福建省裸露坡面生態(tài)防護現(xiàn)狀分析

唐雪峰，楊雨荷，鄭敏洲

(1.福建省地質(zhì)工程勘察院重點實驗室，福建 福州 350002；2.浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院，浙江 杭州 310058)

福建省地質(zhì)地貌及氣候條件較為特殊，殘積土發(fā)育且厚度較大，降雨量大且相對集中，導致福建省地質(zhì)災害易發(fā)、頻發(fā)。同時，隨著近二十年來福建省經(jīng)濟建設的大規(guī)模發(fā)展，人類工程活動導致的滑坡等地質(zhì)災害也不斷增多。因此，探索適用于福建省地域特征的護坡方式，對實現(xiàn)人與自然和諧共生和可持續(xù)的地質(zhì)災害治理具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。

坡面防護工程是地質(zhì)災害治理措施中重要的組成部分，是在邊坡整體穩(wěn)定的前提下使邊坡坡面免受自然條件下的風化、侵蝕、雨水沖刷，是提高邊坡安全性不可少的輔助工程。生態(tài)護坡是在傳統(tǒng)型護坡基礎上的改進，是護坡基本功能的延伸，也將成為今后護坡工程建設的主流[1]。本研究對福建省內(nèi)已實施的各類坡面防護工程進行調(diào)研，探究福建省生態(tài)護坡應用現(xiàn)狀，分析生態(tài)坡面防護影響因子以及現(xiàn)存問題，提出生態(tài)坡面防護的改進對策，旨在為福建省生態(tài)坡面防護工程的建設提供有益的借鑒和指導，以實現(xiàn)生態(tài)修復與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)同共贏。

1 調(diào)查研究方法

于2019年7月—2020年5月，以福建省九大地級市為調(diào)研區(qū)域，以各類型邊坡的坡面防護工程為調(diào)研對象，對共計98個邊坡進行實地調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容包括氣候、邊坡基本特征(坡高、坡度、坡向等)、巖土體特征、坡面植被類型及覆蓋率、周邊生態(tài)環(huán)境、坡面沖刷情況等生態(tài)坡面防護影響因子，并選取坡面沖刷情況、植被覆蓋率、植被生長優(yōu)良率等作為指標，從護坡效果及生態(tài)效益2個方面對坡面防護效果進行評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 常見坡面生態(tài)防護措施

調(diào)研的98個邊坡中，土質(zhì)邊坡35個，土巖混合邊坡44個，巖質(zhì)邊坡19個。福建省內(nèi)地質(zhì)災害治理的生態(tài)坡面防護技術(shù)措施主要是以錨桿框架與其它措施相結(jié)合、截水骨架植草為主，分別占62.9%、42.9%。其它生態(tài)坡面防護措施應用較少，占比均少于5.0%，表明技術(shù)措施相對較單一。具體見表1，圖1。

表1 福建省生態(tài)坡面防護主要技術(shù)措施

其中，巖質(zhì)邊坡的生態(tài)修復措施尤為單一。由于缺乏明確的條文規(guī)定，從業(yè)人員主觀上亦缺少巖質(zhì)邊坡坡面生態(tài)修復的意識，在理論研究和實踐應用方面均投入有限，故當前能利用并有效實施于巖質(zhì)邊坡的技術(shù)措施相對較少，同時缺乏專業(yè)的綠化隊伍，巖質(zhì)坡面生態(tài)防護效果一般。此次調(diào)查了19個巖質(zhì)邊坡，植被覆蓋合格9個、優(yōu)良4個，合格率47.4%、優(yōu)良率21.1%，而土質(zhì)邊坡植被覆蓋合格率、優(yōu)良率分別為77%、40%，巖質(zhì)邊坡復綠效果遠低于土質(zhì)邊坡。目前，福建省常用于巖質(zhì)邊坡的坡面生態(tài)防護技術(shù)包括厚層基材噴播、CS混合纖維噴播、飄臺種植、栽植穴種植及垂直綠化等，其中以厚層基材噴射最常見。

2.2 常見植物物種應用情況

福建省裸露坡面生態(tài)防護工程常用植物各地級市整體差異不甚明顯，巖質(zhì)邊坡通常以須根發(fā)達的草本植物為先鋒植物，而土質(zhì)、土巖混合邊坡以灌草型或喬灌草型為主。由于邊坡坡面土壤通常較為貧瘠且保水性較差，故物種選擇時應以耐旱耐貧瘠的草本植物和苗期生長速度快、根系發(fā)達的灌木品種為主，藤類植物適合高陡的巖質(zhì)邊坡的垂直綠化。人工干預種植的草灌多為狗牙根、百喜草、黑麥草、寬葉雀稗、豬屎豆、木豆、山毛豆、黃花決明、銀合歡、鹽膚木、胡枝子、刺槐等，其余植物多為鄉(xiāng)土物種。當前福建裸露坡面生態(tài)防護工程中常見植物見表2。

2.3 生態(tài)坡面防護影響因子分析

生態(tài)坡面防護影響因子主要有坡度、坡向、坡質(zhì)、植被類型等。

2.3.1 坡度 選取98個工程點進行分析(表3)。不同坡度的邊坡表層土壤穩(wěn)定性和保水性等有很大的差別。坡度越陡，坡面上原始土壤層越薄、土壤含水量越少，單位面積中所能生存的植物種類和數(shù)量也越少[2]。因此，需要通過各種工程技術(shù)措施增加表層土壤及其肥力，而后種植根系發(fā)達的植物，這就要求相應植被建植技術(shù)或技術(shù)組合措施。一般來說，坡度和坡質(zhì)存在一定關(guān)聯(lián)，緩坡多為土質(zhì)坡，陡坡多為巖質(zhì)坡。通常，隨著坡度增大，植被建植技術(shù)的復雜程度也增高。

圖1 福建省常見坡面生態(tài)防護措施

表2 福建省裸露坡面生態(tài)防護工程常見植物

表2(續(xù))

2.3.2 坡向 選取98個工程點進行分析(表4)，其中南坡工程點43個，北坡工程點45個。福建丘陵地區(qū)南、北坡植被覆蓋合格率總體相當；南坡的植被優(yōu)良率優(yōu)于北坡。按照已有的理論，北坡光照強度適中、土壤水分蒸發(fā)慢，土壤含水率較高，更適于植被生存。但本次調(diào)查結(jié)果南北坡植被覆蓋合格率沒有明顯差異。而南坡的植被優(yōu)良率為北坡的1.65倍，這與坡面光照強度以及土壤含水率有關(guān)，南坡日照時長顯著高于北坡，表明在植被可生存、且降雨充足的基本前提下，適當?shù)娜照諘r長對植被長勢有著不可忽略的促進作用。

表3 不同坡度下植被覆蓋合格率、優(yōu)良率

表4 不同坡向下植被覆蓋合格率、優(yōu)良率

2.3.3 坡質(zhì) 選取坡質(zhì)、植被覆蓋率進行分析，結(jié)果見表5。土質(zhì)邊坡、土巖混合邊坡坡面植被覆蓋合格率分別為77.0%、86.4%，顯著高于巖質(zhì)邊坡(47.4%)；同時，土質(zhì)邊坡、混合邊坡坡面植被覆蓋優(yōu)良率分別為40.0%、38.6%，顯著高于巖質(zhì)邊坡(21.1%)。>

表5 不同坡質(zhì)下植被覆蓋合格率、優(yōu)良率

巖質(zhì)邊坡中植被長勢較好的主要集中于全風化巖和砂土狀強風化巖質(zhì)坡面，碎塊狀強風化和中風化巖質(zhì)邊坡坡面綠化效果不甚理想。在碎塊狀強風化巖質(zhì)中，裂隙發(fā)育的沉積巖和變質(zhì)巖植被恢復效果普遍比火成巖好。此外，土質(zhì)邊坡的植被覆蓋合格率低于土巖混合邊坡，或與所選擇調(diào)研點的施工質(zhì)量和后期養(yǎng)護有關(guān)。如有些土質(zhì)邊坡在坡面結(jié)構(gòu)強度支護施工完成后，并未進行坡面草灌籽噴播。

不同巖性的坡面提供給植物生長所需土壤的數(shù)量和質(zhì)地各不相同，因此對植被恢復的建植技術(shù)要求也不盡相同。土質(zhì)邊坡大多數(shù)情況下土壤質(zhì)地和肥力足夠植物生長，不需要額外的改土措施；巖質(zhì)土邊坡土石混雜、土壤貧瘠、結(jié)構(gòu)不良、肥力較差，需要適當?shù)母耐链胧┖蟛シN或移植，才能保證植物的正常生長；巖質(zhì)邊坡幾乎無土壤層存在，植被缺少必要的生長條件，必須采用坡面基礎工程結(jié)合土壤重建而后播種移植等綜合性的措施才能做到有效的生態(tài)坡面防護。

2.3.4 植被類型 目前坡面常見植被類型有喬灌草型、灌草型、草本型、藤本型等4種。排除寸草不生及坡面噴射混凝土面層的工程點，共有95個可辨認植被類型的調(diào)研點，其中喬灌草型22個、灌草型31個、草本型38個、藤本型4個。喬灌草型植被類型通常位于治理時間較長的工程坡面，已由人工干預轉(zhuǎn)為自然演替，生態(tài)系統(tǒng)較為穩(wěn)定；草本型和灌草型占比接近，應用范圍較廣；藤本型主要應用于碎塊狀強風化—中風化巖質(zhì)邊坡及混凝土等圬工上。

喬灌草型植被類型為理想的目標植被類型，但受限于坡度、坡質(zhì)等條件，在高陡邊坡上恢復喬木不易或無法實現(xiàn)，這時可退而求其次選擇灌草型植被類型，合理配置的灌草型植被群落抗水土流失及生態(tài)穩(wěn)定性均優(yōu)于草本型。此外，目標植被類型是否能成功恢復，除了與坡度、坡向、坡質(zhì)、水分等相關(guān)外，還和施工期間植物種子的選擇、施工時間及后期維護管理密切相關(guān)。邊坡植被應根據(jù)當?shù)貧夂颉⑼寥罈l件及不同坡質(zhì)，選擇合適的植物種子及種子配比，并有針對性地選擇適合的根系形態(tài)[3]。如木豆適應性強，水土保持能力強，但因其速生性也強，因此在構(gòu)建喬灌草群落時應注意其播種時機和播種量，以免其長勢過強而導致其它植物競爭失敗從而影響目標植物群落構(gòu)建裂隙發(fā)育的巖質(zhì)陡坡；再如應選擇側(cè)根發(fā)達、須根繁茂的植物，以利于根系穩(wěn)扎進巖層裂隙，提高坡面植被成活率和覆蓋率，如銀合歡、山毛豆及芒草等鄉(xiāng)土物種。

圖2 坡面生態(tài)防護植物物種選擇及播種不當案例

倘若未根據(jù)實際情況選擇合適的植被類型并合理配種，播種時機不對，缺乏養(yǎng)護，坡面植被覆蓋率大概率為不合格或被當?shù)仉s草入侵，難以實現(xiàn)預期的植被類型?，F(xiàn)列舉以下4個典型工程實例(圖2)進行說明。①福州市某廠房附近邊坡治理工程：該工程所設計的目標群落類型即為草本型，所選草種均為黑麥草。但由于植被單一，季節(jié)更替時全面枯黃，從而影響美觀及護坡功能，且單一植被群落脆弱，易受外界環(huán)境干擾引起退化。②南平市建陽區(qū)某滑坡治理工程：該工程施工時期選擇不當，于冬季鋪設草皮，導致草皮干縮枯死，不僅浪費財力，且未能起到有效的綠化護坡作用。③漳州市長泰縣某地災點：該工程采取條播，但播種后未進行任何養(yǎng)護措施，導致坡面幾乎無灌木，只有少量馬唐、芒草等雜草，且坡面沖刷嚴重、沖蝕溝明顯，坡面植被恢復失敗。④南平市某邊坡治理工程：該工程坡面較為高陡，坡比約為1∶0.8，因早期所栽植的刺槐等灌草植株高度過高而受自身重力及風力作用產(chǎn)生倒伏，從而引起邊坡局部崩塌，對過路行人造成安全隱患。

3 討論與對策

3.1 現(xiàn)狀

1)人工建植技術(shù)在福建省內(nèi)均具有其適應性。福建地處東南沿海，屬南亞熱帶和中亞熱帶海洋性季風氣候，溫暖濕潤，雨量豐富，基于此區(qū)域環(huán)境條件下以及經(jīng)濟適用原則，人工播種、機械噴播(包括液壓噴播、客土噴播、有機質(zhì)噴播等)以及其它建植技術(shù)，均適用于福建區(qū)域。

2)高陡土巖混合邊坡、巖質(zhì)邊坡生態(tài)坡面防護仍是難點?，F(xiàn)有研究大量集中在巖質(zhì)坡土壤層匱乏、水熱條件不良等層面[4]，不同母巖對植被的影響研究仍較少，如母巖對土壤pH值和K、N、P含量的影響繼而對植被恢復形成的影響等缺乏深入的研究。從業(yè)人員對生態(tài)恢復的研究剛起步，欠缺專業(yè)的技術(shù)指導和經(jīng)驗豐富的施工隊伍。

3)截、排水設施已廣泛應用于福建省邊坡治理項目中。福建省坡面治理項目主要通過坡頂設置截水溝，坡面、平臺、坡腳設置排水溝等截排坡內(nèi)外的地表徑流，結(jié)合在坡體打設仰斜排水孔或者排水盲溝等排除土壤多余水分，為植被生長的基質(zhì)穩(wěn)定提供有利條件，保障坡面植被的順利生長，進一步保證邊坡的穩(wěn)定和安全。

3.2 對策

1)選擇耐旱、耐貧瘠的草本植物和苗期生長速度快、根系發(fā)達的灌木品種。因邊坡表面自然土壤被剝離，且水力梯度大，徑流快，不利于水分存儲，故邊坡表面通常較為干燥，不利于植物生長。若坡體含水量過大，會降低土體強度從而降低邊坡整體及局部的穩(wěn)定性。因此，應根據(jù)不同坡度、坡質(zhì)選擇適合的植被類型進行坡面建植。同時，在坡面上設置坡面骨架、格構(gòu)等，分割坡面區(qū)域，減短徑流路徑，有利于植被根系附著生長，進一步提高坡面的抗沖刷能力。

2)嚴控施工工藝和材料質(zhì)量，提高施工質(zhì)量。目前福建省在對高陡邊坡進行治理時往往過分注重支護結(jié)構(gòu)的強度，而忽視對坡面植被恢復的質(zhì)量管控。實際上，施工質(zhì)量也對生態(tài)坡面防護工程的成效有著較大影響。施工過程應嚴格按照有關(guān)規(guī)范和設計要求進行，尤其是固土方面的骨架、掛網(wǎng)質(zhì)量，建植技術(shù)中的基材配制、播種季節(jié)的選擇等關(guān)鍵步驟。坡面掛網(wǎng)、基材質(zhì)量不合格，或播種種子質(zhì)量未達標、播種季節(jié)不適宜等，都會嚴重影響邊坡植被的生長發(fā)育。

3)制定適用于福建地區(qū)的地質(zhì)災害治理生態(tài)坡面防護技術(shù)標準。福建省缺乏針對地質(zhì)災害治理生態(tài)坡面防護工程設計和施工的法規(guī)條文，實踐中缺乏相應的理論基礎、配套技術(shù)與樣板，更無統(tǒng)一標準用以評價生態(tài)坡面防護工程的實施成果，以致生態(tài)坡面防護效果良莠不齊。因此，盡快根據(jù)調(diào)研情況結(jié)合已有的研究資料制定一套地質(zhì)災害治理生態(tài)坡面防護技術(shù)標準用以支撐生產(chǎn)設計和施工，提高地質(zhì)災害綜合治理成效，將“生態(tài)理念”引進地質(zhì)災害治理范疇，是落實“綠水青山就是金山銀山”，促進福建省“機制活、產(chǎn)業(yè)優(yōu)、百姓富、生態(tài)美”建設的跨躍式發(fā)展。