边坡生态防护治理是工程建设的重要组成部分。受气候条件、地形地貌、地质条件等因素影响,如何合理选择边坡生态防护技术成为困扰设计人员的难题。在充分阐述生态防护原理的基础上,提出了边坡生态防护标准化设计思路,从边坡类型、坡度、植被选择、种植技术等角度阐述了边坡生态防护工程技术、植被选择和种植技术参考原则,可实现生态防护技术快速合理选择。本文对边坡生态治理可起到指导作用。 Slope ecological protection and management is an important part of engineering construction. In-fluenced by climatic conditions, landform, geological conditions and other factors, how to reasonably choose slope ecological protection technology has become a difficult problem for designers. On the basis of fully expounding the principle of ecological protection, the standard design idea of slope ecological protection was put forward, and the reference principles of slope ecological protection engineering technology, vegetation selection and planting technology were expatiated from the angle of slope type, slope, vegetation selection and planting technology, which could realize the rapid and reasonable selection of ecological protection technology. This paper can play a guiding role in slope ecological management.
边坡生态防护治理是工程建设的重要组成部分。受气候条件、地形地貌、地质条件等因素影响,如何合理选择边坡生态防护技术成为困扰设计人员的难题。在充分阐述生态防护原理的基础上,提出了边坡生态防护标准化设计思路,从边坡类型、坡度、植被选择、种植技术等角度阐述了边坡生态防护工程技术、植被选择和种植技术参考原则,可实现生态防护技术快速合理选择。本文对边坡生态治理可起到指导作用。
边坡,生态防护,标准化设计,技术选择
Xiaohui Wu1, Yanfeng Wang1, Jiandong Chen2*
1Grid Planning and Research Center, Guangdong Power Grid Co., Ltd., Guangzhou Guangdong
2Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing Jiangsu
Received: Apr. 10th, 2021; accepted: May 11th, 2021; published: May 18th, 2021
Slope ecological protection and management is an important part of engineering construction. Influenced by climatic conditions, landform, geological conditions and other factors, how to reasonably choose slope ecological protection technology has become a difficult problem for designers. On the basis of fully expounding the principle of ecological protection, the standard design idea of slope ecological protection was put forward, and the reference principles of slope ecological protection engineering technology, vegetation selection and planting technology were expatiated from the angle of slope type, slope, vegetation selection and planting technology, which could realize the rapid and reasonable selection of ecological protection technology. This paper can play a guiding role in slope ecological management.
Keywords:Slope, Ecological Protection, Standardized Design, Technology Selection
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随着社会经济的快速发展,交通设施、水利设施、电力设施、矿产资源开发等工程的兴建以及地震和极端天气导致的滑坡、泥石流等自然灾害的发生,常造成边坡大面积裸露 [
生态边坡防护技术,美日等发达国家走在前列。美国在20世纪30~40年代开展了公路边坡植被恢复工作;50年代后,立法要求新建公路两旁必须进行绿化;80年代发明了三维网植草护坡技术 [
边坡生态防护涉及工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科,分析其防护原理时还需综合考虑区域气候条件、地形地貌、地质条件、边坡类型、生态植物结构等情况,从植被防护原理和生态防护原理两方面进行阐述。
1) 边坡植被防护原理。植被防护主要体现在植物根系的力学效应和植被系统的水文效应。① 力学效应是指植被通过根系的加固作用来提高土壤的抗剪强度,从而增强边坡浅层稳定性。根系对土的加固作用的大小主要依赖于根的强度和空间分布情况。根的强度和根系结构受植物种类和土壤条件影响。一般来说,草本植物根系直径一般小于1 mm,根系密度土壤深度的增加表现出3个显著特点,即90%的根系在0 cm~30 cm土层内,呈急剧减少趋势;约8%的根系在30 cm~70 cm土层;70 cm~150 cm土层根系最少,约占2%。草本植物根系分布特征决定其主要是加筋加固作用 [
2) 植被生态防护机理。根据土质学、植物生理学、生态学与土力学的有关原理,土壤与植被在它们形成和演化的过程中形成了一个相对整体的生态环境系统 [
设计调查是进行边坡生态防护的基础工作,对选择边坡生态防护类型至关重要。调查内容主要包括气候条件调查、地形地貌调查、地质调查和周边环境调查。
1) 气候条件调查。调查边坡附近3~5年的气象资料,统计分析降水量、气温、旱季雨季等特征。
2) 地形地貌调查。统计边坡坡度、坡高、倾向等边坡状况资料。
3) 地质调查。地质调查分为工程地质调查和水文地质调查。地质调查可依据地勘报告,并进行必要补勘,查明岩性、风化程度、地下水赋存条件等信息。
4) 周边环境调查。周边环境调查包括周边建设环境和周边植物调查。周边建设环境包括周边交通运输、建筑物和居民环境调查。周边植物调查是指对边坡周边原生乔木、灌木、草本以及藤木种类进行调查。
借鉴相关规范标准及文献资料 [
类型 | 防护形式 | 坡度 | 边坡质地 | 特点 |
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生态防护基础工程 | 三维网 | <35˚ | 砂性土、强风化岩质或混合质边坡 | 工艺简单,施工速度快,固土性能优良,经济可行。 |
土工网 | <30˚ | 土质、混合质边坡 | 工艺简单,施工速度快,固土性能优良,成本低。 | |
土工格室 | <60˚ | 土质边坡 | 植被生长环境稳定。 | |
柔性面层 | <30˚ | 土质边坡 | 土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料。通过锚固系统,可进行陡坡生态防护。 | |
三联生态防护技术 | >60˚ | 岩质边坡 | 能在保证高陡边坡稳定性的基础上进行植被恢复,但造价高,施工复杂。 |
喷附类 | 液压喷播 | <30˚ | 土质边坡 | 施工简单、速度快、均匀性强、质量好,工程造价低。 |
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化工OH液植草 | <30˚ | 土质边坡 | 施工简单、迅速,边坡防护、绿化效果好。但OH液还未能实现量化,工程造价较高。 | |
客土喷播 | <45˚ | 土质、岩质边坡 | 效果良好,应用广泛,能够改良土壤结构,实现草、灌木等植物群落合理的配比,但资金投入较大。 | |
不挂网喷混植草 | <45˚ | 岩质边坡 | 简单易行,但施工速度慢,且岩面达到完全覆盖往往需2~3年时间。 | |
挂网喷混植草 | 45˚~70˚ | 岩质边坡 | 植被生长情况较好,覆盖度较高,生长均匀、一致。 | |
TBS喷射技术 | <60˚ | 岩质边坡、混凝土坡面及浆砌片石坡 | 与传统的浆砌片石护坡技术相比,可节省投资20%~30%,抑制水土流失,护坡效果好。 | |
植生类 | 植生袋 | 45˚~70˚ | 土质边坡、风化岩石边坡或砂质边坡 | 施工简单、省工、省时、易养护,种子不易流失,护坡效果好。 |
草包技术 | <45˚ | 土质边坡或坡角<60˚岩质边坡 | 施工简单、成本低,植被生长情况理想。 | |
植被毯 | <45˚ | 劣质土坡、岩质边坡 | 工艺简单、施工和管理成本较低。 | |
栽植类 | 种草护坡 | <45˚ | 土质边坡、强风化岩质边坡 | 施工简单、造价低。但存在草籽播撒不均匀,草籽易被雨水冲走,种草成活率低的问题。 |
平铺草皮护坡 | <45˚ | 土质边坡、强风化岩质边坡 | 施工简单、造价低。但草皮易被雨水冲走,成活率低。 | |
飘台种植槽 | >60˚ | 中风化或微风化岩质边坡 | 快速绿化,对基质优化配置要求高。 | |
栽植穴植苗 | >60˚ | 岩质边坡、混凝土陡坡 | 能够为植被提供稳定的生长条件。 | |
废弃轮胎恢复植被 | >45˚ | 土质或岩质边坡 | 废物利用,加固土体,为植被生产提供条件。 | |
格式网格植草 | <30˚ | 土质或土石混合边坡 | 施工简单,外观齐整,美观大方,具有防护、绿化双重效果,工程造价适中。 | |
香根草技术 | 20˚~70˚ | 土质或破碎岩质边坡 | 生长速度快,但地上绿篱较高、缺少类似草坪的景观效果;不耐阴,不能与乔木套种。 |
表1. 边坡防护技术适用条件及特点 [
边坡绿化应充分发挥植物固土、涵养水源、绿化、造景等的优势,依据生态学和水土保持原理,根据植物不同的生物特性,选择适应边坡生存环境的搭配种类,实现节约成本、事半功倍的绿化效果以及快速修复生态的目标。常用边坡植被类型及适用范围见表2。
类型 | 特点 | 种类 | 适用范围 |
---|---|---|---|
花卉 | 美化效果好 | 种类繁多 | 与草本植物结合,多用于景观要求较高的边坡。 |
草本植物 | 植株较小,以绿化为主。 | 种类繁多 | 广泛用于边坡生态防护。 |
藤木 | 需攀附在其他物体上。 | 典型如爬山虎、葛藤、山葡萄等 | 适用于边坡的垂直绿化,可形成坡面立体绿化景观。 |
灌木 | 分枝多、分枝点低。 | 一般分为落叶灌木和常绿灌木 | 用于植被护坡时常与草本植物混合种植,可增加植被对土壤的加固能力和增加观赏性。 |
乔木 | 树形高达、主干明显、寿命长、树冠多姿。 | 一般分为落叶乔木和常绿乔木 | 遭遇大风时宜倒伏,一般不用于坡面。 |
表2. 护坡植被类型及适用范围 [
针对边坡的生存环境,生态防护物种一般应具有以下特点:耐干旱瘠薄,宜粗放管理;根系较为发达,能固土;生长迅速,枝繁叶茂;以常绿植物为主,利于有机物质积累;改良土壤能力较强,互利共生。具体选配时,应根据气候、土壤、水文等自然条件,因地制宜,合理选配植物种类或组合栽植种类以保障物种多样性。植物搭配只有适应边坡生存环境才能形成较为稳定的群落,进而达到预期防护和绿化效果。
植物种植技术主要包括场地准备、种植和植后管理三部分内容。其中,场地准备主要在于清除影响种植的障碍,如杂土剥离、土壤调质等,其直接决定了边坡生态防护实施效果;种植技术包括植被种类、植被搭配方式、种植时间、种植密度以及播种方式等的确定,应综合考虑周边植被分布、边坡构造及岩土性条件,确定种植方法;植后管理侧重植被绿化效果的可持续性,主要涉及喷水。一般来说,边坡生态防护管理属于粗放性管理,通过观察或监测检测手段发现植被退化或土壤养分不足时,可采取喷水、追肥、修剪、松土和病虫害防治等措施进行维护。
1) 充分阐述生态防护原理的基础上,提出了边坡生态防护标准化设计思路,主要包括设计调查、工程措施选择、植被选择和种植技术等内容,为设计人员快速合理选择边坡生态防护技术提供了指导。
2) 边坡生态防护应因地制宜,综合考虑区域岩土条件、实际边坡类型以及生态植物结构等情况,并充分结合工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科,研究土性、土体成分组构、岩性、岩体特征及植被选配、土壤肥力等因素对生态防护的影响,挖掘生态防护作用机理,并充分借鉴已有生态防护形式优点,发展边坡生态防护新技术,使边坡在满足稳定基本要求的基础上,具有优美、和谐的坡面生态景观。
本文受广东电网有限责任公司电力规划专题研究项目“变电站综合生态环境保护系统的标准化设计研究(项目编号031000QQ00200011)”资助。
吴小蕙,王彦峰,陈建东. 边坡生态防护技术标准化设计研究Study on Standardization Design of Slope Ecological Protection Technology[J]. 世界生态学, 2021, 10(02): 230-235. https://doi.org/10.12677/IJE.2021.102025