植被護坡在生態(tài)邊坡中的綜合應用

摘#8195;要 本文概述生態(tài)邊坡與植物護坡技術的特點，給出生態(tài)邊坡的穩(wěn)定性的評價模型，并介紹植被護坡在生態(tài)

護坡景觀中的具體應用。

關鍵詞 植被護坡；生態(tài)邊坡；數(shù)學模型；穩(wěn)定性；景觀

中圖分類號 S7 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0092-01

隨著我國基礎設施建設的不斷發(fā)展，修建人工邊坡成為邊坡治理與加固的重要手段之一。但是，傳統(tǒng)人工邊坡往往可能有滑坡、泥石流等地質災害的隱患，還可能造成水土流失等環(huán)境問題，生態(tài)邊坡與邊坡景觀設計技術就是在這種背景下發(fā)展起來的。生態(tài)邊坡在坡面加固、美化環(huán)境、維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮了重要的作用。本文主要探討了生態(tài)邊坡穩(wěn)定性與植被護坡在邊坡景觀設計中的應用。

1 生態(tài)邊坡與植物護坡技術概述

生態(tài)邊坡就是對環(huán)境、原生物等生態(tài)造成最低影響，并且適當還原、保護的邊坡工程，是在保證邊坡安全的基礎上考慮生態(tài)保護、環(huán)境景觀的邊坡工程理念。生態(tài)邊坡以接近自然的方式去加固穩(wěn)定邊坡，其所用材料多為當?shù)厥?，木材，植物等。植物護坡是最常用的生態(tài)邊坡技術。

1.1 生態(tài)護坡的自然效應

1）生態(tài)邊坡的環(huán)境效應。生態(tài)邊坡植被可以有效地降低氣、光、塵的污染，創(chuàng)造適宜的交通和生活環(huán)境，主要影響有：①護坡植物的光合作用能夠吸收二氧化碳，釋放出氧氣，同時還能稀釋和吸收周圍大氣中的有害氣體；②護坡植物具有有效吸收刺耳噪聲和多方位反射太陽光等功能；③護坡植物能有效地吸附塵埃，吸收汽車尾氣；④護坡植物可以調節(jié)公路周圍的小環(huán)境氣候條件；⑤增加行車安全，減少交通事故的發(fā)生。2）生態(tài)邊坡的水文效應。生態(tài)邊坡對降雨沖蝕的控制：①攔截作用：護坡植物及其殘余物可以吸收降雨雨滴沖擊地面的能量，降低雨水到達坡面時的速度和體積，從而降低降雨滴濺、分解土體顆粒的能力；②緩沖作用：邊坡植被的莖桿和樹葉可以提高坡體的表面剛度，減緩雨滴下落的速度；③滲透作用：邊坡植物及其殘余物有利于保持坡體土的多孔性和滲透性，從而減輕雨水的破壞。

生態(tài)邊坡對河岸侵蝕的控制：河岸經(jīng)常遭受流水的侵蝕和沖刷，水的侵蝕力隨流水速度的增加而增加，在堤岸邊坡上種植植被能降低這種侵蝕。地面上的植被可以減少水流速度，根部可以自然約束或固定土體顆粒。

1.2 植被護坡的主要功能

1）淺根的加筋作用。由于邊坡植物根系在土體中的分布錯綜復雜，可將邊坡土體和植物根系看作是一種特殊的預應力復合加筋材料，能提高邊坡土體強度。根據(jù)摩爾-庫倫強度準則，根系的加筋作用增強了土體的黏聚力c值，能顯著提高坡面土體強度。2）深根的錨固作用。邊坡植物根系與土體共同作用組成的復合結構，在這種復合結構中，根系具有較高的抗拉強度和錨固力，對土體有很好的錨固作用。深根還可以將局部集中的應力分散，緩解應力過大造成的危害。3）水文作用。生態(tài)邊坡所種植的植被具有多種水文作用，如蒸發(fā)坡體內的水分、降雨截流，延緩坡面水流速度，過濾等作用。這些作用可以有效地控制雨水對邊坡土體的侵蝕，降低坡體的空隙水壓力以及增加土體黏聚力等。

2 生態(tài)邊坡穩(wěn)定性評價模型

在工程實踐中通常用安全系數(shù)來評價邊坡的穩(wěn)定性，但是這種方法忽略了邊坡系統(tǒng)內部的不確定因素，如植被種類、植被數(shù)量、植被根系的發(fā)育程度等，在實際應用中有局限性。因此，將工程實踐中的安全系數(shù)與可靠性理論相結合，取長補短能夠建立更加科學有效的評價體系。下面介紹兩種可靠性理論的數(shù)學模型。

2.1 蒙特卡洛模型

適用于統(tǒng)計值為已知，利用計算機研究隨機變量的數(shù)值方法

記安全系數(shù)為：

（1）

其中R為抗滑力；S為下滑力；X1，X2，…，Xm分別為不同植物在土體中所引起的容重、粘聚力、摩擦系數(shù)、孔隙水壓力、荷載強度等，在實際應用中取值具有變異性，可以認為是隨機變量。隨機的抽取一組樣本值，由（1）式計算出安全系數(shù)的隨機樣本值Z'，重復N次，直到達到精度要求，獲取了N個相對獨立的安全系數(shù)樣本Z1，Z2，…，Zn。安全系數(shù)的極限狀態(tài)為Z=1，在N次試驗中，Z≤1的次數(shù)為M，那么斜坡的破壞概率為。由Pf=1-Φ(β)可以求出邊坡的可靠性指標，其中：

2.2 矩估計模型

適用于變量分布未知，通過各變量的均值和方差，計算出狀態(tài)函數(shù)的均值和方差，從而求出邊坡的破壞概率和可靠指標。

在狀態(tài)變量分布函數(shù)未知的情況下，在區(qū)間（xmin，xmax）上對稱的選取兩個點，通常取均值μxi得正負一個標準差σxi，即為xi1=μxi+σxi，xi2=μxi+σxi。對于m個狀態(tài)變量，可有2m個取值點，取值點的所有可能組合有2m個。在2m個組合下，有2m個安全系數(shù)F。F的均值和方差分別為

其中，，

式中：ρ(i-1)i是ρi-1和ρi的相關系數(shù)，ei(i=1，2…m)取值為當xi=xi1時，ei=1；當xi=xi2時，ei=-1。

3 植被護坡在生態(tài)邊坡景觀設計中的應用

3.1 生態(tài)邊坡景觀的植被選擇

植被護坡景觀設計原則有：人性原則、文化原則、多樣性原則、功能性原則、經(jīng)濟原則。根據(jù)這些原則所確定的植被選擇要求如下。

1）所有喬木必須有冠幅，帶枝葉，不得使用無干無葉苗木。2）裸根苗木，挖取根系幅度為基徑的6~8倍，并帶護心土。3）帶土苗木，挖取的土球直徑為基徑的6~8倍，厚度為直徑的2/3以上。4）灌木花卉分支不應少于3~4個，葉簇健壯，色澤明亮，根系必須完整，無腐爛變質。5）所有噴播植物種子經(jīng)檢測發(fā)芽率達90%以上方可使用。

3.2 生態(tài)邊坡景觀與植被護坡的關系

人工邊坡通常需要采用工程措施進行加固處理，這在一定程度上惡化了邊坡的外觀，而邊坡景觀治理多采用景觀柔性治理或硬柔治理相結合的方法，所以使用的景觀材料多傾向于植物。

此外，邊坡的防護及排水措施需要與邊坡的環(huán)境和景觀設計相協(xié)調，并根據(jù)不同的邊坡地形、地質、土質、高度和治理措施的特殊工序要求，采用適宜的植被護坡景觀。例如，對于挖方路段，特別是巖質挖方路段，在坡面采用植被護坡后，應考慮攀藤植物和懸垂植物的應用，以達到更好的綠化和覆蓋的效果。

4 結束語

由于生態(tài)護坡的環(huán)保、美觀等優(yōu)勢，將會在邊坡工程中被大量采用。本文通過建立數(shù)學模型評價了生態(tài)邊坡的穩(wěn)定性，又探討了植被護坡與生態(tài)護坡景觀之間的聯(lián)系。在實際中，還應結合邊坡的具體情況，選擇相應的植被護坡，從而形成最有效的生態(tài)邊坡。

參考文獻

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[2]孫曉鯤.高速公路邊坡安全與景觀設計綜合分析[J].中外公路，2008，4:15-16.