植被恢復(fù)對公路邊坡防護的作用

閆 潔，陶 玲，張 軍,2，趙乾程，王玉君，任 珺

(1.蘭州交通大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院/環(huán)境生態(tài)研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省環(huán)境科學(xué)設(shè)計研究院，甘肅 蘭州 730030)

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植被恢復(fù)對公路邊坡防護的作用

閆 潔1，陶 玲1，張 軍1,2，趙乾程1，王玉君1，任 珺1

(1.蘭州交通大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院/環(huán)境生態(tài)研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省環(huán)境科學(xué)設(shè)計研究院，甘肅 蘭州 730030)

指出了對于公路的邊坡防護，采取的技術(shù)可多種多樣。目前公路邊坡防護的形式逐漸以植被生態(tài)防護為主，靈活地將各種形式結(jié)合到一起，以確保公路邊坡的可持續(xù)性。針對干旱地區(qū)的氣候和土壤等環(huán)境條件，采取一定的防沖刷措施，使植被得以恢復(fù)。闡述了公路邊坡的植被恢復(fù)的意義：不僅可以美化環(huán)境，還可以防止水土流失、固土護坡，改善土壤環(huán)境等，使生態(tài)功能回歸，從而實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化。

公路；邊坡；植被恢復(fù)；生態(tài)防護

1　引言

近年來，在大量的大規(guī)模公路建設(shè)的過程中，經(jīng)常需要破山開路和挖方填土，都會出現(xiàn)較長的邊坡，形成大批量的裸露邊坡，坡面容易受到雨水沖刷，使水土流失嚴重，不僅破壞了坡體平衡和生態(tài)環(huán)境，還會導(dǎo)致坡體坍塌等危險[1,2]。隨之，對生態(tài)環(huán)境的保護開始引起人們的重視，我國經(jīng)濟實力逐漸提高，人們對交通安全觀念也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，維護自然生態(tài)環(huán)境的愿望越來越高，在公路建設(shè)過程中，植被護坡技術(shù)開始被廣泛的應(yīng)用[3]。為了保護和改善生態(tài)環(huán)境，如何進行公路邊坡的防護已成為目前需要重視并解決的問題。

在進行公路邊坡防護時，要對公路沿線氣候、地形地質(zhì)、土壤及植被特征等進行相關(guān)研究，針對公路沿河生態(tài)環(huán)境保護實際，綜合采用系統(tǒng)科學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境工程、工程地質(zhì)學(xué)等學(xué)科中最新的理論成果和研究方法，進行典型路段公路生態(tài)防護技術(shù)研究，提出適合主體工程項目區(qū)的生態(tài)植被防護技術(shù)方案[4]。

甘肅地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，工程施工對地質(zhì)環(huán)境影響強烈，因此公路邊坡的防護就變得較為重要。甘肅屬于干旱、半干旱地區(qū)，長年少雨，故而，限制此地區(qū)植被恢復(fù)的主要影響因子之一便是水。并且，甘肅地區(qū)是我國水土流失情況較為嚴重的地區(qū)，植被的恢復(fù)可以提高該地區(qū)的生態(tài)建設(shè)，這對我國的國民經(jīng)濟有著重大的影響。公路植被綠化研究隨著該地區(qū)公路建設(shè)進程的加快也隨之加快，但是，甘肅地區(qū)的氣候惡劣、水土流失嚴重等因素，使公路植被綠化進程變得比我國其它地區(qū)更為困難。

對于甘肅地區(qū)，一般植被防護是主要的公路邊坡的防護方法，植被防護方法是利用植被對邊坡的覆蓋作用，為防止雨水沖刷和控制表土流失，將植樹種草的辦法來作為有效的處理措施。植被的根系比較發(fā)達，能夠?qū)愤吰逻M行加固作用，使邊坡的表土固結(jié)，還可以防止揚塵的風(fēng)蝕；并且，植被可以防止雨水沖刷，阻止地面徑流，有利于水土保持。盡可能地進行植被恢復(fù)，不僅能夠美化環(huán)境，還可以穩(wěn)定邊坡、保證公路的使用壽命，降低公路邊坡的護坡成本[5]。隨著植被的生長發(fā)育，植被會變得茂盛，增強了植被對邊坡的防護作用，可以大大地節(jié)約養(yǎng)護經(jīng)費。植被可以吸收汽車尾氣中所含的有毒有害氣體、粉塵以及降低車輛所產(chǎn)生的交通噪聲，減輕并防治污染，從而可以改善空氣質(zhì)量[2]。

植被邊坡防護具有其他邊坡防護所不可替代的生態(tài)、經(jīng)濟以及社會效益，對公路的正常運行及交通安全都具有非常重要的意義，成為建設(shè)生態(tài)公路的重要措施之一[2]。

2　公路邊坡植被恢復(fù)研究現(xiàn)狀

關(guān)于公路邊坡植被恢復(fù)的技術(shù)與理論，國內(nèi)外都對其進行了大量的研究工作，關(guān)于公路邊坡植被恢復(fù)，國外的技術(shù)已趨近成熟，雖然我國在公路邊坡植被恢復(fù)技術(shù)的研究起步較晚，但從20世紀50年代開始,我國對退化生態(tài)系統(tǒng)的長期定位觀測、試驗和綜合整治開展了一系列的研究工作，這些研究為公路邊坡植被的恢復(fù)奠定了一定的基礎(chǔ)[6]。

2.1國外公路邊坡植被恢復(fù)的研究現(xiàn)狀

美國等發(fā)達國家對公路邊坡防護工作的研究比較早，并且在實踐過程中逐漸的積累經(jīng)驗，使邊坡防護技術(shù)得到改進，并逐漸向建設(shè)生態(tài)公路的方向進行發(fā)展[7]。這些國家從20世紀30～40年代開始就已經(jīng)意識到了在公路建設(shè)中保護生態(tài)平衡的重要性。20世紀50年代以后，社會逐漸關(guān)注到大量的公路建設(shè)會對環(huán)境造成破壞，對此美國開始制定相應(yīng)的法律要求，對新建公路進行綠化。到20世紀60年代后期，植被恢復(fù)技術(shù)便在日本得到了長遠地發(fā)展[6]。

經(jīng)過對公路邊坡植被恢復(fù)的研究和發(fā)展，對關(guān)于植被材料的選擇與配置進行了研究，形成了豐富的植被恢復(fù)技術(shù)理論，對公路邊坡植被的恢復(fù)具有重要的指導(dǎo)意義。國外對于植被的群落組成方面，關(guān)于入侵植被物種的蔓延和分布進行了研究，為限制惡性雜灌草的入侵提供了指導(dǎo)性方法[8]。并且，國外研究了不同坡面類型對植被和水土流失的影響，為公路邊坡植被恢復(fù)過程中，如何減少水土流失提供了科學(xué)依據(jù)，有利于科學(xué)引導(dǎo)邊坡植被恢復(fù)，揚長避短，使公路成為真正意義上的生態(tài)型綠色通道[8]。

2.2國內(nèi)公路邊坡植被恢的復(fù)研究現(xiàn)狀

在公路邊坡防護與綠化方面，我國對其的研究起步比較晚，還處于探索階段[7]。起初，我國的公路邊坡防護技術(shù)是以工程防護為主，隨著對邊坡防護的研究和進展，逐漸的開始實施綠化防護和生態(tài)防護，促使我國公路邊坡防護技術(shù)開始向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變，新型的植被建植防護技術(shù)開始在國內(nèi)許多公路建設(shè)中被應(yīng)用[9]。隨著景觀生態(tài)的建設(shè)理念和綠化模式的形成，中國現(xiàn)代化公路邊坡植被防護技術(shù)體系也有了初步的框架，為我國生態(tài)公路的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)[9]。

我國公路邊坡防護技術(shù)從20世紀90年代后才發(fā)展起來，之前，一般會采用撒草種、穴播和鋪草皮等比較簡單的邊坡植被防護方法；1990～1991年，中國黃土高原治山技術(shù)培訓(xùn)中心與日本共同進行了液壓噴播試驗的研究；1996年，植被護坡技術(shù)開始被運用到云南昆曲高速公路上，從此公路植被恢復(fù)有了新的進展[8]。

我國在植物選擇與配置方面，研究相對比較多，應(yīng)用較廣泛的是單一植被護坡技術(shù)；隨著對植被護坡技術(shù)的深入研究，對草種配比與播種量以及一些邊坡防護植被的抗性有了初步的研究成果，人們對植被恢復(fù)也有了較高的認識，灌木類和野生草本類植被也逐漸的被應(yīng)用到邊坡防護中去，對邊坡植被防護技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義[10]。

3　公路邊坡防沖刷工程措施

在公路建設(shè)過程中形成的邊坡，會破壞原有的植被，使公路邊坡的表土裸露，從而造成嚴重的水土流失。在施工過程中，可采用臨時結(jié)構(gòu)性措施，以減少施工中的雨、水沖刷；在路基成型到運營后則需要采用永久性措施[7]。

在甘肅地區(qū)絕大多數(shù)公路邊坡，特別是高陡邊坡都需采取一定的防護措施，如工程防護、植被防護或綜合防護(工程防護+植被防護)來防止雨水沖刷，對于不同的公路邊坡，采取的邊坡防護措施也是不同的[11]。

一般會采用噴混植生技術(shù)來對巖質(zhì)邊坡或土石混合邊坡進行防護。噴混植生技術(shù)是利用固網(wǎng)技術(shù)和客土摻混粘結(jié)劑，使客土物料緊貼在巖質(zhì)邊坡或土石混和邊坡表面，通過對有機物料的調(diào)配，使土壤中的氣、固、液三相趨于平衡，制造出植被生存的良好環(huán)境，從而恢復(fù)巖質(zhì)邊坡或土石混合邊坡的植被防護功能[8]。噴播植被是由多種植物種類如草、灌、藤植物混合形成，形成的植被抗雨水侵蝕能力較強，而且具備自我調(diào)節(jié)的能力，能夠很容易地形成生態(tài)綠地，這種生態(tài)綠地類似于自然群落，對公路邊坡有較好的防護效果。

其次會采用土工格室植被恢復(fù)來對巖質(zhì)邊坡進行防護，這種巖質(zhì)邊坡是指坡度較緩的泥巖、灰?guī)r、砂巖等巖質(zhì)邊坡。而土工格室是一種新型的土工合成材料，它是將強度較高的HDPE寬帶進行強力焊接，形成網(wǎng)狀格室的結(jié)構(gòu)，它能夠自由伸縮，可縮疊起來，方便運輸[12]。

對于土質(zhì)邊坡，植被板護坡技術(shù)是一種快速恢復(fù)植被的方法。先按一定比例將植被的種子均勻地播撒在兩層紙質(zhì)或者布質(zhì)無紡布的中間，隨后對其進行行縫、針刺及膠粘等工藝，使無紡布與植物纖維、尼龍防護網(wǎng)和綠化物料密植在一起，覆蓋在土質(zhì)邊坡的表面，進行適量的噴水后就能夠長出茂密的草坪[8]。

在進行邊坡防護設(shè)計時，需根據(jù)典型路段邊坡的坡長、坡度和坡向，進行現(xiàn)場模擬降雨沖刷試驗，通過對植物纖維護坡、植被板護坡、土工格室植被護坡和無防護等多種條件下的實驗，測定不同護坡工程的邊坡穩(wěn)定性指標，分析不同護坡工程的防護效果及其存在的缺陷，選出最合適防護措施。

根據(jù)甘肅的階段降雨量大、全年分布不均勻、全年蒸發(fā)量大于降水量氣候干燥的特征，在植物的選擇中應(yīng)注重植物的氣候適應(yīng)性、土壤適應(yīng)性，以及抗寒抗旱沖刷等。對于甘肅這種干旱地區(qū)來說，一般會選定抗旱物種組合，如檸條、紫穗槐、沙冬青、黑麥草、補血草、扁穗冰草等[13]。

4　植被恢復(fù)在公路邊坡防護中作用

植被恢復(fù)，是相對生態(tài)中被破壞的植被而言的，在受到破壞的生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，恢復(fù)和重新建立一個具有自我恢復(fù)能力并且健康的植被生態(tài)系統(tǒng)[14]。公路邊坡的植被恢復(fù)，使生態(tài)功能回歸，來實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化，在邊坡防護中起到以下作用[9]。

4.1防止水土流失

植被能夠利用自己根系與莖葉，通過力學(xué)效應(yīng)、水文效應(yīng)來防止土壤中養(yǎng)分的流失[15]。植被的莖葉具有涵養(yǎng)水源的作用，能有效地減少地表徑流，防止水土流失；并且可以防止雨水沖擊沙石使其散落到公路上，減少對行駛車輛造成的不便。植被的存在，對降低邊坡土壤水分蒸發(fā)，增強土壤涵養(yǎng)水源都能起到良好的作用。

4.2增強斜坡穩(wěn)定性、改善土壤環(huán)境

植被的恢復(fù)能夠有效地防止土石巖體的滑坡，能夠?qū)费鼐€來往的車輛形成一個安全的保護網(wǎng)，使其免受滑坡的影響[15]。植被能夠使土壤的孔隙壓力降低，使土體的粘附力增強；并且植被的根系可以像網(wǎng)狀般交織在土壤中，使土壤的固土作用增強，可以加固斜坡和固定陡坡，防止土壤侵蝕，增強土壤的抗侵蝕能力，減少滑坡、山洪和泥石流等災(zāi)害的發(fā)生[16]。

植被可以通過改善土壤的物理、化學(xué)和生物結(jié)構(gòu)，提高土壤的肥力，使土壤孔隙度增加，提高土壤的含水量和透氣性；土壤中的微生物可以提高土壤腐殖質(zhì)的含量；植被的枯枝落葉中的養(yǎng)分會隨之掉落返回到土壤中。另外，植被可以通過固氮作用等使空氣中的部分元素轉(zhuǎn)移到土壤中來改善土壤環(huán)境。

4.3生態(tài)平衡、保護環(huán)境

植被是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，雖然公路邊坡的植被不能像森林一樣對氣候調(diào)節(jié)及生態(tài)平衡形成一定的有益影響，但是對小環(huán)境的保護可以做出一定的貢獻[15]。植被可以通過光合作用吸收二氧化碳，釋放氧氣，使公路沿線保持空氣清新，同時植被還能吸收汽車尾氣中的有害氣體，有效地降低汽車尾氣中所含的有毒有害氣體、粉塵和交通噪聲，減輕和防治污染，凈化和改善空氣質(zhì)量[2]。

4.4綠化邊坡景觀，引導(dǎo)安全行車

公路邊坡植被恢復(fù)可以起到綠化的作用，從而使原本生硬的公路線條變得柔和起來[17]：呆板的景物容易導(dǎo)致駕駛員眼部疲勞，從而導(dǎo)致車禍的發(fā)生，綠色屬于柔和的色調(diào)，能夠緩解眼部疲勞，形成一個健康、舒適的行車環(huán)境[15]；并且公路邊坡的植被綠化是司機和乘客視野范圍內(nèi)的主要對象之一，可以使公路景觀巧妙地融入到周圍環(huán)境當中去，使行車更加安全舒適[17]。

5　結(jié)語

在我國，公路邊坡植被防護技術(shù)起步較晚，經(jīng)驗相對不足，需要借鑒和吸收國外公路建設(shè)植被防護的有益經(jīng)驗，并且結(jié)合自身特點，進一步研究出經(jīng)濟有效且適合我國公路邊坡植被防護技術(shù)的坡面綠化材料、施工設(shè)備以及設(shè)計規(guī)范等，努力進行邊坡植被技術(shù)的創(chuàng)新。在進行植被防護時，要根據(jù)栽植地區(qū)公路沿線的氣候、地形地質(zhì)、土壤條件，栽植植被的生長發(fā)育等特征，選擇合適的栽植植被，確定適宜的栽植季節(jié)和時間，也可采用多種植物混合交叉種植，進行因地制宜的綠化和管理，使公路邊坡防護技術(shù)得到進一步的提高。

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The Effect of Vegetation Restoration on Highway Slope Protection

Yan Jie1, Tao Ling1, Zhang Jun1,2, Zhao Qiancheng1, Wang Yujun1, Ren Jun1

(1.InstituteofEnvironmentalEcology,SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China;2.DesignandResearchInstituteofEnvironmentalSciencesofGansuProvince,Lanzhou,Gansu730030,China)

This paper pointed out that varieties of technology could be used for highway slope protection. Gradually taking the vegetation ecology protection as the main form in highway slope protection, people took the flexible combination of various forms in order to ensure the sustainability of highway slope. Some protective measures had been taken to restore vegetation in arid areas. In this paper, we expounded the significances of restoration of highway slope vegetation. It could not only beautify the environment, but also prevent soil erosion and soil protection, and improve soil environment and the ecological function regression, so as to realize the optimization of the ecological environment.

highway; side slope; vegetation restoration; ecological protection

2016-07-08

甘肅省交通廳科技資助項目(編號：2013-09)

閆潔(1989—)，女，蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院碩士研究生。

陶玲(1970—)，女，博士，主要從事環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)的教學(xué)和研究工作。

U656.31+1

A

1674-9944(2016)16-0026-03