受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建技術(shù)探索與實(shí)踐

朱兆華，陳曉蓉，徐國(guó)鋼，賴慶旺

(廣東省受損邊坡生態(tài)景觀重建工程技術(shù)研究中心/深圳城市有機(jī)固體廢物綜合利用工程技術(shù)研究中心/深圳市萬(wàn)信達(dá)生態(tài)環(huán)境股份有限公司，廣東 深圳 518026)

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受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建技術(shù)探索與實(shí)踐

朱兆華，陳曉蓉，徐國(guó)鋼，賴慶旺

(廣東省受損邊坡生態(tài)景觀重建工程技術(shù)研究中心/深圳城市有機(jī)固體廢物綜合利用工程技術(shù)研究中心/深圳市萬(wàn)信達(dá)生態(tài)環(huán)境股份有限公司，廣東 深圳 518026)

以近20年來(lái)受損邊坡生態(tài)修復(fù)時(shí)間為例，就受損邊坡來(lái)源、特點(diǎn)、危害及生態(tài)治理的原則、目標(biāo)及其生態(tài)修復(fù)與景觀重建創(chuàng)新體系、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了闡述，以期對(duì)我國(guó)今后現(xiàn)代工程受損邊坡生態(tài)復(fù)與景觀技術(shù)的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提供有益的參考。

受損邊坡；裸露坡面；生態(tài)修復(fù)；生態(tài)防護(hù)；景觀重建

受損邊坡是由自然或人為因素造成的裸露坡面，是地質(zhì)災(zāi)害或現(xiàn)代工程建設(shè)的產(chǎn)物，對(duì)地表生態(tài)景觀破壞徹底，如不及時(shí)治理，不僅影響生態(tài)景觀，還將加劇水土流失，導(dǎo)致滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害及邊坡安全事件。邊坡安全事件一旦發(fā)生，通常伴隨著極其巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，如汶川5·12大地震造成的大范圍滑坡、甘肅舟曲泥石流事件、光明渣土受納場(chǎng)滑坡事故等影響巨大，震動(dòng)世界。我國(guó)受損邊坡具有來(lái)源廣、規(guī)模大、地質(zhì)災(zāi)害多、治理難度大等特點(diǎn)，引起了學(xué)界、業(yè)界及社會(huì)公眾的廣泛關(guān)注，成為我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)科技創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待突破的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題之一。

本文結(jié)合工程實(shí)踐，就受損邊坡來(lái)源、特點(diǎn)、危害及其生態(tài)治理的原則、目標(biāo)及其生態(tài)修復(fù)與景觀重建創(chuàng)新體系、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了闡述，以期對(duì)我國(guó)今后受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建技術(shù)的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有益的參考。

1　我國(guó)受損邊坡的產(chǎn)生及生態(tài)破壞情況

我國(guó)受損邊坡主要源于3種情況：(1)近年來(lái)大規(guī)模的交通建設(shè)，如高速公路、城鄉(xiāng)公路網(wǎng)、鐵路(包括高速鐵路)建設(shè)；(2)開山采石、礦產(chǎn)開采、地產(chǎn)開發(fā)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)等；(3)地質(zhì)災(zāi)害，如山體滑坡、泥石流、崩塌等。

我國(guó)公路和鐵路高速化建設(shè)起步晚，但起點(diǎn)高，發(fā)展快。自1984年我國(guó)建設(shè)第一條沈(陽(yáng))大(連)高速公路以來(lái)，截止2014年，我國(guó)高速公路通車?yán)锍踢_(dá)11.145萬(wàn)km，連續(xù)3年超美國(guó)，穩(wěn)居世界第一。我國(guó)高速鐵路始建于1999年秦(皇島)沈(陽(yáng))客運(yùn)專線，2014年全國(guó)運(yùn)營(yíng)里程達(dá)1.6萬(wàn)km，相當(dāng)于世界其他國(guó)家總量之和,居世界第一。高速公路和鐵路建設(shè)機(jī)械創(chuàng)傷面約70%為裸露邊坡，其中挖方邊坡約占40%，填方邊坡約占30%。不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，還帶來(lái)了嚴(yán)重的水土流失，坡體失穩(wěn)，甚至山體滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)估算，截止2014年，僅“兩高”建設(shè)沿線土地破壞，形成的路域邊坡累計(jì)總面積超過(guò)41.46萬(wàn)hm2[1-3]。邊坡生態(tài)修復(fù)與防護(hù)是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)過(guò)程中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是高鐵和高速公路主體工程的配套技術(shù)。大規(guī)模的工程建設(shè)對(duì)路域生態(tài)環(huán)境所造成的創(chuàng)傷面深，工程規(guī)模大，生態(tài)重建任務(wù)繁重。從發(fā)展速度和工程規(guī)?？?，國(guó)外無(wú)先例可借鑒，不僅給我國(guó)現(xiàn)代工程建設(shè)和生態(tài)文明創(chuàng)建帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，也促進(jìn)了我國(guó)邊坡生態(tài)修復(fù)工程學(xué)和植被建植技術(shù)體系的創(chuàng)新和發(fā)展。

同時(shí)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，對(duì)環(huán)境和土地資源的破壞已到了不堪重負(fù)、不可持續(xù)的地步。根據(jù)全國(guó)第二次土地侵蝕遙感調(diào)查結(jié)果[4]，我國(guó)水土流失面積為356萬(wàn)km2，沙化土地174萬(wàn)km2，每年流失的土壤總量達(dá)50億t。在全國(guó)113108座礦山中，采礦區(qū)面積約為134.9萬(wàn)hm2，采礦活動(dòng)占用或破壞的土地面積2383萬(wàn)hm2，植被破壞極其嚴(yán)重。在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，分布在城市周邊的采石場(chǎng)及新遺留的高陡巖石邊坡，其生態(tài)修復(fù)與景觀重建工程難度極大。如海南三亞市共擁有43個(gè)采石場(chǎng)，巖石邊坡總面積達(dá)130萬(wàn)m2，為建設(shè)海南國(guó)際旅游島，恢復(fù)這些邊坡的生態(tài)景觀，政府投入了巨資進(jìn)行分期分批整治。

除上述人為因素造成的工程受損邊坡外，還有一些地質(zhì)災(zāi)害，如山體滑坡、泥石流、崩塌等，也通常造成大量的受損邊坡，并且伴隨著巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。如汶川5·12大地震、甘肅舟曲泥石流、光明渣土受納場(chǎng)滑坡等。這些與邊坡有關(guān)的重大安全事件也一次次警醒人們要高度重視其安全監(jiān)測(cè)與防護(hù)。

2　受損邊坡的特點(diǎn)

從宏觀上看，邊坡受損首先是有形的地質(zhì)地貌和生態(tài)植被的破壞，并因此進(jìn)一步導(dǎo)致受損邊坡生態(tài)系統(tǒng)個(gè)體與整體、內(nèi)部與外部、過(guò)去與未來(lái)、主觀與客觀間的生態(tài)聯(lián)系失衡，破壞了人與自然之間的和諧關(guān)系。受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建則意味著要在時(shí)、空、量、構(gòu)、序的范疇上，重構(gòu)這種復(fù)合的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然的多維生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，重塑人與自然之間的和諧關(guān)系，恢復(fù)天、地、人之間的融洽性。這種修復(fù)與重建不僅包括裸露坡面的植被恢復(fù)、固土護(hù)坡、水土保持等，而且還強(qiáng)調(diào)在更高層面、更大格局和更寬視野上對(duì)生態(tài)系統(tǒng)整體的頂層設(shè)計(jì)、個(gè)體(局部)優(yōu)化及其結(jié)構(gòu)與功能的耦合；就“重建”本身的含義來(lái)講，任何一次重建都是對(duì)先前事物的揚(yáng)棄和提升，受損邊坡生修復(fù)與景觀重建也不例外。

從微觀上看，受損邊坡屬于典型的困難立地，與所在區(qū)域的立地條件相比，具有明顯抑制植物生長(zhǎng)的諸多特征：(1)無(wú)土或少土；(2)缺水，極度或極易干旱；(3)無(wú)肥或少肥，極度貧瘠；(4)水熱條件的安全性差，變化幅度大，坡面溫度最高可達(dá)60～80 ℃(因地區(qū)而異)，遠(yuǎn)超植物適生范圍。正是這些限制因素的存在，導(dǎo)致邊坡植被恢復(fù)、生態(tài)景觀重建及安全防護(hù)工程作業(yè)的困難很大，其中高陡邊坡的生態(tài)景觀恢復(fù)與安全防護(hù)甚至被稱為世界性難題[1,3,5]，引起了學(xué)界、業(yè)界及社會(huì)公眾的廣泛關(guān)注，成為我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)科技創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待突破的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題之一，也是“美麗中國(guó)”和“生態(tài)文明建設(shè)”的重要支撐點(diǎn)之一。

3　受損邊坡生態(tài)修復(fù)的原則和目標(biāo)

3.1受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建的原則

受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建需遵循以下原則：(1)因地制宜：根據(jù)坡面類型及立地條件，分區(qū)分段制定有針對(duì)性的工藝方案(圖1)，表1則呈現(xiàn)了以坡體剖面構(gòu)型(層)來(lái)劃分坡面類型并確定相應(yīng)的治理工藝[5]；(2)低養(yǎng)護(hù)原則：以“減養(yǎng)護(hù)、免養(yǎng)護(hù)”為目標(biāo)，使坡面建植的植被自然生長(zhǎng)，成功演替；(3)工程措施耐久性原則；(4)植物措施自我修復(fù)原則：建植植被自我修復(fù)能力強(qiáng)，生態(tài)景觀1年內(nèi)明顯改善，3年后趨于自然。

表1　以坡體剖面構(gòu)型(層)來(lái)劃分坡面類型及選擇工藝

3.2生態(tài)修復(fù)與景觀重建的目標(biāo)

在工程實(shí)踐中，裸露坡面生態(tài)治理從功能目標(biāo)上看是分層次的。第一個(gè)層次是植被恢復(fù)、水土保持與生態(tài)防護(hù)；第二個(gè)層次是在保證第一層次功能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的前提下進(jìn)行生態(tài)景觀的恢復(fù)或重建。

具體地講，裸露坡面生態(tài)治理應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：(1)與城市景觀建設(shè)結(jié)合，構(gòu)建近自然生態(tài)景觀；(2)生態(tài)效果好，如吸收CO2、SO2、滯塵、降低PM2.5、吸污等的能力強(qiáng)；(3)科技和藝術(shù)相結(jié)合，合理配置植物，營(yíng)造景觀及保護(hù)生物多樣性；(4)快速和持久復(fù)綠，植被不退化，群落良性演替；(5)與工程防護(hù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定，消除安全隱患；(6)開發(fā)及應(yīng)用綠色低碳的新工藝、新技術(shù)及新材料；(7)合理開發(fā)利用邊坡資源，要向邊坡要效益(如土地復(fù)墾、保持水土、森林碳匯等)；(8)創(chuàng)建“隱蔽工程”，即完工后，由于植被覆蓋、植物造景及近自然生長(zhǎng)而無(wú)法看到坡面創(chuàng)傷與修復(fù)的痕跡，這是裸露坡面生態(tài)治理的最高目標(biāo)。

圖1　根據(jù)坡面類型及立地條件分區(qū)分段制定有針對(duì)性的工藝方案示意圖

4　受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建技術(shù)創(chuàng)新體系及其關(guān)鍵技術(shù)

4.1技術(shù)創(chuàng)新體系

在受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建的技術(shù)開發(fā)與工程實(shí)踐中，涉及到三大技術(shù)體系的創(chuàng)新(圖2)。一是植被技術(shù)體系創(chuàng)新，解決種什么的問題；二是肥力持續(xù)均衡供應(yīng)與保障技術(shù)體系創(chuàng)新，解決怎么種的問題；三是評(píng)價(jià)體系創(chuàng)新，即解決如何評(píng)價(jià)坡面植被建植成功與否的問題。

圖2　受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建技術(shù)創(chuàng)新體系框架圖

4.2關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1強(qiáng)抗逆性植物篩選、繁育及配置技術(shù)自1997年以來(lái)，筆者單位的研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)受損邊坡植被建植、生態(tài)防護(hù)與景觀重建，開展了一系列強(qiáng)抗逆性鄉(xiāng)土植物篩選、繁育及配置技術(shù)的研究，并取得以下關(guān)鍵技術(shù)突破。

(1)適應(yīng)于不同氣候環(huán)境及立地條件，以豆科灌木為主的強(qiáng)抗性、免養(yǎng)護(hù)型鄉(xiāng)土植物(喬-灌-草、藤、花、蕨等)培育與組配關(guān)鍵技術(shù)[3]。

(2)強(qiáng)抗性植物種子處理材料及關(guān)鍵技術(shù)。如采用殼聚糖生物源種衣劑等對(duì)種子進(jìn)行包衣，在種子周圍形成“小水庫(kù)、小藥庫(kù)、小肥庫(kù)”，提高種子發(fā)芽率(20%～90%)，改良物種的抗旱、耐貧瘠能力，減少用量，并防鼠、蟲害，如紫穗槐種子的浸泡催芽技術(shù)，又如以磁處理作為物理誘變因子對(duì)一些種子進(jìn)行處理，以提高出芽率、抗逆性等。筆者對(duì)所選鄉(xiāng)土植物樣本的耐旱性能進(jìn)行了比較研究和評(píng)價(jià)(圖3)。

(3)適用于巖質(zhì)陡坡(包括墻面、屋頂?shù)?下的植物選配、容器繁育及造景技術(shù)。

在具體治理工程中，植物選擇與配置是在遵循鄉(xiāng)土化和生物多樣性的前提下，主要依據(jù)邊坡不同區(qū)域環(huán)境立地條件、邊坡類型，邊坡高度，陰坡、陽(yáng)坡，周邊環(huán)境與景觀特點(diǎn)等，結(jié)合植物的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性，兼顧水土保持和生態(tài)景觀恢復(fù)或重建來(lái)選擇和確定適宜的植物種類。

4.2.2推行喬-灌-草立體模式，建立穩(wěn)定、持久的邊坡生態(tài)體系近十多年來(lái)，筆者先后在四川成南、京珠高速粵北D段、云南元磨、重慶達(dá)渝高速、粵贛高速粵境段等，采用喬-灌-草混播模式，建立以銀合歡、金合歡、坡柳、山毛豆、胡枝子、狗牙根為主的喬-灌-草三元或多元結(jié)構(gòu)的生態(tài)體系示范(表2)。通過(guò)工程實(shí)踐，認(rèn)識(shí)到?jīng)]有喬灌木參與的人工草被生態(tài)是不完整的邊坡生態(tài)體系，是難以形成穩(wěn)定的近自然生態(tài)系統(tǒng)[2,3,5]。工程受損邊坡建立喬-灌-草立體生態(tài)體系，主要生態(tài)效益在于：(1)多元結(jié)構(gòu)生態(tài)體系，改善了社會(huì)視角景觀；(2)多層次立體生態(tài)，體現(xiàn)了植被對(duì)水、光、熱利用的最大化；(3)木本與草本深淺根系植物配置，可形成盤根錯(cuò)節(jié)的強(qiáng)大根系群，有利于水土保持，防止邊坡崩塌、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害；(4)以豆科為主的喬-灌-草植物群落，可改善水分和養(yǎng)分內(nèi)循環(huán)，并改良土壤肥力和根際微生物環(huán)境；(5)防止植被退化，通過(guò)結(jié)實(shí)植物種子自然散落，發(fā)芽野生，建立多代演替的永久性植被，恢復(fù)小流域青山綠水的自然生態(tài)原貌。

圖3　不同鄉(xiāng)土植物抗旱性能比較

工程名稱竣工時(shí)間/(年/月)工程面積/萬(wàn)m2植物配置模式生物演替及后效果觀察云南元磨高速公路邊坡2003/518．7喬-灌-草混播以銀合歡、坡柳、狗牙根為主的喬-灌-草三元結(jié)構(gòu)，立體郁閉。深圳市南坪快速路邊坡2006/412．5喬-灌-草混播以銀合歡、金合歡、狗牙根為主的喬-灌-草三元結(jié)構(gòu)，立體郁閉。廣州南沙采石場(chǎng)治理2007/528．7喬-灌-草、藤混播以小葉榕、銀合歡、大翼豆、狗牙根為主的喬-灌-草、藤四元結(jié)構(gòu)，立體郁閉。深圳龍崗松子坑2#采石場(chǎng)治理2009/75．0喬-灌-草、藤混播以小葉榕、銀合歡、葛藤、狗牙根為主的喬-灌-草、藤四元結(jié)構(gòu)，立體郁閉。廣東清連高速公路邊坡2010/910．6喬-灌-草混播以銀合歡、臺(tái)灣相思、狗牙根為主的喬-灌-草三元結(jié)構(gòu)，立體郁閉。海南三亞A1、A2采石場(chǎng)治理2013/512．5喬、灌、藤種植+混播以小葉榕、銀合歡、葛藤、狗牙根為主的喬-灌-草、藤四元結(jié)構(gòu)，立體郁閉。

4.2.3具有持續(xù)均衡肥力供應(yīng)的植生基材配置技術(shù)

4.2.3.1植生基材養(yǎng)分平衡調(diào)配技術(shù)植生基材養(yǎng)分平衡調(diào)配技術(shù)包括橫向平衡調(diào)配技術(shù)和縱向平衡調(diào)配技術(shù)[6]。橫向平衡調(diào)配技術(shù)主要調(diào)配養(yǎng)分的種類，強(qiáng)調(diào)養(yǎng)分的全面與均衡，不缺素，不多施?？v向平衡調(diào)配技術(shù)主要調(diào)配養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度，即調(diào)配養(yǎng)分的釋放速度，盡量與植物吸收相同步(圖4)，以保證養(yǎng)分供應(yīng)的持續(xù)性、耐久性。

4.2.3.2生物型人工復(fù)合核心基材制備技術(shù)該技術(shù)以復(fù)合促腐微生物菌劑制備及有機(jī)廢物(生活污泥、綠地廢棄物、餐廚垃圾等、畜禽糞便、作物秸稈、蘑菇渣等)快速腐熟及工廠化生產(chǎn)技術(shù)為核心，具有材料易得、廢物資源化利用、處理快速高效、對(duì)環(huán)境友好，既可原位或就近處理，也可異位工廠化處理等諸多優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)自主研發(fā)，獲得了以下專有技術(shù)：(1)有機(jī)廢物復(fù)合促腐微生物特效種群的篩選及組配技術(shù)，包括特效土著菌篩選與培養(yǎng)、嗜熱脂肪芽孢桿菌培養(yǎng)、復(fù)合促腐菌劑的制備等關(guān)鍵技術(shù)；(2)復(fù)合促腐菌劑在有機(jī)廢物(生活污泥、綠地廢棄物、餐廚垃圾等、畜禽糞便、作物秸稈、蘑菇渣等)循環(huán)利用上的應(yīng)用技術(shù)；(3)生物型人工復(fù)合核心基材工廠化生產(chǎn)技術(shù)。

4.2.3.3新型材料開發(fā)與應(yīng)用采用造紙廢液木質(zhì)素改性材料、味精廢液改性材料、其他有機(jī)高分子材料，以及沸石、海泡石、蛭石等巖質(zhì)材料來(lái)研制不同類型的植生基材添加劑，如新型粘結(jié)劑、肥料增效劑、保水劑、土壤改良劑等[1,5,7]?？茖W(xué)合理的植生基材配置是防止施工后植被退化的關(guān)鍵，要求基材肥力供應(yīng)持續(xù)、平衡，不缺素，不多施；基材質(zhì)地亦要適宜，質(zhì)地疏松利于植物生長(zhǎng)但不易固附(尤其是坡陡)，極易脫落，雨季施工尤甚；但若太粘結(jié)(如用水泥作為粘結(jié)劑并加大用量)易于固附但又太板結(jié)，不利于植物生長(zhǎng)。這就需要從新材料研制、應(yīng)用及工藝技術(shù)改良來(lái)解決。植生基材配置技術(shù)性能指標(biāo)具體見表3[8]。

表3　植生基材配置技術(shù)性能指標(biāo)

圖4　養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度與植物養(yǎng)分需求之間的變動(dòng)示意圖

4.2.4在植生工藝和技術(shù)改良上的突破通過(guò)自主研發(fā)，開發(fā)出了一整套獨(dú)具特色，適用于任何區(qū)域、任何來(lái)源、任何類型山體邊坡生態(tài)修復(fù)的工藝技術(shù)體系。主要包括以下幾種工藝技術(shù)。

(1)改良的掛網(wǎng)噴混植生工藝技術(shù)[9-11]。以改良的“掛網(wǎng)+噴播”方式，將采用獨(dú)特配方調(diào)配的營(yíng)養(yǎng)基材及植物種子噴射到坡面上進(jìn)行植生。該工法應(yīng)用了永久性固網(wǎng)技術(shù)、新型環(huán)保材料及基材添加劑等，使邊坡修復(fù)與防護(hù)效果獲得了質(zhì)的飛躍。采用該工藝進(jìn)行裸露坡面植被建植時(shí)，要求施工時(shí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)：①力學(xué)強(qiáng)度0.25～0.3 MPa；②抗沖刷強(qiáng)度100 mm/h；③下雨時(shí)坡面應(yīng)無(wú)渾水產(chǎn)生，水土年流失率低于1%；④外觀無(wú)明顯龜裂現(xiàn)象，在生態(tài)質(zhì)量上達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：①年滯塵>7500 kg/hm2；②年吸收SO2等>37.5 kg/hm2；③持水量增加50%。噴播質(zhì)量要求見表4[8]。

(2)改良的V型槽植生工藝技術(shù)[5,11]。在材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面采取永久性設(shè)計(jì)，適用于高陡邊坡生態(tài)修復(fù)與防護(hù)，大樣圖如圖5所示。在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中，還衍生出了“V型槽+掛網(wǎng)噴混植生”法[5],即在做好的V型槽之間再采用掛網(wǎng)噴混植生工法進(jìn)行植生、快速覆蓋與綜合防護(hù)的方法。采用該工藝時(shí)，按以下要求進(jìn)行：①進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性計(jì)算，主錨桿宜用Φ18-14的螺紋鋼，不宜過(guò)大或過(guò)小，應(yīng)作計(jì)算和荷載試驗(yàn)；②錨桿需進(jìn)行耐腐蝕性處理，用瀝青防腐處理或鍍鋅；③V型槽形狀需因地制宜，沿著坡面橫向澆筑；④需用高強(qiáng)度混凝土，推薦用C80(綠色混凝土、低碳混凝土)，比一般C20、C30強(qiáng)度高，且用量小。

表4　噴播作業(yè)質(zhì)量要求

(3)改良的生態(tài)袋植生工藝技術(shù)[11-12]。該工法是一種以“柔性結(jié)構(gòu)+植物防護(hù)”為關(guān)鍵技術(shù)，融合了國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)、材料及植物護(hù)坡領(lǐng)域最新成果的邊坡或水岸生態(tài)修復(fù)與防護(hù)方法。優(yōu)良的材質(zhì)性能確保了該護(hù)坡(或護(hù)岸)方式具有永久性、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

(4)其他工藝技術(shù)的改良。如改良的生態(tài)水泥植生法[11-14](又稱植被型混凝土植生法)、微地形法(又稱植生島法、燕巢法、魚鱗坑法)等。

4.2.5養(yǎng)護(hù)技術(shù)力求邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建工程免(減)養(yǎng)護(hù)是施工技術(shù)方案設(shè)計(jì)的基本原則和前提，這在一開始就要從工藝選擇、植物配置、基材配制等方面考慮。但工程施工過(guò)程及前期的管養(yǎng)還是必不可少，尤其是在邊坡這樣困難的立地條件下的植被建植。通常工程養(yǎng)護(hù)期設(shè)定為1～2年。當(dāng)坡面植被覆蓋度達(dá)到一定程度時(shí)，植物群落進(jìn)入到良性演替階段，基本上就可減少養(yǎng)護(hù)，甚至是免養(yǎng)護(hù)。

以往為節(jié)約成本，普遍采用人工拉水管澆水、施肥的養(yǎng)護(hù)方式。隨著人力成本的上升，以及一些工程(如高陡巖石邊坡的生態(tài)修復(fù))本身對(duì)自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)有較高要求和需求，微灌技術(shù)(如滴灌、滲灌、噴灌等)、肥藥一體化技術(shù)、太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)(為自動(dòng)化設(shè)備供電)等在邊坡生態(tài)修復(fù)中已有越來(lái)越多的應(yīng)用，也代表著今后該領(lǐng)域技術(shù)的主流發(fā)展趨勢(shì)。

圖5　V型槽植生工法大樣圖

5　工程實(shí)踐情況

5.1工程實(shí)踐情況

筆者所在企業(yè)及研發(fā)團(tuán)隊(duì)從1997年開始，就參與了我國(guó)南方廣東、海南、浙江、江蘇、湖南、江西、福建、四川、重慶、云南、貴州等省(市)第一、二批高速公路施工或設(shè)計(jì)，例如深汕、京珠(粵北段)、海南西線、廣惠、開陽(yáng)、揭普、粵贛(粵境段)，成南、渝黔、達(dá)渝、昆石、昆玉、玉元、元磨、福寧、漳龍、寧杭等高速公路的邊坡生態(tài)修復(fù)與防護(hù)。其中浙江甬臺(tái)溫、四川內(nèi)宜等高速路綠化工程量達(dá)68萬(wàn)～100萬(wàn)m2。歷年來(lái)，累計(jì)完成65條高速路和部分鐵路的道路邊坡生態(tài)防護(hù)工程(以掛網(wǎng)噴混植生為主)，施工總面積達(dá)2600萬(wàn)m2，完成合同金額6.8億元。此外，還實(shí)施了廣州南沙、三亞亞龍灣、南京八里礦、無(wú)錫舜柯、深圳大亞灣、松子坑等40多個(gè)采石場(chǎng)的高陡巖石邊坡的生態(tài)防護(hù)及景觀重建工程(以V型槽植生為主)，施工總面積到380萬(wàn)m2，合同總額約4.56億元。因此，筆者以近20年的技術(shù)創(chuàng)新和工程實(shí)踐見證了我國(guó)高速公路、鐵路等基建快速發(fā)展的歷程和受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建技術(shù)的進(jìn)步，并創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益。

5.2取得的主要技術(shù)進(jìn)步

我們?cè)趦?yōu)良護(hù)坡植物種質(zhì)資源、不同氣候帶灌草種配置與噴播技術(shù)、不同類型邊坡植被恢復(fù)施工技術(shù)、巖石邊坡客土噴播技術(shù)體系及坡面植被恢復(fù)技術(shù)質(zhì)量評(píng)價(jià)及技術(shù)規(guī)范體系等方面都取得了重要的研究成果。與國(guó)內(nèi)外同類研究相比，在以下技術(shù)指標(biāo)上達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)或領(lǐng)先水平。

(1)以鄉(xiāng)土植物和豆科灌木為主，篩選出抗砂化、抗干旱、抗貧瘠的優(yōu)良品種50多個(gè)，從中確定了10～15個(gè)植物優(yōu)化配置方案應(yīng)用于到道路建設(shè)、礦山開采、地產(chǎn)開發(fā)導(dǎo)致的創(chuàng)傷巖石邊坡生態(tài)修復(fù)示范工程,達(dá)到了30 d見綠，90 d植被覆蓋率60%，半年內(nèi)覆蓋率90%以上，1年內(nèi)全覆蓋，3年內(nèi)與周邊自然生態(tài)環(huán)境趨于一致，30～50年植被不退化。

(2)受損邊坡生態(tài)修復(fù)后，水土流失模數(shù)控制在≤500 t/(km2·年)范圍內(nèi)。

(3)以廣州南沙采石場(chǎng)的生態(tài)治理示范工程為例，對(duì)坡面建植植被的群落結(jié)構(gòu)質(zhì)量按SVQES評(píng)價(jià)體系[15]進(jìn)行評(píng)價(jià)，其蓋度、綠期、截流量、抗旱性、耐貧瘠能力、抗拉強(qiáng)度、物種豐度指數(shù)等各項(xiàng)綜合質(zhì)量評(píng)分均達(dá)到優(yōu)良水平(即P>0.55)。其中，蓋度≥1.5，綠期365 d，抗旱性≥7分，物種豐度指數(shù)≥11，截流量≥5，耐貧瘠能力≥7分，抗拉強(qiáng)度≥7分。

5.3存在的主要問題

在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中，亦存在一些行業(yè)共性問題[7,16]，集中表現(xiàn)在以下2個(gè)方面：一是坡面建植植被易退化，尤其是水熱條件特別惡劣的高陡石質(zhì)邊坡，施工及養(yǎng)護(hù)難度大，容易出現(xiàn)“一年青，二年黃，三年枯，四年無(wú)”的情況,達(dá)不到植被恢復(fù)、水土保持、生態(tài)防護(hù)、景觀重建等多重功能目標(biāo)。該問題在北方及中西部地區(qū)，尤其在干旱半干旱地區(qū)表現(xiàn)突出。二是植生基材保水、保肥、抗沖刷能力較弱，雨季施工極易出現(xiàn)基材滑落，難以固附，植被建植難度大的問題；該問題在我國(guó)地處南亞熱帶，雨量充沛的華南大部分地區(qū)尤其嚴(yán)重。

這些問題的根源在于植生基材配制及其固定、附著，這需從新材料研制、新技術(shù)開發(fā)、工藝改良等方面來(lái)著手解決。植被易退化是因?yàn)榛姆柿?yīng)不能夠持續(xù)、均衡，抗沖刷能力弱是因?yàn)榛恼扯?、客土顆粒粒度及質(zhì)地不適宜。為此，從植生基材肥力及粘結(jié)性方面考慮，開發(fā)一些提高基材粘度又能起到保水、保肥、增效的新材料[1,7,17-18](如用作新型添加劑等)無(wú)疑是重要的。

6　結(jié)論與建議

6.1結(jié)論

本文結(jié)合工程實(shí)踐，就受損邊坡來(lái)源、特點(diǎn)、危害及生態(tài)治理的原則、目標(biāo)及其生態(tài)修復(fù)與景觀重建創(chuàng)新體系、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了闡述，以期對(duì)我國(guó)今后現(xiàn)代工程受損邊坡生態(tài)復(fù)與景觀技術(shù)的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提供有益的參考。將社會(huì)高度關(guān)注的受損邊坡穩(wěn)定問題與植被恢復(fù)、水土保持、生態(tài)防護(hù)、景觀重建等相結(jié)合，進(jìn)行全面系統(tǒng)地研發(fā)，跨越了地質(zhì)學(xué)意義的單純工程固坡技術(shù)，以及生物學(xué)單一植被建植技術(shù)，形成受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建的綜合技術(shù)體系及解決方案意義重大。在受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建的技術(shù)開發(fā)與工程實(shí)踐中，涉及到三大技術(shù)體系的創(chuàng)新：一是植被技術(shù)體系創(chuàng)新，解決種什么的問題；二是肥力持續(xù)均衡供應(yīng)與保障技術(shù)體系創(chuàng)新，解決怎么種的問題；三是評(píng)價(jià)體系創(chuàng)新，即解決如何評(píng)價(jià)坡面植被建植成功與否的問題。筆者單位及科研團(tuán)隊(duì)以近20年的技術(shù)創(chuàng)新和工程實(shí)踐，見證了我國(guó)高速公路、鐵路等基建快速發(fā)展的歷程和受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建技術(shù)的進(jìn)步，并在鄉(xiāng)土植物選育、坡面植被建植、水土保持效果、植物群落評(píng)價(jià)等技術(shù)上達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)或領(lǐng)先水平，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益。

6.2建議

(1)以道路邊坡、采石礦山等受損坡面的植被恢復(fù)、生態(tài)防護(hù)、景觀重建為主體內(nèi)容的“邊坡生態(tài)工程學(xué)”已成為一門新興學(xué)科，是介于地質(zhì)工程學(xué)與植物生態(tài)學(xué)之間的交叉學(xué)科。它以自身獨(dú)特的理論體系、技術(shù)體系和大規(guī)模工程實(shí)踐做學(xué)科支撐，望行業(yè)主管部門、學(xué)界、業(yè)界加強(qiáng)這個(gè)學(xué)科的學(xué)術(shù)研究、技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，以進(jìn)一步豐富和發(fā)展該學(xué)科的理論和技術(shù)體系。

(2)在受損邊坡生態(tài)修復(fù)與景觀重建工程中，雨季施工時(shí)防基材滑落、沖刷以及完工后植被退化是最常見而又比較難以解決的問題，可謂行業(yè)共性難題，在這方面已取得重要進(jìn)展，但還需進(jìn)一步研究。

(3)包括生態(tài)防護(hù)在內(nèi)的高陡邊坡的綜合防護(hù)被稱為世界性難題，需學(xué)界、業(yè)界人士及單位聯(lián)合攻關(guān)，以期獲得重大突破。

[1] 朱兆華,徐國(guó)鋼,曹華英,等.造紙廢液木質(zhì)素化學(xué)改性及在道路邊坡和裸露山體植被恢復(fù)上的應(yīng)用[J].中國(guó)科技成果,2014(15):16-30.

[2] 徐國(guó)鋼,程睿,賴慶旺,等.中國(guó)南方基礎(chǔ)建設(shè)中土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系與實(shí)踐[J].土壤學(xué)報(bào),2015,52(2):133-141.

[3] 程睿,賴慶旺,徐國(guó)鋼,等.我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)中土壤生態(tài)破壞與修復(fù)問題探討[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2015,27(7):65-68.

[4] 李鳳,陳法揚(yáng).生態(tài)恢復(fù)與可持續(xù)發(fā)展[J].水土保持學(xué)報(bào),2004,18(6):187-189.

[5] 曹華英,朱兆華,徐國(guó)鋼,等.城市高陡巖石邊坡V型槽生態(tài)修復(fù)的施工技術(shù)探索[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,25(6)：129-131.

[6] 劉可星,廖宗文.平衡施肥概念的發(fā)展及其技術(shù)開發(fā)[J].磷肥與復(fù)肥,1997,12(6):64-65.

[7] 朱兆華,劉春常,龐志研，等.一種用于道路邊坡及裸露山體植被恢復(fù)的營(yíng)養(yǎng)基材添加劑：中國(guó)，ZL2009101060348[P].2012-07-04.

[8] 戴金水,張玉昌,王坤堂.工程護(hù)坡與生物護(hù)坡[M].沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,2008:127-128.

[9] 朱兆華,徐國(guó)鋼,龐志研,等.一種用于創(chuàng)傷巖質(zhì)陡坡綠化的施工結(jié)構(gòu)：中國(guó)，ZL201420103940[P].9.2014-11-05.

[10] 朱兆華,陳曉蓉,徐國(guó)鋼,等.適用于磷石膏堆場(chǎng)的生態(tài)防護(hù)方法：中國(guó)：ZL2014100830267[P].2015-11-25.

[11] 陳曉蓉,朱兆華,孫吉雄,等.一種用于裸露坡面植被建植儲(chǔ)水供肥的功能性材料：中國(guó)，ZL2014100833763[P].2015-09-02.

[12] 朱兆華,徐國(guó)鋼,劉英,等.一種用于損毀邊坡植被恢復(fù)的條帶式植生方法：中國(guó)，ZL2014100833782[P].2015-07-08.

[13] 朱兆華,徐國(guó)鋼,劉英,等.用于裸露坡面生態(tài)修復(fù)的植生砌塊預(yù)制及使用方法：中國(guó)，ZL2014100828623[P].2015-07-01.

[14] 朱兆華,徐國(guó)鋼,劉春常,等.用于水岸生態(tài)防護(hù)的植被型水泥砌塊預(yù)制及使用方法：中國(guó)，ZL2014100829077[P].2015-07-08.

[15] Edwards J A, Lourdes J C. Mines and quarries：Industrial heritage tourism[J]. Annals of Tourism Research, 1996, 23(2): 341-363.

[16] 陳曉蓉,徐國(guó)鋼,朱兆華,等.深圳地區(qū)道路邊坡植物配置及群落建植技術(shù)[J].草業(yè)科學(xué),2013,30(9):1359-1364.

[17] 李海濤,姚開,何強(qiáng),等.木質(zhì)素的生物降解及其應(yīng)用[J].皮革科學(xué)與工程,2010,20(6):27-31.

[18] 廖俊和.木質(zhì)素理化性質(zhì)及其作為肥料載體的研究進(jìn)展[J].纖維素科學(xué)與技術(shù),2004,12(1):55-60.

(責(zé)任編輯：曾小軍)

Exploration and Practice of Technologies for Ecological Restoration and Landscape Reconstruction of Damaged Side Slope

ZHU Zhao-hua, CHEN Xiao-rong, XU Guo-gang, LAI Qing-wang

(Guangdong Provincial Research Center of Ecological Landscape Reconstruction Engineering Technology for Damaged Side Slope / Shenzhen Research Center of Urban Organic Solid Waste Comprehensive Utilization Engineering Technology / Shenzhen Master Ecological Environment Limited Liability Company, Shenzhen 518026, China)

Taking the ecological restorations of damaged side slope in recent 20 years as examples, the author described the sources, characteristics and harms of damaged side slope, the principle and target of ecological management of damaged side slope, and the innovation system and key technologies for ecological restoration and landscape reconstruction of damaged side slope, for the purpose of providing beneficial

for the technology innovation and industrial development of ecological restoration and landscape reconstruction of damaged side slope in the future in China.

Damaged side slope; Exposed slope surface; Ecological restoration; Ecological protection; Landscape reconstruction

2016-06-07

國(guó)家級(jí)星火計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2010GA781004)；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2016B090920059)；深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目(GCZX2015051514435234、CXZZ20150527171538718、CXZZ20140422142833835)。

朱兆華(1973─)，男，高級(jí)工程師，碩士，從事環(huán)境保護(hù)及生態(tài)治理領(lǐng)域的研發(fā)與工程實(shí)踐工作。

X171.4

A

1001-8581(2016)10-0075-07