高速公路边坡植物群落的水土保持效应

营造何种植物群落进行高速公路边坡生态恢复,以达到保水固土、维持边坡稳定已成为高速公路边坡生态恢复亟待解决的问题。在思小高速公路边坡进行的生态恢复试验结果表明:林冠层、灌草层、枯枝落叶层均有保水固土和维持坡面稳定的作用,且乔木、灌木和草本植物在整个植物群落中均有不可替代的作用。草本植物早期生长快,对防止初期的土壤侵蚀、减少水土流失效果好;豆科灌木植物具有固氮作用,改良土壤效果好,乡土灌木适应性强,能促进群落顺向演替;乔木可防风固沙、保持水土、维持边坡的稳固,对边坡生态恢复的作用明显。乔灌草群落保持水土的能力要强于灌草群落和草本植物群落,故在高速公路边坡的生态恢复中,应营造合理的乔灌草植物群落。     

门头沟山区矿产废弃地及公路边坡植被恢复技术适应性研究

对在北京市门头沟区典型矿产废弃地和裸露公路边坡实施的8种植被恢复技术的效果进行了调查与分析,结果表明:对潭柘寺及妙峰山石灰窑废弃地进行的人工景观修复效果最佳,植被覆盖度达85%以上,美景度达优级,居民满意度最高;付家台公路上边坡绿化笼砖裸岩生态修复技术和黄土台无土碎石边坡创新生态修复技术的植被恢复效果也较好,冲蚀量及入渗速率都有明显的改善,但无土碎石边坡植被恢复中,容器苗修复技术存在着植株成活率较低的问题;百花山景区公路沿线采用客土移栽修复技术植被恢复效果显著,但这种技术对土质及坡度都有较高的要求,具有一定的局限性;植生袋及保育棒修复技术虽然植被盖度较高,但所用植株较低、绿期短,且存在建设成本较高的问题;挂网喷播修复技术具有较大的局限性,在坡角大于50°时,由于土壤冲蚀量大,坡面挂不住土层,所以植株无法正常生长,而在坡角小于50°时,一般无需使用这种技术,因为它的建设成本及维护成本较高。     

北京市门头沟区石灰窑遗址及公路边坡裸露地表植被修复模式的生态评价

研究对北京市门头沟区石灰窑废弃地及公路边坡裸露地表8种生态修复模式中的植被生态学特征及生态恢复效果进行了调查评价。结果表明：石灰窑遗址人工景观再建模式、框格＋植被模式及无土碎石挡土墙灌浆模式修复效果较好,容器苗修复模式和挂网喷播模式效果最差。8种生态修复模式中,植被物种丰富度以客土移栽模式最高（29±1.15）,石灰窑人工景观再建模式次之（23.6±2.02）,保育棒模式最低（7±1.1）;植被盖度以石灰窑人工景观再建模式（88.3%）和框格＋植被模式（87%）最高,植生袋模式和挂网喷播模式最低,分别为48%和32%;植被高度以客土移栽模式最高（546.3cm）,人工景观模式次之（316cm）;挂网喷播和植生袋最低,分别为44.97cm和54.13cm。综合评价结果认为,石灰窑人工景观再建、框格＋植被和挡土墙灌浆模式是门头沟区石灰窑及公路边坡裸露地表生态恢复较适合的修复模式。     

湖口县长江岸线边坡生态修复

以湖口县长江岸线3段山体边坡生态修复项目为例,依据前期本底资源调查,对边坡特征、受损情况,以及土壤、植被现状进行针对性的诊断分析,探讨边坡生态修复措施的选择及植物群落的构建。结果表明：在边坡生态修复设计中,可采用分级削坡、设置坡面平台,来消除坡面地质灾害隐患,稳定边坡;坡底可采用生态型绿化景观堆坡,形成缓冲区,营造自然景观;为保证植物的生长,坡面可采用挂网客土喷播+局部柔性防护网,局部凹陷缓坡区可设置鱼鳞坑等;在植物种选择上,考虑植物群落的稳定、可持续生长、结构多样性的同时,应兼顾景观需求。     

不同人工植物配置对排土场边坡水土流失的影响

[目的]揭示人工植被配置对露天矿排土场边坡水土流失的影响,为半干旱地区露天矿区排土场边坡水土流失控制提供依据。[方法]以不同植物配置和对照(未治理)边坡为研究区,于2014年和2015年的5—10月,对边坡径流和土壤侵蚀量与降雨量的关系进行了统计学分析。[结果](1)控制坡面径流。乔灌草和灌草配置是较好选择,其坡面径流仅为对照的42.9%和52.6%,二者无显著性差异。(2)控制边坡土壤侵蚀。3种植物配置措施都与对照区存在显著性差异,其土壤侵蚀量仅为对照区的2.3%~6.7%。日降雨量与坡面径流和土壤侵蚀量之间都存在显著线性关系。[结论]不同植被配置对边坡侵蚀控制优于径流深,与对照区相比侵蚀量减少93%以上,而径流深仅减少了28%~57%。     

模拟降雨条件下角砾和圆砾对陡峭路堑边坡产流产沙的影响

[目的]研究角砾和圆砾对陡峭工程边坡入渗、产流、产沙以及水动力学特征,为青藏高原地区工程边坡土壤侵蚀预测模型与水土保持工作提供一定的理论支撑。[方法]基于青藏高原地区派墨农村公路沿线气候特征及其土质路堑边坡形态和物质组成特征,通过室内人工降雨模拟试验,研究了在强降雨(120 mm/h),大坡度(50°),3种砾石含量(30%,40%,50%)条件下圆砾和角砾坡面宏观侵蚀特征和产流产沙规律。[结果]圆砾坡面平均入渗率高于角砾坡面,平均产流率低于角砾坡面,初始产流时间明显晚于角砾坡面;圆砾和角砾坡面水流流态均属于层流,流型均为急流,圆砾坡面的径流剪切力、径流功率、雷诺数略小于角砾坡面,但弗劳德数远大于角砾坡面,流速大于角砾坡面,阻力系数小于角砾坡面,径流挟沙能力更强;圆砾坡面稳定产沙率约为角砾坡面的2倍,总产沙量比角砾坡面高出约20%。[结论]卵砾石表面光滑,与土壤间贴合不够紧密,形状更容易引起局部湍流,在强降雨条件下,陡峻冲洪积路堑边坡坡面易发育以卵砾石为中心,遍布坡面的环形小细沟,细沟发育数量和产沙量都将大于以棱角状碎块石组成的崩坡积路堑边坡。     

公路边坡绿化覆盖物水土保持效果试验研究

公路施工过程中产生大面积裸坡,植物无法迅速生长,土壤流失量也特别大,铺设覆盖物是一种有效而廉价的保持水土的方法。为了研究不同覆盖物在坡面的水土保持效果,该文基于自制的室内人工模拟降雨器,在对其进行标定后,对已覆盖无纺布、遮阳网或草帘子的正在进行绿化喷播施工的模拟公路边坡进行人工模拟降雨试验,对3种覆盖物在公路边坡的水土保持效果进行了详细描述。3种覆盖物下坡面的径流量、径流系数、泥沙浓度以及产沙量均明显(P=0)小于裸坡的,说明无纺布、遮阳网和草帘子均可以有效的减少公路边坡喷播绿化过程中的水土流失。其中,草帘子覆盖下坡面的径流量(1.9mL/s)比裸坡减小69.9%,径流系数(6.4%)比裸坡减小14.9%,坡面产沙量(1.5g/m2)仅为裸坡的3.4%,且远小于无纺布和遮阳网覆盖下的,说明草帘子对公路边坡的水土保持效果较好。该文为公路边坡绿化施工中覆盖物的水土保持效果提供理论依据,为覆盖物的选择提供科学参考。     

边坡生态修复中植物群落类型设计方法研究

边坡生态修复的最终目的是建立健康稳定的植物群落,这就要求根据不同的生态修复方法和植物群落的演替规律,对目标植物群落进行合理的设计。根据恢复生态学基本原理和研究团队多年的生态修复工程实践,在对边坡植物群落演替规律进行研究的基础上,对目标植物群落类型进行分类,总结了其设计原则,同时深入研究了公路(铁路)边坡、矿山废弃地、滨水岸坡等典型边坡的植物群落类型设计方法。     

寒旱环境黄土区植物护坡原位模拟降雨试验研究

在自建试验区内为研究植物护坡水文效应,本项研究采用野外模拟降雨试验的方法,分别对种植柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii Kom.）、霸王（Zygophyllum xanthoxylon Bunge Maxim.）2种灌木植物边坡和种植垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）、细茎冰草（Agropyron trachycaulum Linn. Gaertn.）2种草本植物边坡,以及作为对照组未种植植物的裸坡开展相同试验条件的模拟降雨试验。试验结果表明,在相同试验条件下裸坡的稳定径流量和泥沙量均相对较大其值为450.0～475.0 ml/min,8.28～8.36 g/min;种植霸王、柠条锦鸡儿边坡稳定径流量和泥沙量为307.0～355.5 ml/min,3.12～4.07 g/min;种植细茎冰草边坡、垂穗披碱草边坡稳定径流量和泥沙量为24.0～41.3 ml/min,1.52～2.40 g/min,该试验结果说明了坡面产生的稳定径流量和稳定泥沙量与边坡的覆盖度之间呈负相关关系以外,还进一步反映出种植草本植物的边坡其坡面产生的稳定径流量、泥沙量则显著小于种植灌木植物边坡,即种植灌木边坡其坡面产生稳定径流量、泥沙量分别是种植草本边坡的1.338～1.466倍、2.054～2.654倍;裸坡坡面以下0—20 cm处及坡面以下20—40 cm处含水率增幅分别为38.94%,11.08%;种植柠条锦鸡儿、霸王边坡坡面以下相同深度处的a层、b层含水率增幅为42.24%～44.19%,10.63%～11.76%,种植垂穗披碱草、细茎冰草边坡坡面以下相同深度处的a层、b层含水率增幅为47.27%～48.11%,13.98%～14.74%,坡面以下40—60 cm处的（c层）含水率变化相对不显著,表明在边坡种植的草本和灌木植物,在降雨坡面雨水入渗的过程中,阻止和减少了坡面径流的形成,同时亦反映出生长草本植物的边坡其阻止和减少坡面径流形成的作用相对显著于灌木植物;裸坡的径流系数为63.40%,种植柠条锦鸡儿和霸王边坡径流系数则分别为18.00%和20.33%,细茎冰草和垂穗披碱草径流系数分别为6.57%和1.71%,草本植物边坡径流系数相对最小,反映出草本植物其抵挡坡面雨水冲刷和侵蚀以及抑制地表径流作用等方面较灌木植物显著。     

高速公路植物措施保土效益初探——以云南省安宁至楚雄段为例

以云南省安宁至楚雄段高速公路为对象,初步研究该段公路边坡和弃土场的水土流失现状和植物防治措施种类及其布局.结果表明在公路边坡宜采用草灌混播方式,弃土场则在削坡开级和修建挡渣墙的前提下,种植坡柳或迎春花.通过在典型地段采用综合调查获取的数据分析研究,植物盖度在70%以上的公路边坡,基本上无鳞片状面蚀发生.在弃土场,由于坡面与堆渣体植被退化严重,发生不同程度的面蚀与沟蚀.经现场量测,其土壤侵蚀量为8090.4 t/km2(3 a时间),土壤侵蚀模数为2 696.8 t/(km2·a).高速公路两侧采取植物措施后既可防治水土流失,又可美化道路环境,保障行车安全.     

黄土丘陵区边坡开挖对土壤抗蚀性影响

针对黄土高原高质量发展过程中为扩展农业等经济用地,大量边坡开挖工程对坡面土壤抗蚀能力影响等问题,以延安市羊圈沟流域内开挖坡面为对象,未开挖坡面为对照,通过野外采样与室内分析,研究了开挖坡面土壤抗蚀能力时空变化特征。结果表明:(1)在开挖率为7%的坡面,土壤团聚体平均重量直径(MWD)和有机碳含量随坡位的降低,开挖坡面呈先增大后减小趋势,对照坡面为逐渐增大趋势; 其中开挖坡面MWD在坡下区、开挖区相较于坡中区分别降低6%～8%和58%～73%; 土壤有机碳含量在坡下区0—80 cm土层内显著降低8%～41%,开挖区0—40 cm内显著降低10%～39%;(2)土壤可蚀性K_S值随坡位的降低,开挖坡面呈先减小后增大趋势,对照坡面为逐渐减小趋势,坡下区和开挖区相较于坡中区分别增大4.8%～5.0%,65.0%～109.7%;(3)坡面土壤可蚀性K_S值随开挖率的增大而增大,与有机碳含量相关性随开挖率增加而降低,开挖率为7%的坡面,坡下区土壤抗蚀能力年变化呈显著降低趋势。因此开挖坡面在后期边坡防护过程中不仅应加强开挖区稳定性的防护,还应注重坡面开挖区上部各坡位土壤侵蚀风险的降低。研究结果为边坡开挖工程设计及安全防护提供了科学指导和理论支撑。     

微地形改造对天山南麓寒旱矿区土壤水分动态的影响

[目的] 明确微地形改造对（0—50 cm）土壤水分时空动态影响的变化规律,为天山南麓寒旱矿区的土地复垦及生态系统重建提供科学依据和理论支撑。[方法] 以拜城润华煤矿区覆土平台和边坡改造后的微地形为试验对象,监测了2022年5—11月的土壤水分,并进行对比试验分析。[结果] 平台集水坡面和蓄水沟改造土壤含水率分别比对照提高了37.03%和25.85%,提升效果表现为：集水坡面>蓄水沟;蓄水沟和集水坡面改造方式提高了土壤水分的时间稳定性,其作用效果表现为：蓄水沟>集水坡面。边坡反坡梯田和鱼鳞坑改造土壤含水率分别提高了6.48%和13.22%,提升效果表现为：鱼鳞坑>反坡梯田;鱼鳞坑改造方式提高了土壤水分的时间稳定性,反坡梯田改造方式降低了土壤水分的时间稳定性。[结论] 在平台和边坡2种地形条件下,集水坡面改造更有利于受损矿区平台生态治理,鱼鳞坑改造更有利于受损矿区边坡生态治理。     

坡面和坡向对遂渝铁路岩石边坡创面人工土壤植被恢复的影响

针对采用客土喷播人工土壤进行植被恢复的铁路边坡,对铁路边坡岩石创面人工土壤植被的盖度、高度、根深、根幅、地上生物量、地下生物量和多样性指数在不同坡位、坡向的空间变异性进行了观测研究.结果表明,铁路边坡植被盖度在不同坡位之间存在明显差异,表现为坡下(87%)>坡上(31%)>坡中(19%).铁路边坡坡位对植被的盖度、高度、Pielou均匀度指数有显著影响,但对根深、根幅、地上生物量、地下生物量、Marglef丰富度指数和Simpson多样性指数的影响不显著.铁路边坡坡向对植物群落的Pielou均匀度指数有显著影响,表现为西坡>北坡>南坡>东坡,但对Simpson多样性指数、Marglef丰富度指数以及植被的盖度、高度、平均根深、根幅、地上生物量、地下生物量的影响均不显著.     

开发建设项目挖方坡面冻融侵蚀监测调查与评价--以白山热电有限责任公司新建工程水土保持监测为例

冻融侵蚀对北方地区来说一直是一个重要的研究课题,但也是一个容易被忽视的对象。对开发建设项目来说,冬季由于施工停止,阶段扰动量小,降水以降雪为主,没有地表径流,往往认为不存在水土流失。在冬季主要针对挖方坡面和填方坡面进行了测钎侵蚀量定点监测,该季节产生了较为严重的冻融侵蚀,但较大的危害主要存在于挖方边坡和填方边坡,对较为平整的厂区影响比较小（影响小旨在说危害小,并不代表侵蚀量小）。开发建设项目冬季冻融侵蚀,虽然在代表性上较差,但在局部点上仍然说明了一定的问题。     

公路石质边坡喷播绿化植被的降雨、灌溉水分分配特征

为提高边坡水分利用效率,通过客土喷播的方式人工模拟公路石质边坡,观测坡体表面土壤裂隙发育情况及地表径流、底层渗漏及土壤储存等水分分配过程,分析灌溉及降雨条件下的坡面水分分配特征。结果表明:坡体表面形成的土壤裂隙分布不均匀,呈现由坡顶至坡底逐渐减少的趋势,且阳坡不同坡位的裂隙总面积均大于阴坡;不同坡向坡体灌溉水分分配特征存在一定差异,阳坡0.02%的水分通过坡上植被蒸散消耗,7.00%的灌溉用水沿着坡面运动形成地表径流,10.00%的灌溉水分转化为底层渗漏量,53.00%的灌溉水分被土壤储存;阴坡植物蒸散、地表径流、底层渗漏及土壤储存水分的比例分别为0.01%,35.00%,0.25%和39.00%;随着植被覆盖度的增加,灌溉产生的地表径流减少,土壤储存水分增大;降雨强度对坡面水分分配特征具有显著影响,在小雨强条件下,约95.00%的降雨被土壤储存,底层渗漏量、地表径流分别在中雨强及大雨强条件下达到最大值;在不同雨强下,阴坡的地表径流是阳坡的1.1~3.0倍,阳坡的底层渗漏量大于阴坡且阳坡较阴坡具有更高的水分利用效率。该结果可为公路边坡植被恢复过程中水分的有效利用提供依据。     

华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征

以京承高速公路（三期）边坡常见植物为研究对象,通过全挖法,调查研究华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征。结果表明：1）木本植物根系的总根长和总干质量远远大于草本植物;2）在不同土层,随着地下深度的加深,木本植物的根长和根干质量所占比例逐渐降低,而草本植物沙打旺和紫花苜蓿的则逐渐升高,草本植物高羊茅的根系集中分布在垂直坡面的地下10cm范围内;3）植物总根长的比较结果为胡枝子〉刺槐〉紫穗槐,高羊茅〉沙打旺〉紫花苜蓿;木本植物刺槐和紫穗槐以粗根的根长比例最大,胡枝子细根的根长比例最大,草本植物紫花苜蓿和沙打旺粗根的根长比例最大,高羊茅细根的根长比例最大;4）随着地下深度的加深,刺槐、紫穗槐、紫花苜蓿和沙打旺的主根与边坡夹角逐渐变小,最终贴着岩面顺势向下生长,遇到岩面后会改变其生长方向或扎入岩缝生长;5）高羊茅须根与边坡的夹角约为10°,基本为沿着坡面向下生长,胡枝子无明显主根,地下分布深度较浅,以茎干为中心向坡面四周延伸。     

道路边坡土壤水分空间变异性研究

以20世纪50年代修建成昆铁路时形成的路堑边坡为对象,对道路边坡土壤水分在不同坡度、坡长、坡位的空间变异性进行观测研究。结果表明:道路边坡土壤水分随着坡度的增大呈现先增大再减小的变化趋势,在同一坡面不同坡位上的土壤含水量表现为坡下>坡中>坡上。道路边坡土壤水分随着坡长的增长而减小,最短的10m坡长土壤含水量为23.27%,而最长的40m坡长土壤含水量为21.78%,最短坡长比最长坡长的土壤含水量增加了6.84%。     

降雨和植被覆盖对铁路路基边坡土壤侵蚀的影响

[目的] 探究不同植被覆盖对边坡径流泥沙的削减作用,为改善道路路基边坡的植被配置,减少公路边坡的水土流失量提供科学参考。[方法] 选取江苏省南通市境内在建的南京市—启东市铁路路基为研究对象。利用坡面观测小区,选取观测期内不同降雨强度（15,28,40,63,82 mm/h）的自然降雨条件,对3种植被覆盖（灌草坡面、植草坡面和裸坡坡面）的坡面产流与产沙进行分析,揭示植被覆盖对径流和泥沙的拦蓄作用。[结果] 降雨强度对初始产流时间影响显著（p<0.05）,3种植被覆盖的初始产流时间随降雨强度的增加逐渐减少,植草坡面和草灌结合坡面相比裸坡坡面对初始产流时间的延缓作用显著。随着降雨强度的增加,3种下垫面坡面径流量均呈增大的趋势,植草和草灌结合坡面相比裸坡坡面有较好的削减坡面径流作用。试验条件下,草灌结合坡面削减率在54.20%～63.68%,植草坡面削减率在38.59%～55.37%。随着降雨强度的增加,裸露坡面所产生的泥沙量呈指数型递增,在降雨强度大于63 mm后尤为明显,由662.66 g （15 mm/h）陡增至2 002.95（82 mm/h）。植草和草灌结合坡面随降雨强度的增大产沙量增加不明显,泥沙产生量在0.9～4.9 g。[结论] 路基边坡产流产沙随着降雨强度的增大而增加,降雨对坡面产流产沙影响显著;植草坡面和草灌结合坡面相比裸坡坡面有非常明显的减少土壤侵蚀的效果。     

韶赣高速红砂岩边坡草灌混播防护技术研究

为研究草灌混播技术在红砂岩边坡防护工程中的生态防护效果与施工工艺,选取韶赣高速典型红砂岩边坡4个路段,采用样地记录法对不同草灌配比路段的物种组成,灌木植物的数量、高度、频度等指标进行了调查.通过研究样地植物群落的相对多度、相对高度、相对频度、重要值等指标探讨了试验区植物群落组成与群落特征,并进一步通过各种多样性指标研究试验区植物数量特征及生态学特征.研究结果表明,草灌结合对土壤贫瘠、易风化、易冲刷红砂岩地带具有更强的适应性;豆科植物能通过根瘤固氮作用在坡面贫瘠土壤正常生长,对韶赣高速红砂岩边坡的植被生态恢复起到重要作用;一定配比的本地乡土灌木、豆科植物和少量草种等组成的多物种组合可有效构建较为稳定的红砂岩边坡植物群落,防护效果良好.     

岩溶区煤矿工程堆积体边坡细沟发育及其水沙关系研究

重力作用对坡面径流泥沙和细沟发育具有重要影响。以煤矿工程堆积体为研究对象,采用野外实地放水冲刷法研究不同坡度条件下,重力作用对工程堆积体边坡产流产沙细沟发育形态的影响。结果表明:(1)工程堆积体坡面侵蚀过程分为面蚀(产流3 min内)和细沟侵蚀阶段,其中细沟侵蚀存在扩张(产流3～24 min)、过渡(产流24～30 min)和稳定(产流30 min后)3个发展过程,细沟最快出现为4s、最慢为97s,二者出现时间约相差24倍。(2)重力作用是影响工程堆积体边坡产流产沙及其波动性变化的重要原因,对工程堆积体边坡总产沙量贡献在17.41%以上,最高可达99.60%;初步判定,重力作用对边坡细沟发育影响作用明显的临界径流条件为20 L·min~(-1),临界坡度条件为35°。(3)重力作用造成工程堆积体边坡细沟由短向长、由浅向深、由窄向宽发展,坡面细沟沟宽在7.89～19.73 cm之间,沟深在2.17～6.73 cm之间,宽深比在2.12～4.36之间,细沟密度在1.35～3.00m·m~(-2)之间;径流作用主导细沟深度发育,而重力作用主导细沟宽度发育;边坡细沟密度随放水流量及坡度增加呈先增大后减小的趋势。研究结果对于正确认识煤矿工程堆积体边坡产流产沙特征、影响因素及土壤侵蚀量测算具有重要参考意义。