某山区公路边坡生态防护现状调查分析

陈泰徐,陈 筠,邬忠虎,董 吉,杨永宇

(1.贵州大学 资源与环境工程学院，贵阳 550000； 2.贵州理工学院 交通工程学院，贵阳 550000； 3.贵州大学 土木工程学院，贵阳 550000)

0 引 言

生态文明建设和生态环境保护是我国建设美丽新中国的根本遵循。近几年，为了推动生态文明建设，生态防护理念被引入到交通基础建设中，公路边坡生态防护技术更是关注的重点，其研究与应用方兴未艾。

边坡生态防护是一门集力学、土壤学、植物学、生态学和景观学于一体的技术，利用植物或者植物与传统边坡支护手段相结合，加固浅层土体，减少坡面受到的侵蚀，以达到稳定边坡的目的。同时，边坡生态防护还能起到美化环境、降低污染的作用，具有良好的生态效益以及经济效益。

贵州省位于我国西南地区，以山地和丘陵地形为主，气候上属于亚热带湿润季风气候，省内植物生长繁盛，全省森林覆盖率超过55%。据统计资料显示，贵州省2017年公路通车总里程达19.4×104km，高速公路里程超过7 000 km，二级建成及以上普通国省道达到7 000 km。为加快建设交通强国西部示范省，贵州决定从2018年起，在全省范围内开展新时代高速公路建设5年决战，力争到2020年实现高速公路通车总里程突破10 000 km。

在贵州省内公路工程建设中，由于特殊的地形地貌，形成大量不稳定的边坡，破坏了原有植被层，导致某些边坡无植被覆盖，在暴雨季节容易发生失稳破坏，严重影响工程建设、行驶车辆和周边居民的安全。此外，无植物覆盖的边坡岩土裸露，不仅影响公路景观，也增加了驾驶员的行车疲劳感，对公路的正常使用造成负面影响。

因此，应从贵州省公路边坡的特征、植被特点、生态防护工程应用现状等方面入手，开展贵州省公路边坡生态防护现状调查，了解生态防护工程的应用现状，为贵州省公路边坡生态防护技术的研究提供参考，也为生态防护设计提供地质依据，这对省内公路边坡生态防护技术的发展和应用具有十分重要的意义。

1 调查工作概况

1.1 调查区概况

本次调查工作区域位于贵州省西南部，地势由西北向东倾斜。地貌以中山、中原、河谷为主；岩性以碳酸盐岩、砂页岩为主。年均气温14℃～19℃，年降水量800～1 550 mm，气候属春干夏湿类型。

1.2 调查内容和方法

本次调查以边坡生态防护工程为重点，调查内容包括边坡的坡高、坡角、植被种类配置、植被生长状态、生态防护类型以及生态防护应用现状，为贵州省内其它地区公路边坡生态防护工程的建设提供参考。

1.3 调查对象

本次调查工作区域位于贵州省西南部(图1)，调查对象以高速公路为主，城市大道为辅。对安普城市大道、安普高速公路、普织高速公路、沪昆高速公路(安顺-盘州段)、盘兴高速公路、关兴公路等6条公路沿线的112处边坡进行生态防护调查，调查里程约850 km。

图1 调查对象区域分布Fig.1 Regional distribution of respondents

2 调查结果分析

2.1 调查结果

调查区内边坡主要分为土质边坡、岩质边坡和土石混合边坡3种类型，分别为土石混合类边坡71处，土质边坡21处，岩质边坡20处。其中，86处边坡采取了生态防护措施，占调查总边坡总数的77%。在采取生态防护措施的边坡中，基材喷射防护是主要的生态防护措施类型(50%)，其次是植生袋植草(36%)、基材喷射防护+植生袋(14%)。

2.1.1 土质边坡

调查区内土质边坡共21处，其中3处无边坡生态防护措施，15处采用基材喷射防护植草，3处采用基材喷射防护+植生袋植草，边坡生态防护率86%(表1)。

2.1.2 岩质边坡

调查区内岩质边坡共20处，9处边坡无边坡生态防护措施，8处采用植生袋植草，3处采用基材喷射植草，边坡生态防护率55%(表2)。

2.1.3 土石混合边坡

调查区内土石混合边坡共71处，13处边坡无边坡生态防护措施，26处采用基材喷射防护植草，23处采用植生袋植草，9处采用基材喷射+植生袋植草，边坡生态防护率82%(表3)。

表1 土质边坡生态防护措施Tab.1 Ecological protection measures of soil slope

注：Ⅰ-无生态防护措施，Ⅱ-基材喷射，Ⅲ-植生袋，Ⅳ-基材喷射+植生袋，下同。

表2 岩质边坡生态防护措施Tab.2 Ecological protection measures of rock slope

表3 土石混合边坡生态防护措施Tab.3 Ecological protection measures of soil-rock mixed slope

2.1.4 调查结果分析

1) 调查区内土质边坡共21处，生态防护措施类型及分布数量见表1。从表1中可以看出，调查区内土质边坡以坡高H≤15 m边坡为主，基材喷射植草和基材喷射+植生袋植草为主要的生态防护措施，无边坡单独采用植生袋植草的生态防护措施。

2) 调查区内岩质边坡共20处，生态防护措施类型及分布数量见表2。从表2中可以看出，基材喷射植物草和植生袋植草为主要的生态防护措施，无边坡使用基材喷射+植生袋植草的生态防护措施。此外，坡角和坡高的变化对岩质边坡的生态防护措施选用也有一定影响。当坡角逐渐增大时，植生袋成为主要的生态防护措施。此外，当坡高逐渐增大时，未采取生态防护措施的边坡数量呈增加的趋势。

3) 调查区内土石混合边坡分布最多，达71处，生态防护措施类型及分布数量见表3。从表3中可以看出，3种生态防护措施在土石混合边坡中都有采用，当坡高H≤15 m时，基材喷射植草为主要生态防护措施；当坡高逐渐增大时，植生袋植草和基材喷射+植生袋植草的使用比率增大。这主要因为当坡高逐渐增大时，边坡发生失稳或是局部坍塌的概率逐渐增大，而植生袋植草不仅能够起到坡面绿化的作用，还能加固坡面，抑制坡表水土流失，限制坡体局部的变形、坍塌。

2.2 边坡生态防护评分

2.2.1 边坡生态防护评分体系

为了评价边坡生态防护应用现状，制定了生态防护评分体系，分别从植物生长状态、植物种类配置、生态防护措施与坡体结构适应性等3个方面，对边坡生态防护工程应用现状进行评价。其中，各项指标满分均为100分，边坡生态防护应用现状总分取3项指标的平均值，各分项评分细则见表4。

表4 边坡生态防护评分细则Tab.4 Scoring Rules for Slope Ecological Protection

2.2.2 不同类型边坡生态防护应用现状评分

应用上述边坡生态防护评分体系，对调查区内采用生态防护措施的边坡逐一进行生态防护评分，结果见表5。

表5 边坡生态防护应用评分结果Tab.5 Scoring results of slope ecological protection application

2.2.3 植物生长状态与坡角关系

计算不同坡角的植物生长状态评分均值，并将结果绘制成图(图2)。

2.2.4 评分结果分析

1) 由表5可以看出，生态防护应用现状受边坡类型及其所采用的生态防护措施影响较大。当岩质边坡采用基材喷射的生态防护措施时，3项指标得分均为最低，总体应用现状表现为差。而同样的生态防护措施在土质边坡中应用现状则相反，这主要因为喷射于岩质边坡坡面的基材与坡体性质相差较大，与坡面黏结力不足，容易在雨水冲刷下脱离坡面。而在土质边坡中，基材与坡面黏结力较好，能够为植物提供良好的生长环境。

图2 植物生长状态与坡角关系Fig.2 Relationship between plant growth status and slope angle

2) 由图2可以看出，当坡角逐渐增大时，植物生长状态逐渐变差。这是由于当坡角增大时，不仅会使表层土壤保水能力降低，还会削弱表层土壤、植物与坡面的附着度，从而导致植物的生长状态受到坡角的影响，而这一结果也与董琪[5]得出的结论相似。

3) 不同的生态防护措施在调查区内都有应用，其中基材喷射植草在土质边坡中应用效果最好，评价达到良好。而其他生态防护措施在不同类型边坡中应用现状评分虽未达到良好，但也表现出差异性。通过表5评分汇总，给出不同边坡类型生态防护措施选用建议：土质边坡推荐采用基材喷射防护，岩质边坡推荐采用植生袋防护，而土石边坡的3种防护措施评价总分相差不大，因而在实际工程中，可依据施工的难易程度选择合适的防护措施。

3 存在的问题及建议

3.1 存在的问题

3.1.1 遮阴网残迹影响边坡整体外观

边坡的整体外观是评价生态防护优劣的重要指标之一。常见的客土喷播技术、液压喷播技术以及厚层基材喷播技术，在生态防护工程施工结束后，都需要覆盖遮阴网，防止种子受太阳曝晒，同时还能降低土壤中水分的蒸发，保证植物正常生长。当苗株长到一定高度后，再撤掉遮阴网，并定期施肥、洒水。

但在调查过程中发现，部分边坡在生态防护工程结束后，未及时清除覆盖在坡表的遮阴网。由于遮阴网与坡面没有良好的固定措施，在外界因素影响下，遮阴网变成残迹覆盖在坡面上，影响了边坡整体外观。

3.1.2 植物长势不均一

坡面植物的生长不均一是生态防护工程中普遍存在的问题，主要表现在同一边坡坡面内植物长势差异较大，或是相邻边坡坡面植物长势差异较大。

植物的生长，从发芽到具有一定覆盖度的植被群，不仅需要时间，很大程度上还受到气候条件影响。针对上述出现的情况，可以排除气候条件对植物长势不均一的影响，从而推测这种情况可能受3个因素的影响：①种子本身活性较低，造成其发芽率降低；②土、肥料、水以及种子混合搅拌过程中，种子受机械力作用或与肥料直接接触从而导致失活；③表层土壤保水能力差，植物生长缺乏基本条件。

3.1.3 喷射基材掉落

基材喷射植草的生态防护措施在调查区内应用广泛，但仍存在一定问题。喷射于坡面的基材，由于黏接力不足，容易脱离坡面，这不仅使得坡面缺少绿化区，还会导致原始坡面暴露在空气中，加速坡表岩体的风化进程；或是在雨水的冲刷下，使得未掉落的基材与坡面黏接力降低。

3.1.4 边坡缺少生态防护措施

虽然生态防护工程在近年的公路边坡施工中已得到广泛应用，但在调查过程中发现，仍有少数边坡未采取生态防护措施，这不仅会对边坡外观造成很大影响，同时还会使坡面暴露在空气中，加速岩体的风化，降低边坡稳定性，对来往车辆带来较大的安全隐患。

3.1.5 草本植物整体长势欠佳

在生态防护工程中，多采用草本和灌木类植物。但在调查中发现，即使在雨水阳光充沛的季节，草本植物呈现的长势仍较差，且大部分处于枯黄状态，这显然不符合建立“绿色边坡”的宗旨。相比较之下，灌木类植物的长势则总体优于草本植物，并且绿色期长，覆盖度广。

3.1.6 坡面植物分布杂乱

调查区内草、灌、乔木混生，但分布不均一。这不仅会对坡面景观产生影响，同时也不能最大限度地发挥护坡植物的水文效应和力学效应。

3.2 建 议

3.2.1 加强后期管理，定期进行维护

施工单位应及时定期对沿线已完工的边坡进行检查，对具有一定植物覆盖度的坡面，应及时撤除遮阴网，并定期施肥洒水；对于植物长势较差或基材出现大面积掉落的坡面，应进行二次补喷。

3.2.2 保证种子的活性

植物长势不均一的情况，很大程度与种子的活性以及施工工艺有关。因此，在绿化工程施工之前，应对种子进行活性试验检测，保证种子正常的发芽率。此外，化肥与种子的直接接触也可能导致种子的活性降低甚至失活。对于这种情况，应考虑提前喷播种子或土种混合体，之后再分次施肥，以防止种子与化肥直接接触。

3.2.3 丰富护坡植物种类

生态防护工程中，多采用常绿植物，虽然这符合了“绿色交通的理念”，但也会造成边坡外形颜色的单一。因此，在植物选型上可以考虑不同植物之间的搭配，并配置花期不同的植物，丰富边坡的外观，提升行车道的景观效应。

3.2.4 合理配置植物数量及生长区域

不同植物的外形及生长特性都有较大的差异，合理配置植物的数量及生长区域，能有效提升边坡整体外观性，同时也能发挥不同种植物的护坡性能，保证其经济性和适用性。

3.2.5 合理选择生态防护措施

对于某些稳定的岩质边坡，选用基材喷射的方法进行防护时，基材与坡面的黏接性往往较差，甚至出现大面积掉落的情况。此外，植物根系的发育还会对岩体内部节理裂隙的发育起到促进作用。因此，在选择边坡生态防护措施时，不仅要考虑施工的难易程度，还要结合边坡类型进行选择，以保证生态防护的良好应用。