高速公路边坡生态防护研究与探讨

罗 宇

(西安建筑科技大学 艺术学院，陕西 西安 710055)

0 引 言

边坡是指为了保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面。在高速公路的建设过程中，边坡的存在必不可少。然而，建筑活动，如公路和路基的填充挖掘可能导致的生态和环境问题，如对原生植被和土壤侵蚀破坏。因此，保护和建设高速公路边坡的生态环境不仅需要美化了环境，也是确保公路安全的必要条件。

高速公路的生态防护是指协助退化的、受损的、被破坏的生态系统防护的过程。利用生物(主要指植物)对边坡进行植被防护以建立一个新的植物群落；或以环境保护和工程建设为目的的生物控制或生物建造；或利用植被进行坡面保护和侵蚀控制。研究公路边坡生态防护能更好地建设边坡的生态环境。降低高速公路的维护成本。从景观和经济的角度来看，可以达到美观和效率的双赢。

1 国内外研究现状

自上世纪初以来，发达国家一直高度重视公路建设中的生态环境保护问题。在20世纪30年代，美国开始研究公路边坡的植草防护技术。20世纪50年代，为实施生态保护，美国制定了新的高速建设生态保护法，以及将公路边坡的生态保护作为研究的关键技术。日本在20世纪60年代实施了“环境优先、自然再生”的战略，逐步将工程措施和植被措施相结合，发展了边坡生态保护技术，目前已成为世界技术领先者。据有关资料显示，日本拥有大量国内外植被保护专利技术，可根据不同的坡度条件和气候条件选择不同的种植方式。从发达国家公路生态保护技术的发展历史可以看出，公路生态环境治理的主体是边坡植被防护，高速公路生态防护的主要手段是采用先进的绿化工程技术或者重建植被。目前，常用的两种主要模式分别是：以欧美为典型的高养护型——湿式喷播快速植草技术；以日本为典型的高投入型——客土及厚层生长基础喷播技术。

21世纪以来，我国在高速公路的建设过程中，逐渐由单一的工程为重心，转变为生态与工程协调并重。2001年于新疆建成的“巴音布鲁克天鹅湖”旅游生态公路，至2002年基于穿越秦岭山脉的西安到汉中高速公路提出的公路建设生态保护技术研究课题，可以看作是我国对于生态高速公路的初步探索。2004年建成通车的宁杭高速公路(江苏段)首次提出了“生态高速公路”的理念。这一阶段的生态处理重点在于园林设计，通过“借景、引景、造景、遮景”等手段将高速公路与周围环境进行有机结合，即在生态景观中，高速公路得以融入周边环境。近年来，高速公路生态的建设不仅仅局限于融入生态景观中，还需要符合可持续发展的要求，在保证公路的社会、经济与文化的要求的同时，使高速公路融入生态环境中。

2 边坡生态防护技术

符合生态环境的实施难度要远远大于符合生态景观。生态景观建设的重点在于使用乡土植物并达到美化与美观的需要，而生态环境建设的重点在于植株之间的协调搭配，不仅需要乡土植物的易存活性，还需要边坡各个植株之间形成小的生态圈，并且这些小的生态圈和整体环境构成稳定的生态系统。因此在技术方面，以往常用的工程技术已经很难满足生态建设与生态防护的需要，生态防护技术的选用是需要做好的第一个决策。

不同于传统的工程防护技术，生态防护技术充分利用植物自身特点并结合必要的工程防护，起到工程建设与环境保护兼顾的目的。在公路建设、运行与养护的实例中，边坡是高速公路生态环境中最脆弱的部分也得以证实，因此，做好边坡的防护和绿化是高速公路生态建设的重点。

目前，我国常用的适用于土质边坡的生态防护技术有：液压喷播植草护坡、蜂巢式网格植草护坡、OH液植草护坡、浆砌片石骨架植草护坡；适用于岩质边坡的生态防护技术有：挖沟植草护坡、喷混植生护坡、SNS柔性网防护；同时适用于土质边坡与岩质边坡的技术有：客土喷播、植生带护坡；此外，还有三维植被网护坡适用于稳定边坡。

在上述常用的生态防护技术中，符合我国当下国情、机械化设备使用程度，综合经济性、适用性以及实施后的防护效果进行全面考量，液压喷播植草护坡、喷混植生护坡和客土喷播具有典型的生态防护技术效果。三种防护方法的主要特点见表1，在施工过程中，符合边坡绿化工程的要求；在养护过程中，易于操作与管理；在生态工程中，符合可持续发展的理念。

具体来说，这三种生态防护技术施工简单，同时成本较低，满足了经济的要求。液压喷播植草护坡和客土喷播在施工技术上简便快捷，可以在短时间内迅速成坪；喷混植生护坡虽然施工速度较慢，但是后期的稳定性强。三种生态恢复技术涵盖了常见的土质边坡与岩质边坡两种边坡环境，具有广泛的适用性。需要注意的是，客土喷播和喷混植生护坡需要选择稳定的岩质边坡，不稳定的岩质边坡需要加固达到稳定条件才可使用，一般采用工程技术手段，或者使用SNS柔性网防护限制岩石土体的风化剥落以及岩崩塌，可以起到一定的围护作用。

表1 边坡生态防护常用的方法及其主要特点与适用条件

3 边坡生态防护的评价

我国在高速公路边坡的生态防护技术方面起步较晚，与发达国家相比，在理论和实际经验方法都相对匮乏。同时，由于我国地域辽阔，从南道北跨热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带五种气候带，气候复杂多样；土壤分类为12个土纲共2 624个土种。因此边坡生态防护的制定需要结合各地自身条件，并据此制定相应的管理措施。即在进行高速公路边坡生态防护的过程中，同时需要做好对现有生态防护效果的评价，为往后的工作提供实践基础，在此基础上逐步完善管理措施。

根据实际观测，边坡生态防护技术中最突出的两个难点问题是：边坡植株的退化和喷播时的植物种子配比与最终植物状态存在差异。从实施边坡生态防护技术的第一个生长年之内，适当养护的情况下尚不足以反映植物群落真实的掩体情况与趋势。乡土植物和杂草等在边坡外环境的作用下逐渐侵蚀边坡，这一情况常常在第二年或者第三年展露，因此可以将实施边坡生态防护的第二年或者第三年作为评价年。在评价年中，可能出现进展演替和逆行演替两种演替结果。前者可能受到乡土植物等的入侵，植株种类增加且群落结构趋于复杂且稳定，边坡整体的生态系统处于动态平衡；后者受到乡土植物等的入侵，植株间存在生存冲突造成不能充分利用环境，植株种类减少且群落结构趋于简单且不稳定，最终导致边坡整体的生态系统破坏，坡面旱化，边坡生态防护工程失败。同时，高速公路边坡防护工程不仅需要满足生态稳定的要求，同时需要满足美化、美观的要求，力争做到“四季常绿”。

综上所述，结合现有研究，边坡生态防护效果的主要评价指标有：(1)绿期；(2)盖度；(3)多度；(4)综合抗性；(5)截流量；(6)根系稳定效果；(7)景观优美度；(8)养护管理水平。如表2所示。

表2 主要评价指标

为了确定主要评价指标的适用性和优先顺序，使用层次分析法确定各指标在综合评分中的权重，得到评判矩阵A(见表3)。

表3 评判矩阵A

各评价指标的权重结果见表4。

表4 各指标的权重计算结果

一致性检验结果为：判断矩阵最大特征根λmax=8.809。一致性指标CI=0.1156<1.41，一致性比例CR=0.082 0<0.1，可认为该判断矩阵通过一致性检验。据此，各指标按权重排序为：综合抗性>根系稳定效果>截流量>多度>盖度>养护管理水平>绿期>景观优美度。

从各指标权重的关系中，不仅可以为往后的评价工作提供侧重点的选择思路，而且可以将这种侧重点反馈到生态防护建设的前期施工中。在前期施工和后期评价时，应该以植物自身生长作为立足点。生态防护的重点是构建与周边环境相融合的边坡绿化带，而不是缺少养护便迅速枯萎的“面子工程”。

4 边坡生态防护的要点

为了尽快防护生态系统，首先应选择速生的先锋植物，为后续生长的植物创造条件，然后选择耐热、耐瘠、耐寒、耐旱、耐湿等生性粗放的优良植物组合，以确保在极端不利条件下仍能保持良好的坡面植被覆盖。由于生态系统的自适应、自组织、自我修复功能，即使局部出现了小规模的滑移，但由于植物的再生和植物根系的穿插功能，边坡很快会进行自我修复。

边坡生态防护工程需要综合考量各项相关因素，以常用的高速公路边坡生态防护评价指标为基础，以各项评价指标的实际效用为依据，边坡生态防护的要点如下。

(1)对防护边坡的自然条件进行充分调查，结合地质条件、气候特征、边坡形状以及土壤特性等相关因素综合考量，确定总体设计规划方案；

(2)“点、线、面”相结合，主道防护地段和匝道地段分设计；

(3)设计手法采用自然式与规划式相结合；

(4)植物品种和种植形式从安全、美学的角度出发，形成色彩、色带的韵律变化；

(5)结合待防护边坡的自然条件，选择适应性强的植物品种，以提高根系稳定效果，最大程度的防护在公路建设过程中破坏的环境；

(6)边坡的生态防护以绿化、美化为主要，力争做到“四季常绿”，一些特殊路段(如服务区)，采用灌、花、草搭配的形式，达到“四季常绿，三季有花”的效果；

(7)植物品种的选择上，尽可能采用本地植物，已达到与周围环境融为一体的效果。灌、花、草相结合，以灌木为主、以中长期效果为主，同时兼顾前期效果；

(8)积极借鉴国内外高速公路边坡生态防护工程应用的先进技术、新经验与新材料，拓展适应不同高速公路环境的边坡生态防护思路；

(9)建立人才培养和培训体系，培养生态防护专业人才。

5 小 结

目前，我国高速公路对生态边坡的建设日益重视，从前期的措施与方法，到后期的生态防护效果，以及贯穿始终的生态防护效果评价，与发达国家的差距逐渐缩小。

长期以来，高速公路边坡的植被覆盖度常被作为生态边坡建设成功与否的唯一标准，这是非常错误的。同时，由于我国地域辽阔，各个地区的气候和地质土壤条件差异较大，对植物品种和施工技术的要求也各不相同，很难确定固定的模式和技术规范。因此，可从以下几个方面进一步开展研究：(1)边坡植物群落的综合抗性，即边坡植物是否能够保持稳定并自我进行生态防护，是生态边坡建设过程中更应该关心的问题；(2)考虑的因素应该从植物的个体指标入手，考虑植物品种之间的相互依存，在此基础上进行绿化、美化角度的考量；(3)着重贯彻生态边坡的理念，引进国内外优秀的护坡方法，重视人工诱导边坡植物的群落演替；(4)落实切实有效的管理规划体系，多方面、多角度的进行生态边坡防护建设。