生态型框技术在护坡工程中的抗侵蚀效应研究

2018-06-13刘静文康智勇

中国水土保持 2018年6期

刘静文，王勇，李倩，康智勇，汪斌，周祥

(云南今禹生态工程咨询有限公司，云南昆明 650233)

随着我国经济的快速发展，大量基础设施建设项目上马，边坡的开挖回填产生了大量的裸露地表，破坏了原生植被，产生了大量的水土流失，使生态环境遭到破坏。在边坡治理的措施体系中，单纯的植被护坡稳定性差，效果并不理想；传统的工程护坡虽然稳定性好，但植被恢复效果差，不利于生态恢复。近年来，我国研发了多种生态护坡技术，如巢形装配式混凝土生态护坡技术[1]、多孔混凝土生态护坡技术[2]、铰链式混凝土砌块生态护坡技术[3]等，都是结合工程措施的稳定性与植物措施的景观效果，以更好地发挥措施的蓄水保土性能。

生态型框技术是从台湾引进的一种新型生态护坡技术[4]，它是利用环保高强力纸塑作为配筋架构和混凝土模具实现快速一体化边坡防护。生态型框具有施工便利、抗侵蚀、保持水土等优点，可以解决传统植草砖因为土质松软造成凹陷积水而损坏的问题，同时具有高承载力和生态保护功能。

1 试验地概况

本次试验的试验地选在富民县大风丫口风电场进场道路路基回填边坡处。富民县属低纬度亚热带高原季风气候区，雨季为5—10月，多年平均气温15.8 ℃，最高气温33.4 ℃，最低气温-7 ℃，多年平均降水量846.50 mm，全年日照时数2 287 h。

于2017年7月，在试验地坡面设置2个径流小区。2个小区立地条件一致，规格均为3.5 m×4.0 m，坡度为35°，土壤为黄棕壤。1号小区采用生态型框护坡，2号小区采用人工撒草护坡；设计的植物种类一致，草籽选用多年生黑麦草、紫羊茅、白三叶、狗牙根和宽叶雀稗；设计的播种量一致，均为38 g/m2，播种时间为7月下旬。

2 试验方法

2.1 生态型框施工工艺

生态型框施工步骤：首先对边坡坡面进行平整夯实，按照坡面面积计算钢筋数量和生态型框数量，铺设钢筋及生态型框时注意水平及垂直方向齐整，确保所有生态型框顶面处于同一平面；然后浇筑C20混凝土，将生态型框表面抹平，混凝土表层硬化后，将生态型框顶盖去除；最后将种植土及草籽回填于植草孔隙内，草籽覆土厚度不超过2 cm，铺上无纺布并浇水进行常规抚育管理。生态型框施工和防护效果见图1、2。

2.2 人工撒草施工工艺

人工撒草施工步骤：先清除边坡地表石块和其他杂物，不夯实，将草籽混合后进行全面撒播；再用耙子顺等高线方向覆土2 cm，铺上无纺布并浇水进行常规抚育管理。

图1 生态型框施工照片

图2 生态型框防护效果

2.3 观测方法

试验人员在径流小区上放置一台CR2-06型翻斗式雨量计，并做好相应的校验工作，通过雨量计传感器详细记录试验期间的实际降雨量数据。径流小区观测主要通过集流桶进行，当产流结束时，试验人员直接测量产流量，然后将集流槽中的土收集到集流桶中搅拌均匀，取样500 mL，在实验室内恒温80 ℃烘干称量，以此准确推算土壤流失量。

植被覆盖度通过观测冠层的地面垂直投影面积占该林草标准地面积的比例计算。经过4个月连续观测，径流小区的植被状况趋于稳定。通过对不同径流小区的土壤流失量进行观测，分析不同护坡形式的抗侵蚀效应。

3 土壤流失量对比分析

2个径流小区的土壤流失量数据统计整理结果见表1。可以看出，2个径流小区护坡措施实施初期土壤流失量均较大，随着植被覆盖度的提高，生长的植物根系起到了固土保土作用，土壤流失量明显降低。

表1 土壤流失量调查

试验期间7—10月正是雨季，据监测，在降雨量较大的情况下，生态型框护坡的抗侵蚀能力优于人工撒草护坡。试验期末，植被状况趋于稳定，生态型框护坡小区土壤流失量最小，为750 g。考虑试验地雨季为5—10月共6个月，预测时段按最不利因素考虑，即雨季全部发生侵蚀，推算生态型框护坡小区土壤侵蚀模数为321 t/(km2·a)。根据《土壤侵蚀分类分级标准》中的划分标准，试验地土壤侵蚀类型属于以水力侵蚀为主的西南土石山区，容许土壤流失量为500 t/(km2·a)。试验期末，生态型框护坡小区土壤流失量小于容许土壤流失量。