biological measures， process measures of the fifth pond mouth of Huangjingshan Mountain in Huangshi City are summarized.The effect of ecological restoration is observed so as to comprehensively promote the technology to provide a stable，strong scientific demonstration model.

rock slope； ecological restoration； application technology； Huangshi City

S157.1

B

1000-1123（2011）02-0036-03

2010-11-22

周瓊（1980—），女，副主任科員。

責(zé)任編輯 田靈燕