北京市门头沟区高陡岩质边坡生态修复实践

李玉倩，刘德成,2，彭 振，南东辰

（1.北京市地质矿产勘查开发总公司，北京 100050；2.中国地质大学（北京）工程技术学院，北京 100083）

2003年至今，北京市政府投入了大量资金开展废弃矿山生态修复工作，修复效果显著，但在高陡岩质边坡，尤其是废弃灰岩矿高陡岩质边坡生态修复技术上还存在较大提升空间。目前高陡岩质边坡生态修复技术方法较多，分别有团粒喷播法（李春林等，2011）、厚层基材TBS技术（陈莉等，2004）、喷混植生法（王耀建等，2019）、喷砼飘台法（郑思光等，2020）、土工格室法（蒋建良等，2019）、植生袋法（安春云，2016）和客土喷播法（耿志军等，2010）等，北京市高陡岩质边坡生态修复常用技术方法主要为团粒喷播法、客土喷播法、喷砼飘台法、土工格室法，在门头沟区、密云区、丰台区、昌平区废弃矿山生态修复项目中均有应用。本文遴选门头沟区水峪嘴、麦子峪岩质边坡做生态修复对比研究，针对不同坡度分区选用不同修复技术，并对修复后效果进行评价，分析各类方法的适宜性及优缺点，可为北京市高陡岩质边坡生态修复技术方法的选择提供借鉴和参考。

1 概况

研究区位于北京西部中低山区，沟谷较为发育，地形起伏较大，裸露岩坡坡度为35°～75°。周边地表被第四系残、坡积的砾石、岩屑、砂土质岩层覆盖，平均厚度为0.3 m，山坡局部基岩出露，表层风化程度较强，植被主要包括侧柏、山杏、山桃、侧柏等乔木，灌木主要为荆条，杂草包括高羊茅、黑麦草、狗尾草等，植被长势好、覆盖率高。受多年采石影响，区内岩石裸露，危岩林立，基本无植被覆盖。

区内土壤类型主要为残积渣石土，母岩岩性主要为角砾状灰岩，厚度一般为0.1～0.3 m，土中的碎屑物质大小不均匀，棱角显著，无分选，无层理，局部可见保存原岩的薄层状结构。周边土壤稀薄，土壤类型主要为褐土，包括山地粗骨褐土和普通褐土，土壤厚度一般为0.1～1.0 m。残积层在平缓的山顶和山坡上较厚，而在易遭冲刷较陡的上坡，则厚度不大，植被立地条件较差。

1.1 水峪嘴边坡现状分析

（1）工程地质特征

水峪嘴位于京西古道景区入口处，为主景区重要可视面，区位较重要，边坡为阳坡，岩层产状为165°∠32°，坡向131°，坡长225 m，坡高52～76 m，坡度45°～80°。岩层单层厚度为0.1～0.15 cm，整体岩面完整，中风化，风化带厚度为0.2 m，受采石影响边坡节理发育，部分坡段存在危岩，周边植被整体恢复较好。该边坡从西至东根据岩层产状和坡向的关系可分为3段，最东段边坡及最西段边坡坡向与岩层倾向相同且倾角与坡度相近，为顺层坡，坡面光滑，节理裂隙不发育，绿化难度较大。中间段边坡为斜向坡，坡面较破碎，节理裂隙发育，绿化难度相对较小。

（2）坡度分析

根据坡面三维激光扫描数据成果，采用MapGIS软件对边坡进行坡度分析（图1），经过计算分析得出，边坡坡面面积为33106 m2，其中0°～50°区域面积为24594 m2，占总坡面面积的74.3%；50°～60°区域面积为4160 m2，占坡面总面积的13.9%；60°以上区域面积为3902 m2，占坡面总面积的11.8%。由此可见，边坡50°以下区域占大部分，50°～60°及60°以上区域整体占比较小，整体复绿难度不大。

图1 水峪嘴边坡坡度分区图Fig. 1 Slope zoning map of Shuiyuzui slope

1.2 麦子峪边坡现状分析

（1）工程地质特征

麦子峪位于龙泉镇北部省道S209路边可视范围内，严重影响道路沿线景观，边坡整体坡向95°，为阴坡，坡长280 m，坡高44～70 m，坡度55°～85°。边坡整体稳定，岩层产状为104°∠23°，坡面局部较破碎，节理发育，坡脚有高3 m的陡坡区域，坡度大于75°，边坡中部有一处顺层坡面，光滑完整。

（2）坡度分析

根据坡面三维激光扫描数据成果，采用MapGIS软件对边坡进行坡度分析（图2）。经过计算分析得出，边坡坡面面积为25045 m2，其中0°～50°区域面积为7069 m2，占总坡面面积的28.2%；50°～60°区域面积为7701 m2，占坡面总面积的30.7%；60°以上区域面积为10275 m2，占坡面总面积的41%。由此可见，边坡50°以下区域占比较小，50°～60°及60°以上区域整体占比较大，整体复绿难度较大，应采用综合修复手段进行边坡生态修复。

图2 麦子峪边坡坡度分区图Fig. 2 Slope zoning map of Maiziyu slope

2 边坡生态修复方案

2.1 边坡生态修复技术方法选择

水峪嘴及麦子峪研究区均为高陡岩质边坡，边坡各坡度范围占比不同，采取的生态修复技术方法主要为团粒喷播、普通客土喷播、喷砼飘台法和土工格室法等。各类方法的适用性及优缺点如表1所示。

表1 边坡生态修复技术方法综合评定表Tab. 1 Comprehensive evaluation table of slope ecological restoration technology

2.2 边坡生态修复方案

（1）水峪嘴研究区

根据边坡地形地貌及工程地质特征，将边坡分为东段、中段、西段，采取坡面整治工程、团粒喷播工程等针对性生态修复措施，见表2。

表2 水峪嘴边坡生态修复方案Tab. 2 Ecological restoration scheme of slope in Shuiyuzui

（2）麦子峪研究区

根据边坡地形地貌及工程地质特征将边坡分为南段、北段，采取针对性生态修复措施（表3）。

表3 麦子峪边坡生态修复方案Tab. 3 Ecological restoration scheme of slope in Maiziyu

2.3 生态修复效果分析

水峪嘴研究区施工完成日期至今已3年，图3为施工后效果，现场观感良好，植被覆盖率可达85%（和边坡坡度直接相关），基本达到近自然状态。通过调研分析，团粒喷播技术适合应用于该区高陡岩质边坡生态修复，喷播后50°以下边坡修复效果良好，50°～60°边坡修复效果一般，60°以上边坡修复效果较差。经坡度分析，该区边坡60°以下区域占比为87.2%，植被覆盖率达85%以上，整体观感良好，植被覆盖率和坡度成反比关系。该区高陡岩质边坡的水土流失得到有效控制，边坡生态环境和自然景观得到有效改善，生态修复效果良好，可为我国北方地区高陡岩质边坡的生态修复提供参考和借鉴。

图3 水峪嘴边坡治理前后对比照片Fig. 3 Comparison photos of slope before and after treatment in Shuiyuzui

麦子峪研究区施工完成日期至今已3年，图4为施工后效果，现场观感一般，植被覆盖率约为60%。通过调研分析，普通挂网喷播技术适合应用于该区高陡岩质边坡生态修复，喷播后50°以下边坡修复效果良好，50°～60°边坡修复效果一般，60°以上边坡修复效果较差。经坡度分析，该区边坡60°以下区域占比为58.9%，植被覆盖率约达60%；北段边坡陡立，采取的喷砼飘台法，由于该方法主要依靠藤本植物攀爬复绿，槽纵向间距过大，且槽体存土量较小，与相邻坡面衔接处理不够，边坡修复欠缺整体性、美观性，短期复绿效果不明显。

图4 麦子峪边坡治理前后对比照片Fig. 4 Comparison photos of Maiziyu before and after slope treatment

3 结论与建议

3.1 结论

（1）挂网喷播及高次团粒喷播技术适合应用于北京市高陡岩质边坡生态修复，喷播后50°以下边坡修复效果良好，50°～60°边坡修复效果一般，60°以上边坡修复效果较差，从现场效果对比来看，高次团粒喷播技术相比普通挂网喷播技术、土工格室法在抗冲刷、喷播基质颜色与周边环境的协调程度、植物种类及配比等方面均有其优越性。

（2）针对顺向坡中的光滑岩面采取了坡面植生孔方式技术改良，根据边坡不同的坡面形态，完整性、粗糙度、节理裂隙发育程度及岩体风化程度，综合确定植生孔的密度、孔径、孔深等参数，孔内填充团粒培养基，植生孔布置目的在于帮助坡面植物在完整的岩层中扎根，为后期绿化奠定基础。

（3）喷砼飘台法在麦子峪岩质边坡的应用效果较差，南北两侧边坡生态修复效果悬殊，与周边景色不协调，应用该方法进行边坡修复时需慎重选择。

3.2 建议

（1）应用喷播类技术进行高陡岩壁生态修复前应充分分析边坡坡度、坡面起伏程度、破碎程度、风化程度等，综合判定该类方法适用性，建议坡度50°以上区域占比40%以上的边坡慎重选择挂网喷播技术方法进行生态修复。

（2）喷砼飘台法是目前近直立边坡常用的生态修复方法，在选用该方法时建议考虑其与周边环境的协调及相融性，不应单一采用等间距的水平飘台，应结合边坡区位、修复需求及层理、裂隙分布方向，合理确定飘台间距及飘台倾斜角度，使其能与自然融为一体。

（3）高陡岩质边坡修复应综合边坡所在区位、坡度、岩体完整性、层理产状、坡向、坡面起伏程度等因素进行综合判定、选择技术方法，在充分掌握各类方法适用性及局限性的基础上，针对边坡立地条件拟定综合修复方案，修复后景观要与周边相协调。