岩石边坡植被护坡研究中的关键问题

近年来,岩石边坡植被护坡技术在理论、方法与应用诸方面取得了长足的发展。作为一门多学科交叉的工程应用技术,岩石边坡植被护坡是一项复杂的系统工程,其发展面临着许多新的问题和新的挑战。基于岩石边坡植被护坡研究现状,结合岩土工程学、恢复生态学及景观生态学中的基本原理,本文从工程原理与实践两方面提出岩石边坡植被护坡研究中的关键问题,以促进该技术途径的发展与完善。     

水利工程边坡生态防护技术研究

传统边坡防护技术主要有浆砌块石护坡、护面墙、干砌块石护坡、三合土灰浆抹面护坡、勾缝和灌浆、捶面防护、喷射混凝土及喷锚支护等,这些技术只注重其工程功能,自然植被都难以恢复,对于环境保护和生态平衡都产生不利影响;在岩土容易风化、侵蚀破坏、降雨强度高的区域,工程材料与边坡岩、土体的结合强度很难得到保证,达不到防护效果和目的。边坡生态防护技术可以取代传统的防护技术,是解决边坡稳定,保持水土,绿化美化环境的最佳途径,既保护了生态环境又改善了边坡景观。但此方法也存在简单的植被组合生态适应性不太理想的问题,今后应充分利用植被护坡多学科交叉的特点,将植被护坡和传统护坡有机结合起来,深入发掘各类植被自身的特性,充分发挥其自身的生态恢复能力,把植被护坡的设计、施工进一步规范起来,使之标准化,让其产生更好的生态、经济和社会效应。     

植被护坡研究进展与展望

在回顾国内外植被护坡发展简史的基础上,总结了植被护坡的功能,详细介绍了植被护坡机理的研究进展。从植物的截留降水、削弱溅蚀和抑制地表径流等方面分析了植被护坡的水文效应,并从植物单根抗拉强度、根-土相互作用、根-土复合体及边坡稳定分析等方面分析了植物护坡的力学效应,最后探讨了植被护坡的发展方向。     

石头口门水库饮用水水源地生态风险评价

生态护坡是目前国内高速公路边坡防护常用的方法之一。但是,目前对坡面植被恢复效果的评价却没有统一公认的标准。结合国内外已有研究成果,通过调查研究,建立了边坡生态护坡工程效果评价指标体系;该指标体系以土壤—植被系统质量和景观质量为构建主体,并在大类指标内又划分出各自的具有可操作性的亚类指标。评价标准将工程效果分为优、良、中、差4个等级,这些指标较为合理地反映了系统结构与功能的特征与本质。最后结合层次分析法与模糊综合评判方法,将该指标体系用于赤峰—通辽高速公路岩石边坡生态护坡工程不同标段的1个工程边坡效果的应用评价中,评价结果与实际观察情况相吻合,说明该指标体系能比较客观地反映工程效果状况及系统功能的持续能力,具有较强的适用性和可操作性。     

我国道路边坡治理现状及其对策

我国道路边坡治理现状主要表现为:边坡绿化以草本植物为主,生态护坡的效果欠佳;边坡设计治理措施简单,自然环境的破坏严重;边坡植被恢复水平较低,生态绿化的任务艰巨。针对我国道路边坡治理现状所采取的主要对策是:边坡设计施工要以边坡稳定性和保护环境生态为前提;提高土壤植被系统的生态护坡效应;合理选择与搭配生物护坡工程的植物物种。     

基于熵权与相对熵排序法的护坡植被系统优选

[目的]构建一个科学合理的护坡植被系统稳定性评价模型对备选护坡植被系统的稳定性进行评价,为边坡生态重建方案的选取提供参考依据。[方法]运用分层递阶的分析方法,综合边坡和植被两方面主要因素,选取岩石质量指标、岩体完整性系数、群落覆盖度、景观优美度等重要指标,构建了护坡植被系统稳定性评价指标体系。然后,运用信息熵法对各评价指标进行赋权并运用相对熵排序法计算备选方案相对贴近度,从而构建了基于熵权与相对熵排序法的护坡植被系统优选模型。最后,运用该模型对某山区高速公路边坡生态恢复建设中的4种备选用的护坡植被系统进行评价。[结果]4种备选用植被系统的优越度分别为1.90%,5.37%,2.98%和99.99%,第4种护坡植被系统[3种植物混种,其中白三叶∶狗牙根=1∶3,且草本植物∶灌木植物(多花木兰)=1∶5]最优,该优选结果与基于模糊物元法的优选结果以及工程实践结果相一致。[结论]该模型有效可行,可以用于指导工程实践。     

中国岩质边坡植被护坡技术研究进展

高速公路建设等活动产生了大量的裸露岩质边坡。随着环保观念的逐渐普及和增强,人们对生态环境保护的要求越来越高,岩质边坡植被护坡技术已成为了工程建设技术的一个重要组成部分,并已取得了很多研究成果。首先分析了岩质边坡植被恢复的特点,然后从植被护坡技术应用、植物的选择和配置、生态基材的配比和特性、植被护坡机制和植被恢复效果评价5个方面对中国岩质边坡植被护坡技术的研究进行总结和概述,在此基础上,从特殊生境条件下的高陡岩质边坡植被护坡技术研发、岩质坡面-基材-根系的相互作用机理及整体力学稳定性、植被恢复效果评价长效机制和基于气候、地理环境等因子的岩质边坡植被护坡技术标准的编制4个方面,提出了该领域有待深入研究的问题及未来的发展趋势。     

坡面植被恢复过程中植被与土壤特征评价

为了加快建设工程损毁立地植被群落正向演替,探究土壤特性与植被生长效果的响应关系,选取北京市延庆县上辛庄水土保持科技示范园20个典型绿化护坡小区为评价单元,运用主成分分析及聚类分析法在求得各护坡小区综合评价得分的基础上,将20个护坡小区划分为3类。采用Margalef指数、Pielou指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数评价了3类护坡小区植被群落年际分异特征,并构建了5种模式的植被-土壤环境耦合度及其预测模型。结果表明:1)坡面植被恢复过程中以土质边坡为主的护坡小区植被恢复效果普遍优于岩质边坡组成的护坡小区。2)随着年份的增加,3类护坡小区物种多样性指数增大,变异系数减小,植被演替愈加剧烈。3)植被恢复5a后,植被-土壤耦合协调程度不是十分理想,以土质边坡为主的护坡小区处于中级协调发展阶段,岩质边坡组成的护坡小区仅处于初级协调发展阶段。该研究可为建设工程损毁立地边坡植被恢复提供参考依据。     

Evaluation of vegetation and soil characteristics during slope vegetation recovery procedure

为了加快建设工程损毁立地植被群落正向演替,探究土壤特性与植被生长效果的响应关系,选取北京市延庆县上辛庄水土保持科技示范园20个典型绿化护坡小区为评价单元,运用主成分分析及聚类分析法在求得各护坡小区综合评价得分的基础上,将20个护坡小区划分为3类。采用Margalef指数、Pielou指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数评价了3类护坡小区植被群落年际分异特征,并构建了5种模式的植被-土壤环境耦合度及其预测模型。结果表明：1）坡面植被恢复过程中以土质边坡为主的护坡小区植被恢复效果普遍优于岩质边坡组成的护坡小区。2）随着年份的增加,3类护坡小区物种多样性指数增大,变异系数减小,植被演替愈加剧烈。3）植被恢复5 a后,植被-土壤耦合协调程度不是十分理想,以土质边坡为主的护坡小区处于中级协调发展阶段,岩质边坡组成的护坡小区仅处于初级协调发展阶段。该研究可为建设工程损毁立地边坡植被恢复提供参考依据。     

高速公路不同边坡类型对植被恢复的影响

为了解不同护坡模式下边坡防护工程建设初期植被恢复状况,依托北京西六环现有边坡工程,采用系统聚类方法,将12段边坡划分为六棱砖与厚层基材喷播植草2类护坡模式,分析不同模式坡位、坡长、坡向和地形条件对植被恢复的影响。结果表明:1)以厚层基质喷播植草模式为主的Ⅱ类边坡植被恢复效果优于以六棱砖护坡模式为主的Ⅰ类边坡;2)随着演替进程的发展,建植初期植被表现出一定的年际变化规律,2011年植被恢复效果较2010年差;3)坡位、坡长和坡向的不同使植被群落组成存在一定的差异性,Ⅰ类边坡中部植被生长较好,Ⅱ类边坡下部植被恢复效果好,坡长较长的阴向边坡更利于植被恢复;4)六棱砖护坡模式更适宜在山岭重丘区应用,而厚层基质喷播植草护坡模式更适用于平原微丘区。     

安楚高速公路禄丰段边坡生态防护技术

高速公路的修建大大促进了我国经济的发展,但是也带来严重的环境问题。在西南山区,产生了大量高陡边坡,而对边坡的生态防护技术的研究就成了重点。介绍了安楚高速公路禄丰段边坡特点、地形地貌、气候、地质环境,并以试验段为例阐述了边坡生态防护植物措施的思想,重点突出地方野生物种的筛选与利用,实现边坡快速灌木化的理念,详尽介绍了客土喷播的施工工艺及技术流程。     

黄土区不同地类景观功能的综合评价方法

 为找到一种黄土区不同地类景观功能的综合评价方法,在蔡家川流域利用LFA方法(Landscape Function A-nalysis)对10种地类150块样地进行了调查、评价,共布设样线4 400多m。结果表明:LFA方法能够应用于植被斑块作用和样地土壤性能的评价;基于该方法,通过加权求和得到的景观功能值,能够综合反映植被斑块作用的大小和样地土壤性能的优劣;土地利用类型和坡度对景观功能有显著影响。通过多元线性回归,引入土地利用类型和坡度这2个变量能够得到计算样地景观功能值的方程,且所得回归方程结构较合理,计算精度较高,可以用于黄土区不同地类景观功能的综合评价。     

特大暴雨对京承高速公路边坡防护工程的影响及其对策

为了解决2011年和2012年北京2场强暴雨期间京承三期高速公路道路边坡出现的滑坡问题,对道路边坡26处滑坡处进行实地调查,同时分析暴雨中出现边坡滑坡的原因和发生机制.结果表明：京承高速公路边坡出现滑坡主要存在边坡植被层滑坡、六棱花饰护坡冲毁、坡顶垮塌和坡体滑动等7方面问题.在此基础上,提出了完善坡体内外的截排水系统、避免形成大面积汇流、挂网绿化应对植被层与坡面之间加固等几方面对策和建议,可为今后边坡防护设计和暴雨条件下边坡滑坡应急处理提供依据和参考.     

西鄂尔多斯高原植被与环境间的关系研究

 鄂尔多斯高原是一个极端受损的生态系统,为避免其再度恶化,需采取紧迫措施。利用典型对应分析(CCA)方法,在地理信息系统(GIS)的支持下,以乌海市为例,用景观指数对植被分布与环境因子之间的关系进行研究。结果表明,乌海市植被分布与环境因子有着极其紧密的联系,地貌、土壤这类环境因子对植被分布的影响要大于海拔、坡度这类大尺度的环境因素;因此,用GIS结合CCA对植被与环境关系的研究是有效的,对采取更有效的措施保护生态系统有所帮助。     

黄土丘陵区退耕坡面草地恢复与土壤物理性质空间分异特征

为了解地形对草地恢复与土壤物理性质的影响以及草地恢复与土壤物理性质之间的影响机制,因地制宜为当地生态恢复提供科学依据。选择吴起县枣庄沟小流域为研究区,对退耕坡面不同坡位草地恢复与土壤物理性质分异特征进行研究。从峁顶到沟底设置8个采样位置,在4面坡共布设128个采样点进行植被调查和土样采集,将0—40 cm土壤分0—10,10—20,20—40 cm 3层进行土壤物理性质测定,并分析其与植被分布的相关关系。结果表明:不同坡位植被分布与土壤物理性质均表现出沟缘线以上的下坡位较优,沟缘线以下的陡沟坡较差的趋势;植被恢复对土壤团聚体有明显改善作用,但对其与土壤物理性质的改善主要集中在0—20 cm表层土壤,对20—40 cm土壤影响较弱;坡度对植被盖度与土壤容重、孔隙度和饱和持水量影响显著且具有极显著相关性,但对团聚体与颗粒组成无显著影响;植被恢复对土壤颗粒组成改善效果缓慢,若土壤颗粒组成被破坏,短期内很难恢复。     

植物根系固坡效应模拟及稳定性数值分析

随着生态环境保护的要求日益提高,植物护坡工程的理论和实践研究得到了发展。由于植物根系及其分布的随机性和复杂性,根土相互作用机理以及根系固坡的定量化研究工作还很不深入。本文对根系固土力学机制和根土复合介质抗剪强度模型进行了评述,将根系对土体的强度贡献以“表观凝聚力”表示,采用数值方法对植物根系固坡效应及其稳定性进行了分析,考虑根系强度增量以及护坡深度,在多种情况下进行了边坡整体安全系数计算。分析结果可为植物根系的力学效应评判、护坡植物的选取,以及其优化布设等纵深研究方面提供了理论基础。     

Holocene landscape evolution of a nivation hollow on Gassan volcano,northern Japan

This paper describes the results of detailed surveys for the landscape systems (landforms, vegetation, topsoils and snow cover duration) of a nivation hollow in northern Japan and discusses their evolution in the Holocene epoch. The nivation hollow studied consists of three concentric zones whose landscapes and historical development are different. The outermost zone where snow disappears early is covered with dwarfed trees, Sasa kurilensis (subalpine bamboo) thicket and snowbed grasses. Fossil solifluction lobes and drainage channels are common. In this zone, slope stabilization and vegetation establishment (penetration and settlement of vegetation on slopes) followed by pedogenesis occurred after 12,350 cal BP. In the middle zone, slopes are mostly covered with snowbed plants, and turf-banked terraces and minor slumps are observed. This zone experienced slope stabilization and vegetation establishment followed by pedogenesis after 4870 cal BP. The innermost zone overlaps with the snow-induced bare ground in the centre of the nivation hollow basin. Active geomorphic processes operate here and traces of surficial wash and rills are abundant. Humic soils are not present in this zone. These differences in landscape development of the nivation hollow may reflect the temporal changes in the timings of snow disappearance associated with the Holocene climatic variabilities.