白 天，吳雅文

(河南農(nóng)業(yè)大學林學院，河南 鄭州 450002)

高速公路護坡景觀可持續(xù)性綜合評價

白 天，吳雅文

(河南農(nóng)業(yè)大學林學院，河南 鄭州 450002)

針對我國高速公路護坡景觀綜合效益研究滯后于高速公路建設，制約高速公路生態(tài)可持續(xù)建設和發(fā)展，造成高速公路護坡生態(tài)破壞，景觀退化，養(yǎng)護與管理成本過高等問題。對河南省鄭—盧高速公路護坡景觀的施工類型進行調(diào)查，采用層次分析法(AHP)和模糊綜合評價對高速公路景觀生態(tài)可持續(xù)性進行評價。結果顯示：①鄭—盧高速護坡綜合評價等級總體偏低；②生態(tài)效益在綜合評價中所占比重最大，是護坡景觀構建的關鍵；③護坡景觀模式生態(tài)效益CEI綜合評價中分級掛網(wǎng)噴播優(yōu)于其他類型。

鄭盧高速；護坡；層次分析法；模糊綜合評價；生態(tài)效益

我國高速公路護坡景觀綜合效益研究滯后于高速公路建設[1]，造成高速公路巖土裸露，水土流失，植被群落破碎化等諸多生態(tài)問題，暴露了早期公路護坡景觀設計的盲目性和科學研究的不足，制約了高速公路可持續(xù)建設和發(fā)展[2]。

西方國家早期公路建設就認識到了生態(tài)效益的重要性。Hansen D J[3]運用鄉(xiāng)土植物進行公路邊坡綠化研究，Petersen S L等[4]對護坡自然植被中本地植物種與人工種植的演替進行研究。目前我國護坡植物育種研究較為廣泛，但護坡植被生態(tài)可持續(xù)研究較少。只有解決高速公路護坡景觀存在的植被結構恢復問題，才能增強高速公路護坡生態(tài)恢復能力，實現(xiàn)生態(tài)型高速公路發(fā)展目標[5-6]。本文對鄭盧高速護坡樣方進行綜合效益分析、評價，歸納影響護坡景觀生態(tài)效益的主導因素，為護坡生態(tài)環(huán)境建設提供參考。

鄭州至盧氏高速公路簡稱鄭—盧高速，編號S85，2013年全線貫通[7]，全長322 km，由東至西途經(jīng)萬方山、蕭山、伏牛山脈、桐柏山脈，穿越暖溫帶半濕潤季風氣候與亞熱帶濕潤氣候2個氣候區(qū)[8]，沿線植被資源豐富，是河南省西南地區(qū)交通要道。

1 調(diào)查方式與評價方法

1.1 調(diào)查方式

根據(jù)護坡景觀施工類型將鄭—盧高速護坡分為9個類型，分別為拱形架、框架+掛網(wǎng)、六角磚、框架+六角磚、掛網(wǎng)不噴播、掛網(wǎng)噴播、分級掛網(wǎng)噴播、自然坡面、漿砌石片護面墻[9]。根據(jù)氣候區(qū)域分類，將護坡景觀分為鄭州至洛寧段、洛寧至盧氏段進行調(diào)查，每段按工程類型隨機取樣，每段各類型取3個樣方，面積為20 m×5 m，共54個樣方進行邊坡類型調(diào)查。

植被調(diào)查在各邊坡樣方內(nèi)，按對角線設立5個樣方，其中灌木樣方為2 m×2 m，草本樣方為0.5 m×1 m，主要調(diào)查樣方內(nèi)植被的物種豐富度、高度、覆蓋度。同時，通過徑流場實驗，完成邊坡流失量的取樣和記錄，從而實現(xiàn)坡面水土流失變化量動態(tài)監(jiān)測。

1.2 評價方法

建立高速公路護坡景觀可持續(xù)性綜合指標體系，綜合指標體系分為3個層次：目標層、因素層、指標層。通過調(diào)查按評分標準對評價因子打分確定各因子的相對值，建立各判斷矩陣，根據(jù)特征值計算各評價因子權重(表1)。指標層的各評價因子采用從優(yōu)到差，分為3級的評分標準，運用層次分析法(AHP)和模糊綜合評價法[10]對鄭盧高速護坡景觀可持續(xù)性進行評價。

表1 綜合評價指標體系及評分標準

表1(續(xù))

1.2.1 AHP法權重因子的確定 分層函數(shù)進行量化，采用AHP進行分層賦值確定各層次、各指標的權重，再逐層加權求和得到綜合評價指數(shù)[11]。評價分為以下幾個步驟[12]：①選取指標，建立綜合評價層次；②通過專家打分確定各因子的相對重要值；③建立判斷矩陣，計算各行特征值；④計算評價因子的權重值(Fi為評價因子的權重，w為層次單排序評價因子權重分布)；⑤對評價因子權重值進行一致性檢驗；⑥結合因素權重，通過模糊綜合評價法進行鄭盧高速護坡模式景觀可持續(xù)性評價。

2 結果與分析

2.1 護坡類型調(diào)查

高速公路建設既要體現(xiàn)邊坡特殊生境區(qū)域的完整性，又要體現(xiàn)景觀恢復的原則[14]。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鄭盧高速護坡以拱形架(圖1)、框架+掛網(wǎng)(圖2)等工程構架結合植物種植形式為主，優(yōu)勢在于適用多種坡面，多用于坡度>35°的土質(zhì)或巖石邊坡，工程框架有效固定邊坡結構，而內(nèi)種植槽中的植被又提供了良好生態(tài)景觀。

洛—寧緩坡路段，坡度<35°的土質(zhì)邊坡以掛網(wǎng)噴播、自然護坡和六角磚鋪設(圖3)類型為主，護坡植被豐富度高。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，樣方內(nèi)人工建植向鄉(xiāng)土植被進行演替，該類型護坡因受坡度和場地條件限制，全段比重較少。

鄭—少高速段漿砌石片護面墻比重較大，施工無放坡條件的巖石碎面，用應力矛索固定并預留滲水口，該種護坡能有效防止水土流失和雨水沖刷，但不具備生物防護功能。通過調(diào)查，鄭盧高速9種類型護坡總體情況統(tǒng)計結果見表2。

2.2 護坡植被調(diào)查

鄭盧高速從鄭州出發(fā)至登封穿越黃土平原區(qū)域，其后路段分布于伏牛山山脈，屬于亞熱帶北部邊緣地帶[15]。對鄭盧高速沿途的主要護坡植被種類進行調(diào)查，結果顯示，該區(qū)高速公路護坡綠化主要植物分為小喬木、灌木、地被草花和藤蔓植物4類。優(yōu)勢植物有：榆樹、紫穗槐、木槿、金葉女貞、荊條、藤本衛(wèi)矛(扶芳藤)、連翹、黑麥草、高羊茅、紫花苜蓿、野豌豆等。調(diào)查發(fā)現(xiàn)護坡內(nèi)紫穗槐、野生葎草、柳葉菜、馬先篙、白蒿、大頭秦吾、細辛、結縷草長勢優(yōu)良，同時，公路沿線很多優(yōu)良野生草本開花植物長勢狀況良好(表3)，但人工種植地被黑麥草、高羊茅、酢漿草退化嚴重。

表2 鄭—盧高速護坡基本類型統(tǒng)計

表3 鄭—盧高速部分優(yōu)良野生草本開花植物統(tǒng)計

表3(續(xù))

2.3 護坡景觀可持續(xù)性評價

護坡景觀可持續(xù)性評價包括生態(tài)效益、景觀效益、經(jīng)濟效益和社會效益4個方面，評價能夠對高速公路護坡生態(tài)恢復全面客觀的衡量。由于高速公路生境的異質(zhì)性，護坡景觀可持續(xù)性存在多種限制因素和影響因子，其評價方法也有差異。除了對植被的評價，還將結合綠化功能、水土保持功能、工程穩(wěn)定性能、經(jīng)濟效益、社會功能等做出客觀評價[16]。

2.3.1 AHP法權重指標體系及權重值 層次分析法(AHP)權重指標體系及權重值見表4，分析結果CR=0.0897<0.10，判斷矩陣通過一致性檢驗。由B層排序可知，鄭盧高速護坡景觀可持續(xù)性評價中，生態(tài)效益所占的比重最大，說明生態(tài)效益是護坡生態(tài)景觀和護坡植被演替的關鍵環(huán)節(jié)。通過對高速公路護坡景觀結構的研究，有利于篩選適合高速公路生態(tài)植被類型和景觀要素，亦有利于探究植被演替的規(guī)律。

表4 AHP評價指標權重值

*：CR=0.0897<0.1。

由圖4綜合指標權重值分布可知，生態(tài)效益中的水土保持、群落結構穩(wěn)定性，改S善土壤性質(zhì)等位居前列且相對集中，是生態(tài)高速公路建設的集中表現(xiàn)，而經(jīng)濟效益、社會效益、景觀效益中提取的要素呈相互交錯排列，表明各要素之間存在相互影響，同時，降低災害效果和減少事故發(fā)生位于前部，體現(xiàn)管理方對高速公路安全的重視。通過以上指標對比，綜合效益評價因子的排序與生態(tài)效益評價因子的排序基本一致，說明生態(tài)效益在鄭盧公路護坡景觀生態(tài)可持續(xù)性中的重要位置。鄭盧高速公路護坡生態(tài)效益有著巨大的潛力，隨著生態(tài)效益的提高將有助于包括經(jīng)濟、社會、景觀效益等綜合可持續(xù)性的提升。

2.3.2 模糊綜合評價 由表5～表6評價結果可知，鄭盧高速護坡生態(tài)等級總體偏低，評價等級主要為Ⅲ級或Ⅳ標準，一是由于路段內(nèi)生態(tài)景觀的營造主要依靠人工建植，退化嚴重，而演替植被又未能形成穩(wěn)定植被群落，是造成調(diào)查過程中生態(tài)效益評價偏低的重要原因；二是9類護坡景觀所面對的防護效果側重不同，整路段未形成明確的護坡分類和統(tǒng)一的設計和管理，施工質(zhì)量存在差異，造成護坡效果參差不齊，影響綜合評價水平。

表5 鄭—盧高速不同護坡類型因素層權重及排序

通過綜合評價得知，分級掛網(wǎng)噴播最有利于護坡景觀生態(tài)的可持續(xù)性，這是由于分級能有效緩解坡長引起的水土流失，同時又提供了灌木植被作為主要護坡植被的種植模式的生長平臺，增強土壤穩(wěn)定性和植被群落的穩(wěn)定性；之后是自然坡面，這種護坡方式在坡長小于10 m的護坡中，具有顯著的植被豐富度；單一的掛網(wǎng)護坡，能在一定程度固定巖石護坡的坡面穩(wěn)定，但水土流失嚴重，土壤植被堆積于護坡底部而上部斑禿，影響公路整體形象且存在安全隱患；漿砌石片護面墻能有效防止滑坡和水土流失保證公路行車安全，但生態(tài)效益和景觀效益較差。

表6 鄭—盧高速護坡景觀綜合評價指數(shù)及等級

3 結論

通過對高速公路護坡景觀進行綜合調(diào)查、評價，可知在評價包含的工程防護、生態(tài)修復、審美價值和社會經(jīng)濟等多方面的指標中，生態(tài)效益指標是高速公路護坡景觀生態(tài)可持續(xù)性綜合評價的重要因素；高速公路護坡生態(tài)可持續(xù)性主要受到護坡類型、分布和護坡植被的影響；分級掛網(wǎng)噴播和自然坡面等措施有利于護坡的景觀生態(tài)可持續(xù)性發(fā)展。通過對多項指標的綜合測定能較真實的反應高速公路景觀現(xiàn)狀，可為高速公路護坡防護、監(jiān)測與管理提供一定的參考。

[1]曹波.河南省高速公路發(fā)展現(xiàn)狀及對策[J].區(qū)域經(jīng)濟，2012(11)：95-97.

[2]劉春霞，韓烈保.高速公路護坡植被恢復研究進展[J].生態(tài)學報，2007，27(5)：2091-2096.

[3]Hansen DJ.Native plant establishment techniques for successful roadside revegetation[M].Salt Lake City，Utah Department of Transportation Press，1991.

[4]Petersen SL，Roundy BA，BryantRM.Revegetaion Methods for High-Elevation Roadsides at Bryce Canyon National Park[J].Utah.Restoration Ecology，2004，12(2)：248-257.

[5]沈毅，晏曉琳.公路路域生態(tài)工程技術[M].北京：人民交通出版社，2009.

[6]王彩琴.全球高速公路建設發(fā)展概況[J].交通企業(yè)管理，2006(3)：53-54.

[7]張果.河南省高速公路綠化模式研究[D].南京：南京林業(yè)大學，2006：26-75.

[8]譚啟明.河南省高速公路綠化植物分區(qū)調(diào)查研究[D].河南：河南師范大學，2014：13-29 .

[9]白史且，胥曉剛.高速公路綠化工程技術[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005： 24-25.

[10]王新杰，薛東前.西安市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展模式演化分析[J].自然資源學報，2009，24(8)：1378-1382.

[11]賀仲雄.模糊數(shù)學及其應用[M].天津： 天津科技出版社，1985.

[12]Saaty T L.The analytic hierarchy process[M].New York： McGraw-Hill，1980.

[13]趙煥臣.層次分析法[M].北京：科學出版社，1986.

[14]夏耘，蘆建國，張果.河南省高速公路護坡綠化模式調(diào)查[J].林業(yè)科技開發(fā)，2006(4)：92-95.

[15]邵文杰，河南省地方史志編纂委員會.河南省志：第7卷植物志[M].鄭州：河南人民出版社，1993.

[16]穆琳琳.生態(tài)公路護坡生態(tài)恢復設計與研究[D].南京：南京林業(yè)大學，2010：54-63.

Comprehensive Evaluation on Landscape Sustainability of Highway Slope

BAI Tian，WU Ya-wen

(Forestrycollege，HenanagriculturalUniversity，Zhengzhou450002，Henan，China)

The highway side slope comprehensive benefits research in China lags behind the highway construction，which restricted the highway construction and development of ecological sustainability.It brings the problems such as the ecological damage，landscape degeneration，and high cost of maintenance and management of the highway slope protection.In this paper，we evaluate highway landscape ecological sustainability by the AHP and fuzzy comprehensive evaluation method.The results showed that：①Zheng-Lu highway slope landscape model of ecological adaptability low level which needs to improve.②Ecological benefit in the comprehensive evaluation of proportion is the largest，and is the key to slope protection landscape construction；③CEI landscape model of ecological slope protection benefit comprehensive evaluation according to grading net-suspended spray seeding is better than other types.

Zheng-Lu highway；slope protection；AHP；fuzzy comprehensive evaluation；ecological sustainability

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.02.038

2015-09-06；

2015-10-22

河南省交通廳科技攻關項目(2014Z06)；河南省交通廳重點科技攻關項目(2015J02)

白天(1986—)，男(蒙古族)，云南昆明人，河南農(nóng)業(yè)大學風景園林學博士研究生，從事城鄉(xiāng)綠地資源建設與管控研究。E-mail：452293257@qq.com。

S731.8

A

1002-7351(2016)02-0190-08