植被恢復(fù)對(duì)公路邊坡防護(hù)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(jì)研究院，甘肅 蘭州 730030)

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植被恢復(fù)對(duì)公路邊坡防護(hù)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(jì)研究院，甘肅 蘭州 730030)

指出了對(duì)于公路的邊坡防護(hù)，采取的技術(shù)可多種多樣。目前公路邊坡防護(hù)的形式逐漸以植被生態(tài)防護(hù)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(duì)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(hù)坡，改善土壤環(huán)境等，使生態(tài)功能回歸，從而實(shí)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(hù)

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(huì)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(yán)重，不僅破壞了坡體平衡和生態(tài)環(huán)境，還會(huì)導(dǎo)致坡體坍塌等危險(xiǎn)[1,2]。隨之，對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)開始引起人們的重視，我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力逐漸提高，人們對(duì)交通安全觀念也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，維護(hù)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(hù)坡技術(shù)開始被廣泛的應(yīng)用[3]。為了保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，如何進(jìn)行公路邊坡的防護(hù)已成為目前需要重視并解決的問題。

在進(jìn)行公路邊坡防護(hù)時(shí)，要對(duì)公路沿線氣候、地形地質(zhì)、土壤及植被特征等進(jìn)行相關(guān)研究，針對(duì)公路沿河生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)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(jìn)行典型路段公路生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究，提出適合主體工程項(xiàng)目區(qū)的生態(tài)植被防護(hù)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(duì)地質(zhì)環(huán)境影響強(qiáng)烈，因此公路邊坡的防護(hù)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(yán)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(duì)我國的國民經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(yán)重等因素，使公路植被綠化進(jìn)程變得比我國其它地區(qū)更為困難。

對(duì)于甘肅地區(qū)，一般植被防護(hù)是主要的公路邊坡的防護(hù)方法，植被防護(hù)方法是利用植被對(duì)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(dá)，能夠?qū)愤吰逻M(jìn)行加固作用，使邊坡的表土固結(jié)，還可以防止揚(yáng)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(jìn)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(hù)坡成本[5]。隨著植被的生長發(fā)育，植被會(huì)變得茂盛，增強(qiáng)了植被對(duì)邊坡的防護(hù)作用，可以大大地節(jié)約養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)。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(hù)具有其他邊坡防護(hù)所不可替代的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)效益，對(duì)公路的正常運(yùn)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(duì)其進(jìn)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(jì)50年代開始,我國對(duì)退化生態(tài)系統(tǒng)的長期定位觀測(cè)、試驗(yàn)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(dá)國家對(duì)公路邊坡防護(hù)工作的研究比較早，并且在實(shí)踐過程中逐漸的積累經(jīng)驗(yàn)，使邊坡防護(hù)技術(shù)得到改進(jìn)，并逐漸向建設(shè)生態(tài)公路的方向進(jìn)行發(fā)展[7]。這些國家從20世紀(jì)30～40年代開始就已經(jīng)意識(shí)到了在公路建設(shè)中保護(hù)生態(tài)平衡的重要性。20世紀(jì)50年代以后，社會(huì)逐漸關(guān)注到大量的公路建設(shè)會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，對(duì)此美國開始制定相應(yīng)的法律要求，對(duì)新建公路進(jìn)行綠化。到20世紀(jì)60年代后期，植被恢復(fù)技術(shù)便在日本得到了長遠(yuǎn)地發(fā)展[6]。

經(jīng)過對(duì)公路邊坡植被恢復(fù)的研究和發(fā)展，對(duì)關(guān)于植被材料的選擇與配置進(jìn)行了研究，形成了豐富的植被恢復(fù)技術(shù)理論，對(duì)公路邊坡植被的恢復(fù)具有重要的指導(dǎo)意義。國外對(duì)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(jìn)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(duì)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(yáng)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(hù)與綠化方面，我國對(duì)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(hù)技術(shù)是以工程防護(hù)為主，隨著對(duì)邊坡防護(hù)的研究和進(jìn)展，逐漸的開始實(shí)施綠化防護(hù)和生態(tài)防護(hù)，促使我國公路邊坡防護(hù)技術(shù)開始向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變，新型的植被建植防護(hù)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(hù)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(hù)技術(shù)從20世紀(jì)90年代后才發(fā)展起來，之前，一般會(huì)采用撒草種、穴播和鋪草皮等比較簡單的邊坡植被防護(hù)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(jìn)行了液壓噴播試驗(yàn)的研究；1996年，植被護(hù)坡技術(shù)開始被運(yùn)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(jìn)展[8]。

我國在植物選擇與配置方面，研究相對(duì)比較多，應(yīng)用較廣泛的是單一植被護(hù)坡技術(shù)；隨著對(duì)植被護(hù)坡技術(shù)的深入研究，對(duì)草種配比與播種量以及一些邊坡防護(hù)植被的抗性有了初步的研究成果，人們對(duì)植被恢復(fù)也有了較高的認(rèn)識(shí)，灌木類和野生草本類植被也逐漸的被應(yīng)用到邊坡防護(hù)中去，對(duì)邊坡植被防護(hù)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(huì)破壞原有的植被，使公路邊坡的表土裸露，從而造成嚴(yán)重的水土流失。在施工過程中，可采用臨時(shí)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(yùn)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(hù)措施，如工程防護(hù)、植被防護(hù)或綜合防護(hù)(工程防護(hù)+植被防護(hù))來防止雨水沖刷，對(duì)于不同的公路邊坡，采取的邊坡防護(hù)措施也是不同的[11]。

一般會(huì)采用噴混植生技術(shù)來對(duì)巖質(zhì)邊坡或土石混合邊坡進(jìn)行防護(hù)。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(duì)有機(jī)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(hù)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(qiáng)，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(duì)公路邊坡有較好的防護(hù)效果。

其次會(huì)采用土工格室植被恢復(fù)來對(duì)巖質(zhì)邊坡進(jìn)行防護(hù)，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(qiáng)度較高的HDPE寬帶進(jìn)行強(qiáng)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(yùn)輸[12]。

對(duì)于土質(zhì)邊坡，植被板護(hù)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(duì)其進(jìn)行行縫、針刺及膠粘等工藝，使無紡布與植物纖維、尼龍防護(hù)網(wǎng)和綠化物料密植在一起，覆蓋在土質(zhì)邊坡的表面，進(jìn)行適量的噴水后就能夠長出茂密的草坪[8]。

在進(jìn)行邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)典型路段邊坡的坡長、坡度和坡向，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬降雨沖刷試驗(yàn)，通過對(duì)植物纖維護(hù)坡、植被板護(hù)坡、土工格室植被護(hù)坡和無防護(hù)等多種條件下的實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同護(hù)坡工程的邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)，分析不同護(hù)坡工程的防護(hù)效果及其存在的缺陷，選出最合適防護(hù)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(duì)于甘肅這種干旱地區(qū)來說，一般會(huì)選定抗旱物種組合，如檸條、紫穗槐、沙冬青、黑麥草、補(bǔ)血草、扁穗冰草等[13]。

4　植被恢復(fù)在公路邊坡防護(hù)中作用

植被恢復(fù)，是相對(duì)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(gè)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(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化，在邊坡防護(hù)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(duì)行駛車輛造成的不便。植被的存在，對(duì)降低邊坡土壤水分蒸發(fā)，增強(qiáng)土壤涵養(yǎng)水源都能起到良好的作用。

4.2增強(qiáng)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(gè)安全的保護(hù)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(qiáng)；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(qiáng)，可以加固斜坡和固定陡坡，防止土壤侵蝕，增強(qiáng)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(huì)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(hù)環(huán)境

植被是人類實(shí)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(duì)氣候調(diào)節(jié)及生態(tài)平衡形成一定的有益影響，但是對(duì)小環(huán)境的保護(hù)可以做出一定的貢獻(xiàn)[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(shí)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(gè)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(jī)和乘客視野范圍內(nèi)的主要對(duì)象之一，可以使公路景觀巧妙地融入到周圍環(huán)境當(dāng)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(hù)技術(shù)起步較晚，經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足，需要借鑒和吸收國外公路建設(shè)植被防護(hù)的有益經(jīng)驗(yàn)，并且結(jié)合自身特點(diǎn)，進(jìn)一步研究出經(jīng)濟(jì)有效且適合我國公路邊坡植被防護(hù)技術(shù)的坡面綠化材料、施工設(shè)備以及設(shè)計(jì)規(guī)范等，努力進(jìn)行邊坡植被技術(shù)的創(chuàng)新。在進(jìn)行植被防護(hù)時(shí)，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(shí)間，也可采用多種植物混合交叉種植，進(jìn)行因地制宜的綠化和管理，使公路邊坡防護(hù)技術(shù)得到進(jìn)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(xiàng)目(編號(hào)：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