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。     

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。     

植被护坡现状与展望

阐述了植被护坡的功能和发展历史。指出随着社会经济的发展,植被护坡的功能已从单纯的护坡转向护坡与景观改善并举,并且在有些情况下,以景观改善为主要目的。介绍了目前植被护坡在土质边坡、岩质边坡和水体边坡应用的主要类型与优劣,提出植被护坡存在的问题和植被护坡的发展方向。     

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。     

三维植被网技术的护坡机理及应用

三维植被网护坡技术综合土工网和植物护坡的优点 ,可有效地解决岩质边坡、高陡边坡防护问题。应用实例表明 ,三维植被网护坡对边坡的稳定极为有利 ,防护效果非常好     

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。     

湿喷植被混凝土生态护坡技术在水渠边坡工程中的应用

[目的]验证湿喷植被混凝土生态护坡技术的先进性与实用性,为工程边坡生态防护提供参考。[方法]将湿喷植被混凝土生态护坡技术应用于湖北省鄂州市花马湖水系连通渠护坡工程,现场观测了护坡和水土保持效果、植物盖度、植株密度、植物平均高度以及物种多样性指标。[结果]湿喷植被混凝土生态护坡技术能促使边坡稳定。所用基材能较好地附着于坡面,未出现冲沟和滑塌,水土保持较好,成功解决了基材可喷射性和坡面附着性之间的根本矛盾;1个月后坡面整体植被覆盖率达到90%以上;缓坡区的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数与陡坡区均较为接近,但与自然边坡存在差异;湿喷综合成本比干喷节约5%～15%。[结论]湿喷植被混凝土生态护坡技术作为干喷植被混凝土生态护坡技术的升级版,具备显著的先进性,能用于工程边坡的生态防护。     

公路边坡防护与生态恢复

主要论述了公路边坡植物防护的主要形式如种草、铺草皮、液压喷播植草护坡、框格防护、合成材料植被网草皮护坡、喷混植生植物护坡、绿化笼砖护坡、香根草生物边坡防护技术、客土喷播技术等,在目前,公路防护工程设计要紧紧抓住设计对象的土质、水文、气候等特点,灵活采用不同的防护型式,确保公路边坡的可持续性。     

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。     

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。     

论厚层客土喷播技术的植物群落目标设定和植物种选配

 为建立稳定、高效的人工植物群落,必须对厚层客土喷播技术中的植物选择与植物群落的目标进行科学的确定。认为植物群落目标的设定应以遵循保证坡面稳定性的前提,实现与周围景观相协调,并且维护管理量小等原则。在此基础上,综合分析不同群落类型的生态稳定性以及影响因素,认为植物选择要以乡土植物为主,并按照恢复目标合理确定初期密度。坡面自身稳定性以及客土喷播层的质量,也是影响恢复植物群落能否顺利向设定目标群落方向演替的重要因素。     

炎热多雨条件下岩坡喷混植草试验研究

岩质边坡上植草护坡,是道路生态工程中的难点,涉及岩坡的可耕植性、植物选型和基材优化配比组合等关键技术研究.以洛湛铁路娄底段边坡为例,分析了铁路边坡的环境特点,对风化岩坡的可耕植性参数进行了试验研究.通过室内播种试验,由草种的根系生长及发芽率情况优选出适于护坡工程的最佳草种组合.通过室内正交试验,对于基材主要组成成份进行了强度影响因素大小的数理统计分析,得出在施工后一定时间内基于降雨周期的影响条件下所需采用的基材优化配比组合方案,从而可使基材强度值达到最大.最后通过厚层基材喷播、覆盖、后期管护等重点和难点技术的实施,保证了炎热多雨条件下岩坡喷混植草的成功.     

金安桥水电站渣场边坡植物防治灌草种的选择

工程边坡植物防护的主体是植物,灌草种选择需以气候条件、边坡坡度、弃渣特性等为基础。以金沙江干流河道金安桥水电站同时具有明挖和洞挖弃渣的2#渣场为例,通过渣场边坡可绿化条件分析,对植物措施灌草种进行选择确定。弃渣颗粒径级分析结果显示,洞挖边坡弃渣颗粒〉4mm的粒径组成百分含量为91．63％,〉2mm颗粒的累计百分含量高达96．75％,比农地表土层同径级颗粒含量分别高48．87和27．45个百分点,保水保肥能力差,植物防治绿化前需覆土改良。10种灌草种发芽和播种试验结果表明,明挖边坡弃渣的发芽率和苗木保存率最好,木豆的发芽率和保存率最高;明挖弃渣播种后发芽率在60％以上,56d苗木保存率〉80％的6种灌草种的适应性依次为：木豆、大翼豆、狗牙根、麻风树、银合欢和车桑子,均可用于渣场边坡植物防治灌草种,满足渣场边坡的防护要求。     

植物根系吸水对非饱和土边坡稳定性影响的分析

为了量化植物根系吸水对非饱和土边坡稳定性的影响及为植被护坡的植物种类选择提供参考,采用COMSOL Multiphysics建立二维边坡,模拟不同根系形态、根长及降雨条件下的根系吸水引起的非饱和土边坡孔隙水压力的分布变化,并采用极限平衡理论对边坡稳定系数进行定量计算.结果表明:指数形根系吸水产生的吸力最大,比裸坡增大4...     

霍林河露天煤矿排土场植被恢复与重建技术探讨

以霍林河露天煤矿排土场的植被恢复实践为例,在实地考察与观测的基础上,对过去排土场复垦工程中的种植模式、植物种类选用和生长表现等方面的成就与不足进行总结分析,并结合国内外的复垦成果,提出一套场地整理、表土覆盖、排土场稳定和边坡护理、植物种类选择、种植模式,以及种植与管护等适合霍林河露天煤矿排土场的植被恢复与重建技术,可供草原地区露天煤矿的植被恢复与重建参考。     

北疆引水干渠边坡生态恢复效果的调查与评价——以新疆克拉玛依市西干渠工程黄旗坝段为例

[目的]分析西干渠黄旗坝段边坡生态恢复效果,为调控植被演替速率和预期植被恢复效果提供依据。[方法]对渠道开挖造成的阴坡、阳坡和渠道边坡坡顶上的自然生境下对照样地的土壤、植被状况进行了调查和分析。[结果](1)经过生态恢复后的阴坡、阳坡植物的多度、盖度、均匀度指数Pielou、多样性指数Shannon-Wiener和丰富度指数Margalef均有所提高,阴坡高于阳坡,但仍低于自然生境下的水平。(2)在土壤氮、磷、钾养分特性方面,阴坡、阳坡的土壤氮、磷、钾养分均有所提高,但仍低于自然生境下的水平,呈现出自然生境阴坡阳坡的分布差异。(3)阴坡、阳坡经过生态恢复后植物群落指数仍偏低,群落演替仍处于灌草植物群落阶段。[结论]边坡生态恢复技术能改善西干渠地区边坡的土壤养分状况,促进边坡植被的生长,但鉴于西干渠地区特殊的环境条件,短时间内生态恢复措施效果尚不明显,需加大长期的修复力度。另外,北疆地区边坡生态恢复中植物的选择应以当地乡土植物为主。     

基于土-水特征曲线的植物边坡抗剪强度研究

土-水特征曲线通常用于估计非饱和土壤的抗剪强度,但是由于植物根系的吸水作用和加筋效应,使得植物边坡的抗剪强度不能直接利用基于基质吸力的非饱和土抗剪强度计算公式进行计算。以裸露边坡和植被边坡为研究对象,采用张力计现场测试和室内剪切试验相结合的方法,拟合水土特征曲线关系。结果表明:(1)植物根系的植入有效地提高了边坡土体的进气值,较素土进气吸力值增幅41.10%。在同等含水率条件下,植物边坡基质吸力明显大于素土边坡,提高了边坡土体的持水能力。(2)边坡红黏土基质吸力与含水率的关系符合V-G模型,利用最小二乘法得到模型参数。(3)随着体积含水率的增大,带根土与素土的抗剪强度参数值变化趋势大致相同,均呈现先增大后减小的趋势,但带根土的变化参数大,当含水率21.29%时,带根土黏聚力相较于素土增加了4.86 kPa,增幅18.55%,而内摩擦角对根系存在的敏感程度不如黏聚力。(4)随着土壤基质吸力不断增大,植被边坡与素土边坡的抗剪强度力学参数变化趋势大体相同,当土基质吸力为60～90 kPa土体的黏聚力提高最为明显,但植被边坡由于植物根系的存在,土体内基质吸力对边坡土体的抗剪强度提高幅度更大,黏聚力与内摩擦角最大增长幅度分别为37.34%和40.30%。通过建立土-水特征曲线参数与植物边坡抗剪强度的关系,可计算不同含水率或基质吸力条件下植物边坡的抗剪强度,为进一步分析工程实际中植物边坡的稳定性提供理论依据。     

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.