生態(tài)護坡技術(shù)的應(yīng)用及植物群落的配置

林青皓 陳科平

摘 要：本文首先探討生態(tài)護坡的作用機理，然后分析不同植被與滑坡的關(guān)系，并結(jié)合不同巖土體的工程地質(zhì)特征，探討植被護坡的防護機制；最后探討生態(tài)護坡施工技術(shù)及護坡植物群落的選擇與配置，以期充分發(fā)揮植被的護坡功能，不斷提升景觀效果。

關(guān)鍵詞：生態(tài)護坡；加筋效應(yīng)；錨固效應(yīng)；草灌喬結(jié)構(gòu)

中圖分類號：Q948 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）16-0158-03

Application of Ecological Slope Protection Technology and

Configuration of Plant Community

LIN Qinghao1，2 CHEN Keping1，2

（1.School of Geosciences and Info-physics， Central South University，Changsha Hunan 410083；2.Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring（Central South University）， Ministry of Education，Changsha Hunan 410083）

Abstract： This paper first discussed the mechanism of ecological slope protection， and then analyzed the relationship between different vegetation and landslides， and discussed the protection mechanism of vegetation slope protection based on the engineering geological characteristics of different rock and soil soil. Finally， the construction technology of ecological slope protection and the selection and arrangement of plant communities for slope protection were discussed in order to give full play to the function of vegetation protection and constantly enhance the landscape effect.

Keywords： ecological slope protection；reinforced effect；anchoring effect；grass-shrub-dwarf tree structure

滑坡是我國發(fā)生最為頻繁的地質(zhì)災(zāi)害，降雨是誘發(fā)滑坡的重要因素。雨水下滲，將導(dǎo)致坡體含水量增加，水壓力增大，巖土體抗剪強度降低，滑動面上覆土體自重增大。當巖土體的抗剪強度小于滑動面上的剪應(yīng)力，邊坡就會失穩(wěn)坍塌。近年來，生態(tài)護坡技術(shù)被廣泛應(yīng)用于邊坡治理工程中。植被不僅能美化環(huán)境，而且能防止水土流失，有效解決了邊坡工程防護與生態(tài)環(huán)境破壞的矛盾。

1 生態(tài)護坡的作用機理

生態(tài)護坡的作用機理主要分為淺根的加筋效應(yīng)、深根的錨固效應(yīng)和莖葉的水文效應(yīng)[1，2]。

1.1 淺根的加筋效應(yīng)

植物根系在土體中呈網(wǎng)狀分布，含根量隨著深度的增加逐漸減少，土體內(nèi)根系盤結(jié)，類似于三維加筋土，從而使得土體的強度明顯提高。

1.2 深根的錨固效應(yīng)

木本植物的垂直根系粗而深，類似于錨桿，具有一定的剛度，可扎入巖土層的深處。通過根土間的相互作用，垂直根系將淺部土層錨固到深處較穩(wěn)定的土層上，從而使土體的穩(wěn)定性明顯提高。

1.3 植被護坡的水文效應(yīng)

植物葉片具有降雨截留、削弱濺蝕、抑制地表徑流等作用，植物根系也能吸收土壤中的水分，從而降低土壤含水量，減少土壤孔隙水壓力，使土體的粘聚力增大，抗剪強度提高，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)也隨之提高[3]。

2 不同植被與滑坡的關(guān)系

裸地因沒有林冠層、灌木草本層及枯枝落葉層的降雨截留的過程，大部分降雨形成地表徑流，易于引起水土流失甚至引發(fā)泥石流[4]。降雨滲入土壤中，土壤中的水分大部分被聚集，消耗較少，因此裸地中的含水量較高，土體的孔隙水壓力增加，土體粘聚力減小，抗剪強度降低。同等地質(zhì)環(huán)境條件下，植被覆蓋率低，滑坡較易發(fā)生。

當降水強度較大，坡面不合理的植被分布將加速滑坡的發(fā)生。竹林地區(qū)由于常受人工挖竹筍、鋤草等的影響，導(dǎo)致表層土體結(jié)構(gòu)受到破壞，加速了雨水的下滲，加之竹子自身較高，風(fēng)阻大，傳遞給邊坡的由風(fēng)引起的動荷載較大，加速了邊坡的失穩(wěn)。

草本植物覆蓋在地表，能減緩地表土壤濕度、溫度的變化，減小地表土壤因濕度、溫度變化而產(chǎn)生的應(yīng)力，減少微裂縫的產(chǎn)生，降低土壤的入滲能力。

3 不同巖體結(jié)構(gòu)的生態(tài)防護機制

3.1 整體結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護機制

整體結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡的巖體結(jié)構(gòu)較為完整，邊坡開挖坡度較大，植被很難在坡面成長。目前，此類邊坡大多向表層噴射厚層種植基材，提供植被生長必需的營養(yǎng)物質(zhì)?；幕旌衔镉删G化基材、植壤土、纖維及植被種子組成，具有一定的抗侵蝕性及穩(wěn)定性。植被能防止坡面被雨水沖刷、防止表層巖體風(fēng)化，但其根系不能深入基巖，故無法起到錨固的作用，常采用錨桿固定，為植被提供穩(wěn)定的生長環(huán)境。

3.2 塊狀結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護機制

塊狀結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡巖體較完整，節(jié)理裂隙較發(fā)育，仍能保持巖體自身穩(wěn)定性。木本植物根系能夠深入到巖體裂隙中，當基材或邊坡表層巖土體沿巖石表面順層滑動時，植物根系將受到拉力作用，錨固基材和風(fēng)化表層，同時，植被根系縱橫交錯，呈網(wǎng)狀，將基材連結(jié)為整體。

3.3 碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護機制

碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡巖體碎裂，節(jié)理裂隙發(fā)育。植物群落在該邊坡上長成后，根系深入邊坡表層巖體裂隙，網(wǎng)狀根系將表層破碎巖體相互纏繞、結(jié)合為一體，可以有效防止坡面巖塊的崩落及雨水的沖刷。

3.4 散體結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護機制

邊坡表層為風(fēng)化帶，結(jié)構(gòu)松散，能夠栽種植被。淺層植物根系能起到三維加筋作用，深部根系能起到錨固作用。

3.5 土質(zhì)邊坡生態(tài)防護機制

植被在土質(zhì)邊坡上長成后，莖葉的水文效應(yīng)和盤根錯節(jié)的根系，可以有效抑制雨水對邊坡的侵蝕和沖刷；植物的蒸騰作用和根系的吸水作用還可減少土壤的含水量，提高邊坡的穩(wěn)定性；土層中的根系由于力學(xué)效應(yīng)能夠增加土體的抗剪強度并對表層土體起錨固作用[5]。

4 生態(tài)護坡施工技術(shù)

4.1 穴種

穴種是使用較早的一種植物防護方法，其是在坡面上挖種植穴，再填入肥料及表土，然后栽種。種植穴規(guī)格根據(jù)苗木根系、土球及土壤條件等具體情況而定[6]。

4.2 鋪貼草皮

鋪貼草皮是目前常用的護坡方法。將人工培育的草坪重新鋪植坡面，使植被迅速長成。鋪貼草皮草種單一，在邊坡植物群落中缺乏競爭力。

4.3 液壓噴播

液壓噴播技術(shù)以水為載體，先對邊坡進行修整，然后使用高壓噴槍將種子、肥料、覆蓋材料、土壤改良劑、保水劑、色素和防蝕劑等加水攪拌后以高壓直接噴敷在邊坡表面，形成覆蓋層。土壤表面將形成一層膜狀結(jié)構(gòu)，能有效防止沖刷，并能在較短時間內(nèi)長成植被迅速覆蓋坡面。

4.4 溝種

在坡面從上而下水平開挖溝槽，溝槽深、寬均約15cm，溝間距為30～50cm，溝里依次撒入種子和化肥，最后用土掩埋。種子用量可根據(jù)式（1）推算：

[W=GSPB] （1）

式（1）中，[W]表示單位面積設(shè)計播種量。[G]表示單位面積出苗期望值。采用外來草種時，[G]取1 000～2 000株/m2，采用本地草種時，[G]取500～1 500株/m2；S表示單位重量平均種子粒數(shù)（粒/g）；[B]表示出芽率；[P]表示純凈度，其計算公式為：

[P=M-mM] （2）

式（2）中，[M]表示草種試樣的質(zhì)量；[m]表示試樣雜質(zhì)的質(zhì)量。

4.5 栽藤護坡

在護面墻、抗滑樁擋土墻上栽植攀緣性藤蔓類植物，達到美化環(huán)境的效果。藤蔓類植物的覆蓋性很強，能夠防止降雨對坡面的沖擊。在巖質(zhì)或土石質(zhì)等不適合植草種樹的低矮邊坡可以使用栽藤的方式降低降雨對邊坡的破壞。

4.6 三維植被網(wǎng)技術(shù)

三維塑料網(wǎng)具有良好的固土能力，借助三維塑料網(wǎng)在坡面上堆填一層耕植土，在耕植土上種植護坡植物防護邊坡。三維網(wǎng)植草護坡的施工流程為：平整坡面→挖固定槽→鋪設(shè)三維網(wǎng)→填土播種→養(yǎng)護。

4.7 骨架植物護坡

邊坡不宜單獨采用植物防護時可采用骨架植物護坡的防護形式，將污工防護與植物防護相結(jié)合。污工防護是骨架植物護坡的基礎(chǔ)，在坡面形成框架，在框架里鋪填種植土，然后鋪草皮或噴播植物種子。骨架植物防護應(yīng)視邊坡坡率、工程地質(zhì)條件等確定骨架形式，并與環(huán)境相協(xié)調(diào)。

5 護坡植物群落的選擇與配置

5.1 草灌喬相結(jié)合

“草-灌-喬”結(jié)構(gòu)能保持物種的多樣性及群落結(jié)構(gòu)的合理性，抗外界干擾的能力強。草灌喬相結(jié)合的植物群落具有復(fù)層結(jié)構(gòu)，枝葉茂密，枯枝落葉量大，有利于減輕雨水濺蝕地面，增加降雨截留量和植物蒸騰量，減少土壤中的水分。另外，“草-灌-喬”結(jié)構(gòu)根系分布深度不同有利于充分發(fā)揮植物的固土護坡作用[6，7]。

5.2 先鋒植物、中期植物和目標植物相搭配

植物組合配置時要考慮演替過程。先鋒植物早期生長速度快，可以在短期內(nèi)覆蓋坡面，起到水土保持、加固表層土壤和為其他植物的引進創(chuàng)造條件的作用。草本植物建植快，對土壤和地形等要求不高，常作為先鋒植物。中期植物為豆科固氮植物和一定比例的速生灌木，能夠初步形成草灌結(jié)合的立體生態(tài)系統(tǒng)。目標植物以生長矮小的灌木為主，灌木無明顯的主干，枝葉濃密、離地面近，自重和風(fēng)阻都較小，對降雨的截留量較大，部分灌木根系發(fā)達，是很好地護坡材料。

5.3 配置密度相適應(yīng)

植物配置的密度可以參考周邊植被的分布密度進行配置。當進行植被護坡工程設(shè)計時，蓋度常作為植物配置密度時重要的參考數(shù)據(jù)。冠幅大的植物種類，密度小些；冠幅較小的植物種類，密度應(yīng)適當大些[8]。

5.4 滿足景觀效應(yīng)

隨著社會的發(fā)展，人們對生活環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，周圍環(huán)境的景觀效應(yīng)也越來越被重視。在邊坡防護設(shè)計中，不僅要滿足護坡的功能性，也要滿足坡面的景觀效果。

6 結(jié)語

將生態(tài)護坡技術(shù)應(yīng)用于邊坡治理工程中，不僅能有效防止水土流失，還能美化環(huán)境。因此，要加強生態(tài)護坡技術(shù)的應(yīng)用，同時，還要根據(jù)實際情況，合理配置植物群落，進一步做好生態(tài)護坡工作。

參考文獻：

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