植被恢复对公路边坡防护的作用

闫 洁，陶 玲，张 军,2，赵乾程，王玉君，任 珺

(1.兰州交通大学 环境与市政工程学院/环境生态研究所，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省环境科学设计研究院，甘肃 兰州 730030)



植被恢复对公路边坡防护的作用

闫 洁1，陶 玲1，张 军1,2，赵乾程1，王玉君1，任 珺1

(1.兰州交通大学 环境与市政工程学院/环境生态研究所，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省环境科学设计研究院，甘肃 兰州 730030)

指出了对于公路的边坡防护，采取的技术可多种多样。目前公路边坡防护的形式逐渐以植被生态防护为主，灵活地将各种形式结合到一起，以确保公路边坡的可持续性。针对干旱地区的气候和土壤等环境条件，采取一定的防冲刷措施，使植被得以恢复。阐述了公路边坡的植被恢复的意义：不仅可以美化环境，还可以防止水土流失、固土护坡，改善土壤环境等，使生态功能回归，从而实现生态环境的优化。

公路；边坡；植被恢复；生态防护

1　引言

近年来，在大量的大规模公路建设的过程中，经常需要破山开路和挖方填土，都会出现较长的边坡，形成大批量的裸露边坡，坡面容易受到雨水冲刷，使水土流失严重，不仅破坏了坡体平衡和生态环境，还会导致坡体坍塌等危险[1,2]。随之，对生态环境的保护开始引起人们的重视，我国经济实力逐渐提高，人们对交通安全观念也发生了转变，维护自然生态环境的愿望越来越高，在公路建设过程中，植被护坡技术开始被广泛的应用[3]。为了保护和改善生态环境，如何进行公路边坡的防护已成为目前需要重视并解决的问题。

在进行公路边坡防护时，要对公路沿线气候、地形地质、土壤及植被特征等进行相关研究，针对公路沿河生态环境保护实际，综合采用系统科学、植物学、生态学、环境工程、工程地质学等学科中最新的理论成果和研究方法，进行典型路段公路生态防护技术研究，提出适合主体工程项目区的生态植被防护技术方案[4]。

甘肃地区地质构造较复杂，工程施工对地质环境影响强烈，因此公路边坡的防护就变得较为重要。甘肃属于干旱、半干旱地区，长年少雨，故而，限制此地区植被恢复的主要影响因子之一便是水。并且，甘肃地区是我国水土流失情况较为严重的地区，植被的恢复可以提高该地区的生态建设，这对我国的国民经济有着重大的影响。公路植被绿化研究随着该地区公路建设进程的加快也随之加快，但是，甘肃地区的气候恶劣、水土流失严重等因素，使公路植被绿化进程变得比我国其它地区更为困难。

对于甘肃地区，一般植被防护是主要的公路边坡的防护方法，植被防护方法是利用植被对边坡的覆盖作用，为防止雨水冲刷和控制表土流失，将植树种草的办法来作为有效的处理措施。植被的根系比较发达，能够对公路边坡进行加固作用，使边坡的表土固结，还可以防止扬尘的风蚀；并且，植被可以防止雨水冲刷，阻止地面径流，有利于水土保持。尽可能地进行植被恢复，不仅能够美化环境，还可以稳定边坡、保证公路的使用寿命，降低公路边坡的护坡成本[5]。随着植被的生长发育，植被会变得茂盛，增强了植被对边坡的防护作用，可以大大地节约养护经费。植被可以吸收汽车尾气中所含的有毒有害气体、粉尘以及降低车辆所产生的交通噪声，减轻并防治污染，从而可以改善空气质量[2]。

植被边坡防护具有其他边坡防护所不可替代的生态、经济以及社会效益，对公路的正常运行及交通安全都具有非常重要的意义，成为建设生态公路的重要措施之一[2]。

2　公路边坡植被恢复研究现状

关于公路边坡植被恢复的技术与理论，国内外都对其进行了大量的研究工作，关于公路边坡植被恢复，国外的技术已趋近成熟，虽然我国在公路边坡植被恢复技术的研究起步较晚，但从20世纪50年代开始,我国对退化生态系统的长期定位观测、试验和综合整治开展了一系列的研究工作，这些研究为公路边坡植被的恢复奠定了一定的基础[6]。

2.1国外公路边坡植被恢复的研究现状

美国等发达国家对公路边坡防护工作的研究比较早，并且在实践过程中逐渐的积累经验，使边坡防护技术得到改进，并逐渐向建设生态公路的方向进行发展[7]。这些国家从20世纪30～40年代开始就已经意识到了在公路建设中保护生态平衡的重要性。20世纪50年代以后，社会逐渐关注到大量的公路建设会对环境造成破坏，对此美国开始制定相应的法律要求，对新建公路进行绿化。到20世纪60年代后期，植被恢复技术便在日本得到了长远地发展[6]。

经过对公路边坡植被恢复的研究和发展，对关于植被材料的选择与配置进行了研究，形成了丰富的植被恢复技术理论，对公路边坡植被的恢复具有重要的指导意义。国外对于植被的群落组成方面，关于入侵植被物种的蔓延和分布进行了研究，为限制恶性杂灌草的入侵提供了指导性方法[8]。并且，国外研究了不同坡面类型对植被和水土流失的影响，为公路边坡植被恢复过程中，如何减少水土流失提供了科学依据，有利于科学引导边坡植被恢复，扬长避短，使公路成为真正意义上的生态型绿色通道[8]。

2.2国内公路边坡植被恢的复研究现状

在公路边坡防护与绿化方面，我国对其的研究起步比较晚，还处于探索阶段[7]。起初，我国的公路边坡防护技术是以工程防护为主，随着对边坡防护的研究和进展，逐渐的开始实施绿化防护和生态防护，促使我国公路边坡防护技术开始向现代化转变，新型的植被建植防护技术开始在国内许多公路建设中被应用[9]。随着景观生态的建设理念和绿化模式的形成，中国现代化公路边坡植被防护技术体系也有了初步的框架，为我国生态公路的建设奠定了基础[9]。

我国公路边坡防护技术从20世纪90年代后才发展起来，之前，一般会采用撒草种、穴播和铺草皮等比较简单的边坡植被防护方法；1990～1991年，中国黄土高原治山技术培训中心与日本共同进行了液压喷播试验的研究；1996年，植被护坡技术开始被运用到云南昆曲高速公路上，从此公路植被恢复有了新的进展[8]。

我国在植物选择与配置方面，研究相对比较多，应用较广泛的是单一植被护坡技术；随着对植被护坡技术的深入研究，对草种配比与播种量以及一些边坡防护植被的抗性有了初步的研究成果，人们对植被恢复也有了较高的认识，灌木类和野生草本类植被也逐渐的被应用到边坡防护中去，对边坡植被防护技术的发展具有重要的意义[10]。

3　公路边坡防冲刷工程措施

在公路建设过程中形成的边坡，会破坏原有的植被，使公路边坡的表土裸露，从而造成严重的水土流失。在施工过程中，可采用临时结构性措施，以减少施工中的雨、水冲刷；在路基成型到运营后则需要采用永久性措施[7]。

在甘肃地区绝大多数公路边坡，特别是高陡边坡都需采取一定的防护措施，如工程防护、植被防护或综合防护(工程防护+植被防护)来防止雨水冲刷，对于不同的公路边坡，采取的边坡防护措施也是不同的[11]。

一般会采用喷混植生技术来对岩质边坡或土石混合边坡进行防护。喷混植生技术是利用固网技术和客土掺混粘结剂，使客土物料紧贴在岩质边坡或土石混和边坡表面，通过对有机物料的调配，使土壤中的气、固、液三相趋于平衡，制造出植被生存的良好环境，从而恢复岩质边坡或土石混合边坡的植被防护功能[8]。喷播植被是由多种植物种类如草、灌、藤植物混合形成，形成的植被抗雨水侵蚀能力较强，而且具备自我调节的能力，能够很容易地形成生态绿地，这种生态绿地类似于自然群落，对公路边坡有较好的防护效果。

其次会采用土工格室植被恢复来对岩质边坡进行防护，这种岩质边坡是指坡度较缓的泥岩、灰岩、砂岩等岩质边坡。而土工格室是一种新型的土工合成材料，它是将强度较高的HDPE宽带进行强力焊接，形成网状格室的结构，它能够自由伸缩，可缩叠起来，方便运输[12]。

对于土质边坡，植被板护坡技术是一种快速恢复植被的方法。先按一定比例将植被的种子均匀地播撒在两层纸质或者布质无纺布的中间，随后对其进行行缝、针刺及胶粘等工艺，使无纺布与植物纤维、尼龙防护网和绿化物料密植在一起，覆盖在土质边坡的表面，进行适量的喷水后就能够长出茂密的草坪[8]。

在进行边坡防护设计时，需根据典型路段边坡的坡长、坡度和坡向，进行现场模拟降雨冲刷试验，通过对植物纤维护坡、植被板护坡、土工格室植被护坡和无防护等多种条件下的实验，测定不同护坡工程的边坡稳定性指标，分析不同护坡工程的防护效果及其存在的缺陷，选出最合适防护措施。

根据甘肃的阶段降雨量大、全年分布不均匀、全年蒸发量大于降水量气候干燥的特征，在植物的选择中应注重植物的气候适应性、土壤适应性，以及抗寒抗旱冲刷等。对于甘肃这种干旱地区来说，一般会选定抗旱物种组合，如柠条、紫穗槐、沙冬青、黑麦草、补血草、扁穗冰草等[13]。

4　植被恢复在公路边坡防护中作用

植被恢复，是相对生态中被破坏的植被而言的，在受到破坏的生态系统的基础上，恢复和重新建立一个具有自我恢复能力并且健康的植被生态系统[14]。公路边坡的植被恢复，使生态功能回归，来实现生态环境的优化，在边坡防护中起到以下作用[9]。

4.1防止水土流失

植被能够利用自己根系与茎叶，通过力学效应、水文效应来防止土壤中养分的流失[15]。植被的茎叶具有涵养水源的作用，能有效地减少地表径流，防止水土流失；并且可以防止雨水冲击沙石使其散落到公路上，减少对行驶车辆造成的不便。植被的存在，对降低边坡土壤水分蒸发，增强土壤涵养水源都能起到良好的作用。

4.2增强斜坡稳定性、改善土壤环境

植被的恢复能够有效地防止土石岩体的滑坡，能够对公路沿线来往的车辆形成一个安全的保护网，使其免受滑坡的影响[15]。植被能够使土壤的孔隙压力降低，使土体的粘附力增强；并且植被的根系可以像网状般交织在土壤中，使土壤的固土作用增强，可以加固斜坡和固定陡坡，防止土壤侵蚀，增强土壤的抗侵蚀能力，减少滑坡、山洪和泥石流等灾害的发生[16]。

植被可以通过改善土壤的物理、化学和生物结构，提高土壤的肥力，使土壤孔隙度增加，提高土壤的含水量和透气性；土壤中的微生物可以提高土壤腐殖质的含量；植被的枯枝落叶中的养分会随之掉落返回到土壤中。另外，植被可以通过固氮作用等使空气中的部分元素转移到土壤中来改善土壤环境。

4.3生态平衡、保护环境

植被是人类实现可持续发展的基础，虽然公路边坡的植被不能像森林一样对气候调节及生态平衡形成一定的有益影响，但是对小环境的保护可以做出一定的贡献[15]。植被可以通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，使公路沿线保持空气清新，同时植被还能吸收汽车尾气中的有害气体，有效地降低汽车尾气中所含的有毒有害气体、粉尘和交通噪声，减轻和防治污染，净化和改善空气质量[2]。

4.4绿化边坡景观，引导安全行车

公路边坡植被恢复可以起到绿化的作用，从而使原本生硬的公路线条变得柔和起来[17]：呆板的景物容易导致驾驶员眼部疲劳，从而导致车祸的发生，绿色属于柔和的色调，能够缓解眼部疲劳，形成一个健康、舒适的行车环境[15]；并且公路边坡的植被绿化是司机和乘客视野范围内的主要对象之一，可以使公路景观巧妙地融入到周围环境当中去，使行车更加安全舒适[17]。

5　结语

在我国，公路边坡植被防护技术起步较晚，经验相对不足，需要借鉴和吸收国外公路建设植被防护的有益经验，并且结合自身特点，进一步研究出经济有效且适合我国公路边坡植被防护技术的坡面绿化材料、施工设备以及设计规范等，努力进行边坡植被技术的创新。在进行植被防护时，要根据栽植地区公路沿线的气候、地形地质、土壤条件，栽植植被的生长发育等特征，选择合适的栽植植被，确定适宜的栽植季节和时间，也可采用多种植物混合交叉种植，进行因地制宜的绿化和管理，使公路边坡防护技术得到进一步的提高。

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The Effect of Vegetation Restoration on Highway Slope Protection

Yan Jie1, Tao Ling1, Zhang Jun1,2, Zhao Qiancheng1, Wang Yujun1, Ren Jun1

(1.InstituteofEnvironmentalEcology,SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China;2.DesignandResearchInstituteofEnvironmentalSciencesofGansuProvince,Lanzhou,Gansu730030,China)

This paper pointed out that varieties of technology could be used for highway slope protection. Gradually taking the vegetation ecology protection as the main form in highway slope protection, people took the flexible combination of various forms in order to ensure the sustainability of highway slope. Some protective measures had been taken to restore vegetation in arid areas. In this paper, we expounded the significances of restoration of highway slope vegetation. It could not only beautify the environment, but also prevent soil erosion and soil protection, and improve soil environment and the ecological function regression, so as to realize the optimization of the ecological environment.

highway; side slope; vegetation restoration; ecological protection

2016-07-08

甘肃省交通厅科技资助项目(编号：2013-09)

闫洁(1989—)，女，兰州交通大学环境与市政工程学院硕士研究生。

陶玲(1970—)，女，博士，主要从事环境科学、生态学的教学和研究工作。

U656.31+1

A

1674-9944(2016)16-0026-03