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工程边坡植物防护技术及应用研究

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第21卷第3期 资源环境与工程 Vo1.21,No.3 2007年6月 Resources Environment&Engineering June.,2007 工程边坡植物防护技术及应用研究 赵海涛,刘立健,陈永贵 (长沙理工大学桥梁与结构工程学院,湖南长沙410076) 摘要:工程边坡植物防护是一项愈来愈被重视的边坡治理技术,详细阐述了边坡防护类型、植物防护的优点 和适宜条件以及存在的主要问题,并结合工程实例对边坡植物防护效果进行了分析,结果表明边坡植物防护技 术具有广阔的应用前景。 关键词:边坡;植物;防护;应用 中图分类号:U416.1 4 文献标识码:A 文章编号:1671—1211(2007)03—0315—03 0引言 植物的植株能有效地防止雨水直接滴溅到土壤上产生 径流破坏边坡,其庞大的根系能够构成巨大的网状结 在公路、铁路、水利、矿山等基础设施的施工过程 构,起到很好的加固作用 J。 中,原地貌植被的破坏不可避免,弃土、弃石、开挖等会 1.3工程防护与生物防护相结合 给和谐的自然环境留下大量的裸露边坡。这些边坡有 边坡的坡度决定了防护具有相当的难度,单纯靠 的是岩质边坡,有的是土质边坡,或陡或平。根据恢复 植物防护往往不易成功。结合工程防护则使边坡的土 生态学原理,在排除环境干扰的条件下,土质边坡有自 壤牢固地附着在工程材料上,而不会轻易地脱落滑坡。 我修复、恢复的能力,但这是个漫长的过程,随着环境 目前,用工程分割边坡的形状越来越多,有拱形、菱形 的变化有很多不确定性,不能及时达到防护和绿化的 等,形状与大小及使用材料应根据当地的实际情况来 效果。岩质边坡因缺乏植被生长的条件,更难于自我 决定,坡度大、土壤疏松的地区应缩小分隔的空间,并 恢复,而只有借助人工才能加快其恢复过程¨J。本文 采用坚固耐用的材料。若当地的土壤条件极差,则应 主要对边坡植物防护技术进行了阐述,指出目前边坡 用土壤改良剂对其进行改良,把影响植物生长的因素 植物防护技术在工程应用方面存在的一些问题,并结 降到最低。还可以在边坡上打孔植草,也能起到一定 合具体工程实例,对边坡植物防护效果进行了分析。 的防护作用。 1 边坡防护的类型 2植物边坡防护技术 1.1工程防护 2.1边坡植物防护 工程防护主要利用堆砌混凝土、砖块或其它材料 边坡植物防护主要靠植物根系与土壤之间的附着 对边坡进行防护,是公路边坡防护的传统方法之一_2 J。 力以及根系之间的相互缠绕来达到加固边坡的目的, 目前常用的方法包括:浆砌片石、干砌片石、水泥砼预 以保护当地自然植物群落结构、恢复生态系统、防止水 制块防护以及喷射混凝土等 .4J。其优点是能有效地 土流失、减轻管理工作量为宗旨。植物边坡防护在发 防止水土流失,封闭性好,坚固耐用。工程防护应因地 达国家如日本、美国、加拿大、瑞典等国的边坡防护中 制宜,不同的土壤性质设计不同的防护方式,岩石边坡 应用较多,且取得了较好的防护效果,而中国在边坡防 宜采用挂网喷混凝土的方法,而土质边坡则采用浆砌 护与绿化方面的设计研究起步较晚,总体来说,在边坡 片石护坡 J。但这些方法也有不少的缺点,如成本高、 防护与绿化设计方面还处于探索阶段。 影响公路的景观与生态环境等。 2.2植物边坡防护的优点 。¨ 1.2生物防护 2.2.1 功能性 生物防护即植物防护,是目前公路生态环境建设 植物护坡的主要用途是护坡固土,防止水土流失。 的主要方向和趋势,它是指利用植物群落来稳定边坡, 无植物的边坡易发生强烈地表径流,进而产生侵蚀沟, 防止其坍塌滑落,同时创造良好景观效果的一项措施。 严重的可使边坡破坏。植物固坡不仅能加固边坡,从 收稿日期:2006—12—05 作者简介:赵海涛(1985一),男,岩土工程专业。E—mail:hihaitao@163.tom 维普资讯 http://www.cqvip.com

316 资源环境与工程 2007年 长远看,还能改善土壤属性,从而从根本上改善边坡地 质条件。 2.2.2经济性 2.3适宜条件 植物边坡防护技术在工程应用中应对地形、土壤 和气候条件进行调查。调查项目包括:坡度、土壤质 目前,关于植物护坡还没有统一的定额标准。从 地、土壤pH值、降水量、蒸发量、积温、植物种类等 J。 一已实施的项目来看,植物护坡比传统的工程护坡要经 般当坡度<45。,都可采用植物防护方法。但是地 济可行。比如:沈吉线,2.6万平方米的植草护坡3 m ,而片石造价27.2 m ,造价比1:9。又如:混 植草和客土喷播的单价在100 m 左右,而浆砌片 石护坡和片石混凝土挡土墙等造价在200—300 m 。同时,应用植物护坡,几乎没有运输,可节约相当 可观的能源,同时可减少大量的水泥及开挖量,大大节 省成本。 2.2.3安全性 生长良好的边坡植物还可以对行车与人身安全起 保护作用。致密柔软的植物对故障车辆起到一定的缓 冲作用。事故发生时可以减少财产破坏和人员伤亡。 另外,由于高速公路夏季强光眩目,而植物可以减弱强 光,防止司机疲劳,减少事故发生。 2.2.4美观性 鉴于植物的高矮、颜色和大小各不相同的特点,将 不同的花草、灌木及地被植物按照一定的原则配置起 来,使整个道路沿线装饰一新,既美化又保护了生态环 境。植物的种类繁多,变化极为丰富,不管是颜色、姿 态还是配置方式的不同,都会给道路带来不同的景观 效果。高速公路、铁路等路线长,与周围环境反差明 显,利用植物护坡可以大大消除视觉疲劳,将路与周围 环境融为一体,且可以增加绿化面积。 2.2.5生态性 在高速公路、铁路等系统中,由于汽车较多,速度 较快,会排出大量尾气,产生噪音。而植物可以有效的 吸附尘埃、减低噪音。另外,植物还可以显著地降低路 表温度,改善水文地质条件甚至地区小气候。 2.2.6可持续性 按照植物根系的特征设计不同的人工植物群落, 利用根系的深浅及网状结构可达到边坡的稳定和防护 的可持续性。同时生物体具有生命,保持水土的功效 良好,不仅能起到工程防护的作用,且植物体不断进行 新陈代谢作用,使其对边坡的防护作用具有可持续性。 2.2.7可操作性 虽然各个地方气候条件及边坡的土壤属性各不相 同,但几乎都能找到合适的固坡植物,世界各地都有植 物固坡的成功例子,对仪器设备和施工技术等要求也 不高。 质、土壤条件不同,边坡的稳定性也不相同,当边坡稳 定性很差时,>40。就要采用一些工程的方法辅助加 固。其次在植物品种的选择上,要根据当地土质、气 候、地理环境的特点,选择适合当地繁衍,成活率高、生 长快的花草树木,边坡土质、酸碱度、气候、降雨等是影 响边坡植物的主要因素,由于边坡防护的特殊性,故草 种、树种的选择有别于园林绿化,应根据植物的类型、 气候适应性、土壤适应性、抗病性、抗侵蚀冲刷、易粗放 管理等要求选择适宜的物种用于公路边坡防护。 3 工程实例 3.1湖北省当阳市公路 湖北省当阳市公路窑马路K11一K12+500路段为 山地丘陵,土壤为膨胀土赤红壤,风化层深厚疏松。年 平均降雨量为2 000 mm左右,暴雨常常造成公路边坡 崩塌阻塞交通,成为窑马路的一个“瓶颈”。窑马路 K9一K12+500段共计试种香根草32 560 m ,两个月后 形成绿篱带,4个月后高达1.6 m左右,根深1.5 m的 茂密绿篱带已建立起来,使水土流失得到有效控制。 在草带上方泥砂淤积平均高度6—8 cm,而无绿篱带的 对照边坡表土被冲走2—3 cm,使治理后的原红土坡变 成了茂密草丛,既稳定了公路边坡,又起到了绿化的良 好作用。经过一年试种,生长3—4个月的香根草、刺 槐一般就可形成绿篱带,起到拦截泥沙,防止水土流 失;生长6—8个月,其长而密的根系即可很好的稳定 边坡。 3.2云南安宁一楚雄高速公路 云南安宁一楚雄高速公路是云南省连接滇西交通 运输的大动脉,也是中国通往缅甸的重要通道。该公 路禄丰段边坡以高、陡、少土为主要特征,雨季时间长 且降雨集中,强度特别大,致使边坡水土流失极为严 重。云南安宁一楚雄高速公路K75+740—980边坡生 态防护在2004年7月16日开始,8月15日完工。期 间经历了雨季数场大暴雨的考验,边坡坡面能基本保 持完好,且经过2个月的生长,草本(狗牙根为主)能基 本覆盖坡面90%以上,草生长达20—40 cm以上。5 个月之后随着雨季的结束,草本渐渐枯萎,此时各种灌 木的优势开始显现,长势良好,种类繁多,各种灌木均 出芽,多数长势旺盛。如多花木兰植株高度在15—55 维普资讯 http://www.cqvip.com

第3期 赵海涛等:工程边坡植物防护技术及应用研究 317 em不等,坡柳高度在5~35 em不等,猪屎豆更是长势 喜人,最高的达到80 em,在边坡景观中十分突出,整体 防护效果令人满意。 4存在的主要问题 边坡的植物防护是一门年轻而富有生命力的技 术,在已建的工程中已显现出其独特的优越性,但仍然 存在一些不足,亟待研究解决。、归纳起来,主要有以下 几个方面。 (1)只应用草本植物,不注重草本、木本相结合。 只单一应用草本植物进行边坡防护治理,虽然草本植 物在提高边坡的抗冲蚀,抗溅蚀能力及充分吸收水分 防护冲刷方面做得较好 ,但由于草本植物根系较 浅,抗拉强度小,其固坡护坡效果较差 。而木本植 物虽然早期生长慢,植被覆盖率低,对早期的土壤侵蚀 防止效果不佳,但其根系发达,可深入深层土壤,起到 较好的固坡护坡作用。故在实际工程中应注意草本、 木本相结合应用,得到更好的固坡护坡效果。 (2)只顾眼前效果的“近视”现象严重。过多地 将注意力集中到护坡前期效果不错的草本植物上,对 植被演替规律的深层次规律认识不足,工程实施带有 很大的盲目性和随意性,从而建成的生态系统相当脆 弱,易遭破坏 。 (3)生物防护效果评价方法不成熟。生物防护效 果评价是对高速公路边坡生物工程的客观评价与衡 量,也是边坡生物防护工程验收的重要指标之一,由于 高速公路立地条件的特异性,其评价的方法各不相同, 除了对草坪本身的评价指标外,还应结合绿化功能,对 其水土保持、稳定路基以及景观效应等作出客观、综合 的评价。 5结论 传统的防护措施可有效减轻坡面修建初期的不稳 定性和侵蚀,效果良好,但是随着边坡岩石的风化、混 凝土的老化,强度降低,防护效果变弱;植物护坡与传 统的边坡防护相比,效果恰好相反,初期效果较弱,随 着植物的生长,强度增加,对减轻坡面不稳定性和侵蚀 的作用越来越大 。植物护坡技术可有效的降低地 表径流,防止土壤侵蚀,稳固基础。从长远看还能改善 土壤属性、水文地质条件甚至地区小气候,从而从根本 上改善边坡地质条件。同时,随着植物生长越来越茂 盛,其防护作用越来越大,且可节约大量养护经费。 。 进入2l世纪,人们对环境的保护越来越重视。通 过培植绿色植物来改善环境是环境保护的一个重要手 段。植物固坡在加固边坡的同时又改善了环境,可谓 “一举两得” 。目前对于大部分边坡的破坏来说主 要是由于雨水的冲刷造成严重的土壤侵蚀,而植物护 坡可有效的阻止地表径流的形成,对维持边坡的稳定 性作用明显。且应用于边坡治理的植物构成了一个人 工植物群落,可以带来不同的景观效果,将边坡与周围 环境融为一体。同时植物护坡技术所具有的较好的可 操作性和可持续性,将有十分广阔的应用前景。 参考文献: [1]宋林旭,汪婷,周明涛,等.灌木在边坡生态防护中的作用[J]. 中国水土保持,2005(7):34—35. [2] 李绍才,孙海龙.中国岩石边坡植被护坡技术现状及发展趋势 [J].资源科学,2004(26):61—66. [3]李静雅.高等级公路边坡防护方法及经济意义[J].广东交通职 业科技学院学报,2003(1):7—19. [4] 王明月,崔旭光,李瑜.高等级公路的边坡防护[J].交通科技与 经济,2003(1):32. [5]舒翔,杜娟,曹映泓,等.生态工程在高速公路岩石边坡防护工 程中的应用[J].公路,2001(7):86—89. [6] 王金发,王晓明.高速公路边坡绿化防护[J].黑龙江交通科技, 2003(5):39—40. [7]刘世奇,陈静曦,王吉利.植物护坡技术浅析[J].土工基础, 2003,17(3):49—51. [8]朱海鹰,徐国钢,张军,等.高速公路边坡生态防护施工技术 [J].中外公路,2003,23(3):83—85. [9]鲍玉洪,自传荣,朱世凯,等.采用种植香根草刺槐防护公路边 坡技术的研究[J].华东公路,2001(4):70—71. [10]王云,江玉林,崔鹏,等.安楚高速公路禄丰段边坡生态防护技术 [J].水土保持研究,2006,13(1):139—141. [11] 夏琼,杨有海,孙彦英.植物加固路堤边坡浅层土体分析及工 程应用[J].岩土工程技术,2005,19(5):245—248. [12]山寺喜成,安保旭,吉田宽(日).恢复自然环境绿化工程概 论——坡面绿化基础与模式设计[M].罗晶,等编译.北京:中国 科学技术出版社,1997. [13]杨燕,王奎.高速公路边坡生态防护系统探讨[J].工业安全与 环保,2006,32(1):47—49. [14]王红娟.渝合及渝黔高速公路边坡生态防护[J].西南园艺, 2005,33(4):30—31;33. [15]杨永兵,施斌.边坡治理中的植物固坡法[J].上海地质,2001 (4):41—44. (下转351页) 维普资讯 http://www.cqvip.com

第3期 陈秋林等:生态足迹方法在土地利用总体规划实施评价中的应用 351 3结语 生态足迹概念及计算模型的提出,为核算地区、国 承载力和环境承载力的关键;③合理调整农业种植结 构,采用高新技术,提高自然资源单位面积的生物产量 和土地创造财富的能力;④发展生态农业是提高耕地 家和全球自然资本利用提供了一个简明的框架,是测 生态系统的重要手段。 度人类对自然生态服务的需求与自然生态系统所能提 供的生态服务之间的差距的生物物理测量方法。尽管 参考文献: 方法本身仍在不断完善与发展,但目前是衡量可持续 [1] Wackernagel M,et a1.Our ecological footprint:Reducing human im— 发展状态的一种可操作性指标。从对鼎城区《常德市 pact on the earth[M].Gabriola Island:New Society publishers, 鼎城区土地利用总体规划》(1997~2010)实施期间的 1996 1997年和2005年的研究,发现鼎城区的土地利用一直 [2] Wackernagel M,OnistoL,Bello P,et a1.National Natural Capita Ac— counting with the Ecological Footprint Concept[J] Eco1.Eom,1999, 处于不可持续状态,虽然生态承载力有了增长,但是生 (29):375—390. 态赤字仍在增长。这就要求在编制新一轮土地利用总 [3]John L R Proops,Giles Atkinson,Burkhard Frhr V Sehlotheim,San— 体规划时,要加强研究合理、集约、高效利用土地资源 drine Simon.International Trade and the Sustainability Footprint:A 的途径,以实现区域土地的可持续利用。 Practical Criterion for Its Assessment[J].Ecological Economics, 要保持或者促进区域的可持续发展,就必须使生 1999,28:75—97 [4] 张志强,徐中民,程国栋,等.中国西部12省(区市)的生态足迹 态足迹小于生态承载力。就鼎城区目前情况来看,在 [J] 地理学报,2001,56(5):599—610. 不降低人类现有生活水平的前提下,减少生态赤字的 [5]徐中民,张志强,程国栋,等 中国1999年生态足迹计算与发展能 措施主要有:①高效利用现有资源存量,研究改变资源 力分析[J] 应用生态学报,2003,14(2):280—285. 消耗型的经济增长模式,使粗放型、消耗型的资源利用 [6] 万红艳,陈迎春.物流分析及生态足迹理论对生态城市建设的启 模式有着向集约型、节约型逐步转变的趋势 ],鼓励发 示[J].生态家园,2003,(10):181—185 展循环经济;②控制人口数量是提高土地承载力、资源 Application of Ecological Footprint in the Evaluation of Implementation of General Land Use Planning CHEN Qiu—lin,MAO De—hua (College ofResource and Environmental Science,Hunan Normal University,Changsha,Hunan 410081) Abstract:The ecological footprint,a quantitative measurement of sustainable development degree,reflects the utilization of natural resource.The authors calculated the footprints of Dingcheng in 1997 and 2005,which showed that the foot— print deficits are 2.032 and 2.644 hm。respectively.It means that the land use is in a unsustainable status.Thus some suggestions have been put forward for new round general land planning. Key words:ecological footprint;implementation of general land use planning;evaluation;the Dingcheng (上接317页) Technology of Biotechnical Protection and Its Application for Engineering Slope ZHAO Hai—tao,LIU Li-jian,CHEN Yong—gui (SchoolofBridge and StructuralEng ̄needng,Changsha UniversityofScience&Technology,Changsha, Mn 41 ̄76) Abstract:The technology of biotechnical protection for engineering slope is becoming more and more important in slope treatment.In this paper,the types of slope protection,advantages,suitable conditions,and some questions in applica— tions of biotechnical protection were discussed.The effects of the technology were analyzed through two slope protection projects in Hubei and Yunnan.The results indicate that the technology of biotechnical protection for engineering slope will be widey used in the foreseeable future. 。 Key words:slope;biotechnical;protection;application 

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