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1、边坡绿化与防护技术读书报告1 概述公路、铁路、水利、电力、矿山等工程建设过程中经常要大量挖方、填方, 形成了大量的裸露边坡. 裸露边坡会带来一系列环境问题, 如水土流失、滑坡、泥石流、局部小气候的恶化及生物链的破坏等. 这些工程所形成的边坡靠自然界自身的力量恢复生态平衡往往需要较长时间. 采取工程措施, 对边坡进行工程防护与人工绿化是减少生态灾害, 保护环境和走可持续发展道路的需要, 也是水土保持法所要求的. 因此, 如何将工程建设与环境保护相结合, 成为工程建设者必须考虑和解决的关键问题.边坡的灾害包括两个方面的内容，其一为边坡表面由于雨蚀和风蚀造成的滑落，其二为深层的不稳定导致的滑坡。对于
2、深层的不稳定的边坡, 常采用挡土墙、抗滑桩、锚索等工程设施治理。对于表层的不稳定边坡, 传统常用的土木工程措施包括浆砌片石护坡、干砌片石护坡、喷射混凝土、灰浆抹面、锚喷护面等。随着人们环境保护意识的不断增强, 要求工程建设的同时必须保护周边生态环境的呼声愈来愈高, 尤其在公路铁路等产生大量边坡的线状工程以及市政工程中, 浆砌片石、喷射混凝土等传统的灰色护坡技术受到越来越多的指责。植被护坡技术由于起到了浆砌片石、喷射混凝土等边坡防护功能的同时又恢复了因工程建设而破坏了的生态环境, 因此这一新型的护坡技术受到了广泛的关注。近年来, 结合大量基础设施的建设, 对边坡植物恢复技术开展了较多的研究. 对
3、边坡的植被防护与绿化方法(有机材喷播、挂网喷播、植被砼等);对草、乔灌木等植物的合理配置、生态群落的合理布置、生态防护与边坡支护结构物的关系等也开展了一些有益的探索. 2 研究的意义研究路基边坡植被防护技术具有以下重要的意义:2.1 保证路基边坡的稳定性路基作为公路的重要部分,在道路的使用中起着至关重要的地位,路基的稳定是保障道路顺畅使用的前提,而路基边坡的稳定与路基的稳定息息相关,路基边坡的失稳可分为两方面的原因:(l)由于路基边坡土体或岩体不够稳定,使得路基的稳定性不够。随着使用年限的增长,路基边坡局部滑坡或整体失去稳定性,这是由路基边坡自身的稳定性造成的。(2)在设计和施工方面,路基边坡
4、本身是处于稳定的状态,而由于风化或者雨水的冲刷等自然条件的影响,路基边坡表面被沙化或者部分岩体边坡缺损,造成路基边坡失去稳定。在自然条件影响下,雨水的冲刷对路基边坡影响最为明显,也最为直接。由于雨水的冲刷,使得原本处于稳定状态的边坡失稳,由此产生的问题,后期很难维护和处理。2.2 改善沿线景观恢复生态随着人们日益提高的精神文明,人们越来越重视生态的恢复,环保意识逐渐增强,然而道路的建设不可避免的对生态造成很大破坏,大面积的护坡的出现导致原有的生物群落失去平衡,不仅危害生态,而且道路沿线不协调不美观的各类工程防护。随着日渐成熟的护坡技术,人们越来越重视沿线生态的恢复,采用路基边坡指标防护技术,能
5、较好的改善沿线景观,恢复生态平衡。区域内形成和谐的物种共存,完善生物链,在保证路基边坡稳定的大前提下,从而改善景观保持生态平衡。2.3 有助于完善路基边坡防护技术路基边坡植被防护技术目前在国内尚未形成完整的理论和综合性的研究,由于我国地域广阔,各地区气候差别较大,比如西北干旱区,南方多雨区,加之地质状况不一,比如特殊的黄土,膨胀土等。然而目前的研究,却是典型地区植被防护技术的实例,也没有相应的规范给设计人员明确的设计指向,因此在路基边坡设计方面,各地区主要还是以边坡的稳定性为主题,以工程类防护为主要防护设计方案,对不同地区,不同土质也没有分门别类的提出相应的防护手段和措施,设计人员无从下手,提
6、出不同区域不同防护类型迫在眉睫,研究路基边坡植被防护技术,能改变传统的防护观念,用新理念来要求人们重视路基边坡的生态恢复,改变长期以来在道路工程中缺乏考虑的生态因素,同时对边坡防护技术做有用的补充,做到更加合理规范化,同时在水土保持方面考虑的更能多。完善路基边坡防护技术,为提高路基边坡防护效果,具有深远的意义。3 路基边坡植被防护技术的研究现状路基边坡植被防护形成一门学科,还是近十几年的事,但至今还没有一个固定成熟的学术术语。路基边坡植被防护技术是以恢复生态学、水土保持学、草坪学等为指导,属于生态恢复学的范畴,但因研究领域狭窄,至今国内外仍没有确切概念。3.1 国外研究历史及现状在国际上首次专
7、门以边坡植被防护为主题的会议于1994年9月在牛津举行l5。边坡植被防护技术在日本以及欧美等众多国家已得到很成熟的技术应用,上世纪20一30年代北美开始发展边坡植被防护理论。美国在边坡植被防护技术方面很早就有应用的实例,1936年在Angelescrest公路中就用到该技术。在英国,上世纪40年代末期治理城市景观以及交通护坡中多次用该技术。欧洲国家在路基边坡防护中主要考虑的因素是雨水的冲刷作用对边坡的危害。边坡植被防护技术在日本被称为坡面绿化,日本特殊复杂的地理地质条件决定,其开发的技术和理论都是在比较恶劣的自然环境中应用的,所以理论更加的全面更加的系统化。3.2 国内研究历史及现状在我国,边
8、坡植被防护技术也有着源远流长的历史。最早有记载的在我国春秋时期(公元前598一591年)安徽寿县就出现了用草来加固土坝的水利工程。边坡防护技术在我国最早出现是应用于对贫痔山体的治理和河道堤岸边坡的防护措施,比如栽植柳树来对河堤进行加固的措施。植被防护技术这一古老的技术直到20世纪初才被人们重新发现和认识,并将其作为一项工程应用技术进行研究,研究人员从固坡理论及技术应用两方面做了大量的研究,总体来说国内在这项技术的研究及应用方面起步较晚。随着人们对边坡植被防护重要性的了解,越来越多的研究者对植物护坡进行了定量和定性的研究。4 边坡绿化防护工程设计的原则边坡绿化作为一种环保技术, 必须坚持以下原则
9、:4. 1 安全性原则对边坡进行绿化必须确保边坡的稳定和安全,绿化的同时, 要考虑对边坡进行防护.4. 2 协调性原则边坡绿化必须与周围环境协调一致.4. 3 永久性原则对边坡绿化尽量做到一劳永逸. 避免日后大量的人工维护和管理.4. 4 经济性原则必须考虑合适的绿化方法和方案, 做到经济上合理.同时, 边坡绿化与美化要以美学理论为指导. 在工程边坡绿化美化的规划设计中, 以美学理论为指导, 按自然科学规律办事, 满足工程和植物物种的生态习性的特殊要求, 科学地进行绿化美化类型选择及植物配置, 使边坡成为景点, 具有供人们使用和欣赏的双重功能.5 植被护坡机理植被抗蚀护坡和影响坡面过程的功能可
10、以通过它的水文效应和机械效应来实现。在水文方面, 植被调节近地面气候、地表和地下水文状况, 使植被生长地区的水循环途径发生变化, 因而影响了侵蚀过程,减少水土流失。在机械效应方面, 植被通过其枝杆和根系与土壤的机械作用, 增加根际土层的机械强度,甚至直接加固土壤, 起到固土护坡的作用。根系对根际土层土壤的加强作用是植被稳定土壤的最有效的机械途径。侧根加强土壤的聚合力, 在土壤本身内摩擦角度不变的情况下, 通过土壤中根的机械束缚增强根际土层的抗张拉强度; 同时垂直生长的根系把根际土层稳固地锚固到深处的土层上, 更增加了土体的迁移阻力, 提高土层对滑移的抵抗力。植物护坡主要依靠坡面植物的地下根系及
11、地上茎叶的作用护坡, 其作用可分为根系的力学效应和植物的水文效应两个方面, 植物的水文效应包括降雨截流、削弱溅蚀和抑制地表径流。5.1 植物根系与边坡的相互作用坡面的不稳定性通常表现为表层不稳定、浅层不稳定和深层不稳定。草本植物及灌木的枝叶和根系集中分布于土壤表面, 能够在较大程度上控制由水造成的斜坡表层物质迁移, 对表层不稳定性有抑制潜能; 乔木也能影响表层移动。根系深的植物,包括灌木和乔木, 通过影响斜坡水力性质和土力学状况, 对提高土壤强度、加强和锚固土层具有明显的效果, 对浅层不稳定性有重要影响。在我国大部分地区, 表层和浅层的不稳定过程是斜坡最常见的两类侵蚀类型, 植被对解决这两类不
12、稳定性具有很大潜力。5.2 植被的水文效应影响土壤侵蚀的重要因素有气候、土壤、水文和地形, 其中前三个可在一定程度上以一定方式受植被的影响。植被(尤其是草本植物) 可以不同程度地控制地表侵蚀。植被对于由降雨造成的土壤侵蚀的抑制作用主要表现为: 降雨截留作用; 植物的减弱溅蚀功能; 径流延滞作用。(1) 植被的降雨截留作用一部分降雨在到达坡面之前就被植被的茎叶截留并暂时储存在其中, 以后再重新蒸发到大气中或降落到坡面。植物通过截留作用降低了到达坡面的有效雨量, 从而减弱了雨水对坡面的侵蚀。植物枝叶截留降雨, 减少雨滴的动能和侵蚀能力。植物枝叶阻拦地表径流, 提高气流和水流的阻隔程度; 减低两者的
13、流速。(2) 植物的减弱溅蚀功能雨滴的溅蚀是雨滴对地面的拍打作用, 它是水蚀的一种重要形式。降雨时雨滴从高空落下, 因雨滴有一定的重量和加速度, 下落时产生一定的打击力量, 裸露的表土在这种力量的打击作用下, 土壤结构遭受破坏, 发生分离、破裂并溅起, 土颗粒能被溅到60cm 高及160cm 远。溅起的土颗粒落在坡面时, 土颗粒向坡下滚动的较多。植物能拦截高速下落的雨滴, 通过地上的茎叶的缓冲作用, 消耗雨滴的大量能量, 并使大雨滴分散成小雨滴, 从而把雨滴的能量大大降低, 可以明显的减弱甚至消除雨滴的溅蚀。( 3) 植被的抑制地表径流功能地表径流集中是坡面土体冲蚀的主要动力, 土体冲蚀的强弱
14、取决于径流流速的大小、径流具有的能量。草本植物的分蘖多, 丛状生长, 能够有效的分散、减弱径流, 而且可以阻截径流, 改变径流的形态, 使径流在草丛间迂回流动。设径流的流程为L, 流速为V, 则径流时间为T=L / V。由于径流在草丛间迂回流动, 从而增大了流程( L+L) , 流程增大, 水力坡降减小, 加上径流被分散和阻截, 又减慢了流速, 由此, 依靠覆盖的草本植物减慢了径流流速、分散了流量, 增加了雨水入渗。径流减小, 流速减缓, 冲刷能量降低, 从而土体冲蚀减弱。6 边坡植被防护技术的类型6.1 土质边坡防护方法土质边坡是由土构成的,可将其分为勃土土质和松散土土质边坡。由于在开挖和建
15、设中对坡面的植被有较严重的破坏,于此同时土壤的情况又具有复杂性,造成了对于土质边坡防护中播种难度较大、保水保肥性能差的特点,因此在选择路基边坡植被防护技术时应根据边坡的立地条件选择适当的方法进行防护。其方法概括起来主要有以下几类:1 草坪草营养体裁植法营养器官繁殖草坪的方法包括铺草皮块、塞植、蔓植、和旬旬枝植等。其中除铺草皮外,其余的几种方法只适用于强烈的甸旬茎生产的草坪草种。能迅速形成草坪是营养繁殖的优点。草皮块能在短时间内形成草坪,人称“瞬间草坪”,铺草皮坡面防护方法,其作用与种草坡面防护一样,除了具有种草坡面防护的特点外,可以迅速对施工完后的边坡实施坡面防护,不受施工季节和气候的影响。该
16、防护适用于需要迅速起到防护或绿化的土质边坡,一般来讲其不太适用边坡坡度大于1:1的边坡。2 加铺植生带草坪植生带又译作“人造草坪植生带”,简称“植生带”。所谓植生带,就是将精选过的种子(以及肥料)均匀排列,或将种子(以及肥料)浸渍于粘附剂中(例如甲基纤维素+阿拉伯胶+蔗糖的混合物等),然后均匀地铺粘于一定基质(例如无纺布、纱布或纸)上,成型为带状,其长宽依据需要和操作方便而定。应用植生带建立草坪时,将植生带卷成圆筒,吸湿并保湿于适温条件下,促使种子萌发至大多数种子露白,或直接将植生带平铺在整好的地面上。植生带建植草坪,是草坪建植中的一项新技术,在国外应用较早,我国在20世纪80年代开始试制和应用。目前,植生带已广泛应用于水土保持和边坡绿化中。植生带护坡具有以下优点:(1)植生带具有保水和避免水流冲走草种的作用,充分发挥了固种保苗作用;(2)施工操作简单方便,植生带
