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        基于噴混植生的高陡巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)新思路
        ——以梧桐山道立交邊坡為例

        2019-01-12 06:58:14王耀建王永喜邢路平
        中國(guó)水土保持 2019年1期
        關(guān)鍵詞:植生巖質(zhì)灌木

        王耀建,王永喜,夏 兵,邢路平,吳 鳳

        (1.深圳市北林苑景觀及建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,廣東 深圳 518038;2.深圳市深水水務(wù)咨詢有限公司,廣東 深圳 518003)

        噴混植生技術(shù)是適合于巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)的一項(xiàng)復(fù)綠技術(shù),在75°以下的非光滑巖質(zhì)邊坡或質(zhì)地密實(shí)堅(jiān)硬的土質(zhì)邊坡上應(yīng)用能取得快速綠化的效果,但坡度大于45°時(shí)需掛過(guò)塑鐵絲網(wǎng)作骨架以增強(qiáng)坡面和基質(zhì)的穩(wěn)定。噴混植生技術(shù)在華南巖質(zhì)邊坡取得了較好的社會(huì)和生態(tài)效益,在北方也有推廣應(yīng)用價(jià)值,但也有其局限性。筆者以深圳市梧桐山道立交邊坡為研究對(duì)象,通過(guò)分析其邊坡特點(diǎn),提出新的修復(fù)理念,對(duì)邊坡進(jìn)行生態(tài)修復(fù)措施設(shè)計(jì),應(yīng)用了新技術(shù),邊坡生態(tài)修復(fù)后效果良好,可為高陡巖質(zhì)邊坡的生態(tài)修復(fù)提供參考。

        1 噴混植生技術(shù)的研究進(jìn)展

        我國(guó)于20世紀(jì)90年代中后期引入噴混植生技術(shù),實(shí)踐中通過(guò)不斷改進(jìn)完善,取得了一定的效果。1998年重慶交通科研設(shè)計(jì)院提出了復(fù)合營(yíng)養(yǎng)土噴播植被技術(shù),可用于風(fēng)化破碎巖石和干旱地區(qū)邊坡復(fù)綠[1]。2000年章夢(mèng)濤等[2]報(bào)道了深圳如茵公司開(kāi)發(fā)的巖質(zhì)坡面噴混植生技術(shù),該技術(shù)2001年獲得深圳市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),2002年獲得廣東省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng),并在實(shí)踐中成功應(yīng)用[3]。2003年張季如等[4]介紹了草灌植被可生長(zhǎng)的生態(tài)防護(hù)材料,并提出了利用生態(tài)護(hù)坡材料進(jìn)行邊坡侵蝕防護(hù)、綠化的設(shè)計(jì)。2008年重慶交通大學(xué)劉飛等[5]探討了采用改性硫鋁酸鹽水泥及凝石作為膠結(jié)材料的可行性,結(jié)果表明兩種膠結(jié)材料基本達(dá)到了植被混凝土對(duì)膠結(jié)材料的要求。

        2 研究區(qū)概況

        梧桐山道立交邊坡位于深圳市鹽田海港大廈東北側(cè),其東側(cè)為鹽田港保稅區(qū)和深圳檢驗(yàn)檢疫局鹽田檢驗(yàn)場(chǎng),南側(cè)接鹽田港中港區(qū),西側(cè)現(xiàn)狀為山體,北至鹽排高速公路,東部沿海高速公路從立交的南部穿過(guò)。

        梧桐山道立交邊坡所在山體為梧桐山系的外延,處在梧桐山的東麓,地貌以破碎低山臺(tái)地為主,有兩個(gè)明顯的沖溝,分別位于馬會(huì)用地所在山丘的南、北兩側(cè)。用地區(qū)域整體呈近南北走向,總體上地勢(shì)西高東低,所經(jīng)地段地形起伏較大,工程開(kāi)挖形成的邊坡長(zhǎng)約1 141 m,最大坡高98 m,最小坡高19 m。

        梧桐山道立交邊坡屬南亞熱帶海洋性氣候,年平均氣溫22.6 ℃,極端最高溫度為37 ℃,極端最低溫度為2.8 ℃;多年平均降水量1 950 mm,年最大降水量2 634 mm,年最小降水量912 mm,多年平均水面蒸發(fā)量為1 330 mm。

        梧桐山道立交邊坡區(qū)域周邊山地植被茂密,且人為干擾較少,仍保持著較原始的自然生態(tài)環(huán)境。其植被具有沿海南亞熱帶常綠闊葉林的一般特征:?jiǎn)棠緲浞N較多且整體相對(duì)較矮,藤本植物生長(zhǎng)茂密。

        梧桐山道立交邊坡依山體南北走向分級(jí)進(jìn)行開(kāi)挖(每級(jí)高度為10 m,平臺(tái)寬為2 m),根據(jù)不同的地質(zhì)情況采用不同的放坡坡率,見(jiàn)表1。

        根據(jù)邊坡坡率與地質(zhì)條件(坡體巖性)的不同進(jìn)行邊坡支護(hù)設(shè)計(jì),采用的支護(hù)措施主要有鋼筋混凝土框架梁+錨桿、漿砌毛石重力式擋土墻、鋼筋混凝土抗滑樁、主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)+錨桿等。

        表1 不同類型邊坡開(kāi)挖坡率

        3 高陡巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)

        3.1 應(yīng)用的新理念

        (1)實(shí)現(xiàn)工程護(hù)坡和生態(tài)護(hù)坡的科學(xué)結(jié)合,因地制宜采取措施。

        (2)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工,不斷試驗(yàn)改進(jìn)。

        (3)實(shí)現(xiàn)近自然、可持久的生態(tài)恢復(fù)。

        3.2 邊坡排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        (1)排水系統(tǒng)組成。主要包括坡頂截水溝、平臺(tái)排水溝、坡面跌水溝、坡腳排水邊溝及消力井、沉沙池等。

        (2)排水系統(tǒng)布置。坡頂截水溝修建在邊坡開(kāi)挖線上部,距開(kāi)挖線5 m以外視現(xiàn)狀地形布置,邊坡雨水匯流處及適當(dāng)位置布置跌水溝進(jìn)行分流排放。

        為適應(yīng)高邊坡施工條件,平臺(tái)排水溝與種植槽結(jié)合修建,采用鋼筋混凝土預(yù)制件排水溝或生態(tài)排水溝形式,其平面布置根據(jù)平臺(tái)寬度(B)分為兩種:B≤3 m時(shí),布置在坡腳處,采用鋼筋混凝土預(yù)制件排水溝;B>3 m時(shí),布置在平臺(tái)外側(cè),采用生態(tài)排水溝。在跌水溝進(jìn)入道路邊溝處布置消力井,以防急流影響道路運(yùn)行。

        3.3 平臺(tái)種植槽設(shè)計(jì)

        為改善邊坡的生態(tài)環(huán)境,沿平臺(tái)設(shè)計(jì)了種植槽。種植槽修建方法為在平臺(tái)外側(cè)修筑擋墻,然后回填種植土。

        3.4 生態(tài)復(fù)綠措施設(shè)計(jì)

        3.4.1 生態(tài)復(fù)綠技術(shù)原則

        采取的復(fù)綠技術(shù)不影響邊坡的穩(wěn)定性,不危及道路的正常運(yùn)營(yíng);技術(shù)較成熟,有成功的施工案例供參考;需滿足快速綠化和全面綠化的要求;可操作性強(qiáng)。

        3.4.2 植物選擇

        所選擇的植物應(yīng)耐旱、耐瘠薄、抗逆性強(qiáng),能適應(yīng)邊坡的特殊環(huán)境條件;靠近道路的坡面綠化應(yīng)滿足生態(tài)功能,同時(shí)考慮景觀效果;應(yīng)具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力;盡可能以鄉(xiāng)土樹種為主。

        3.4.3 邊坡及平臺(tái)綠化設(shè)計(jì)

        (1)坡比小于1∶1.25的全風(fēng)化石質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡。采用不掛網(wǎng)客土噴播植草+種植喬灌木的模式綠化,噴播的草種為百喜草、狗牙根、多花木藍(lán),并混播少量山毛豆種子,種植的灌木選用簕杜鵑、桃金娘、金合歡、野牡丹、馬纓丹等,喬木選用臺(tái)灣相思、雅榕、黧蒴錐、鳳凰木、海南蒲桃、木荷等。采用喬灌混交種植,株行距為1.5 m×1.5 m,喬灌比為1∶2。

        (2)坡比為1∶0.75~1∶1.25的石質(zhì)邊坡。采用掛網(wǎng)(單層網(wǎng)或者雙層網(wǎng))噴混植生+灌木的模式恢復(fù)植被,草種選擇狗牙根、百喜草、竹節(jié)草、假儉草,灌木選擇金合歡、簕杜鵑、桃金娘、野牡丹、夾竹桃、朱纓花、馬纓丹等。灌木苗為袋苗,株行距為1.5 m×1.5 m。

        (3)坡比為1∶0.5~1∶0.75的石質(zhì)邊坡。采用掛網(wǎng)(單層網(wǎng)或者雙層網(wǎng))噴混植生+人工植生盆+V形槽措施綠化,草種選擇狗牙根、百喜草、竹節(jié)草、假儉草,灌木選擇桃金娘、野牡丹、馬纓丹、朱纓花、簕杜鵑等,喬木選擇臺(tái)灣相思、雅榕、大頭茶等,藤本選爬山虎、薜荔。灌木苗為袋苗,株行距為1.5 m×1.5 m;利用坡面微凹地形砌筑人工植生盆(平均每100 m2修建6~8個(gè))種植喬木,植生盆直徑不小于50 cm,平均回填土深不小于50 cm,每個(gè)植生盆種植喬木1株;對(duì)于坡比為1∶0.5邊坡結(jié)合V形槽措施復(fù)綠,V形槽回填種植土,種植灌木和藤本。

        (4)平臺(tái)綠化技術(shù)。在種植槽外側(cè)種植灌木一排,內(nèi)側(cè)種植喬木一排,石質(zhì)邊坡的平臺(tái)則在平臺(tái)的兩側(cè)各加種藤本一排。灌木選用簕杜鵑、朱纓花、夾竹桃、黃金榕、桃金娘、軟枝黃蟬等,種植間距1 m;喬木選用雅榕、臺(tái)灣相思、木荷、羊蹄甲、紅錐、鐵冬青、山烏桕、鐵刀木、海南蒲桃、黧蒴錐、鳳凰木等,種植間距2 m;上爬藤本為爬山虎、薜荔,下垂藤本為首冠藤、馬纓丹,種植間距0.2 m。

        (5)填方邊坡綠化。填方邊坡坡率為1∶1.5~1∶2.0時(shí),采用人工植草+喬灌木綠化。喬木選擇木棉、樟樹、雅榕、鳳凰木、洋紫荊等,也可適當(dāng)種植一些能體現(xiàn)亞熱帶特色的棕櫚科植物,株行距為3 m×3 m;灌木選擇夾竹桃、紫薇、四季桂、朱槿、雞蛋花、簕杜鵑等,株行距為1.5 m×1.5 m。

        (6)裸露緩坡地及臺(tái)地綠化。裸露緩坡地及臺(tái)地復(fù)綠方法為喬灌混交的方式,喬木選擇鳳凰木、雅榕、木棉、南洋楹、桃花心木、高山榕、臺(tái)灣相思、海南蒲桃等,灌木選擇夾竹桃、金合歡、桃金娘、野牡丹、簕杜鵑、朱纓花等。

        (7)擋土墻綠化。擋土墻通過(guò)在墻腳和墻頂部各種植一排藤本進(jìn)行上爬下垂綠化,上爬藤本為爬山虎、薜荔,下垂藤本為炮仗花和馬纓丹,種植間距0.2 m。

        3.5 滴灌設(shè)計(jì)

        梧桐山道立交邊坡多為石質(zhì),坡高且陡,坡面綠化工程養(yǎng)護(hù)難度大,若灌溉不當(dāng)易影響苗木成活率。為保證整治效果及后期生態(tài)系統(tǒng)的良性演替,采用近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)滴灌技術(shù)進(jìn)行灌溉。

        4 邊坡生態(tài)修復(fù)效果分析

        梧桐山道立交邊坡生態(tài)修復(fù)工程于2010年6月竣工,通過(guò)跟蹤調(diào)查可知,生態(tài)修復(fù)后破壞的生態(tài)得到了有效恢復(fù),邊坡整體景觀與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào),并有效地控制了高陡巖質(zhì)邊坡的水土流失(生態(tài)修復(fù)前后面貌對(duì)比見(jiàn)圖1~3)。

        圖1 2009年生態(tài)修復(fù)前面貌

        圖2 2011年生態(tài)修復(fù)1年后效果

        圖3 2016年生態(tài)修復(fù)6年后效果

        從群落結(jié)構(gòu)組成來(lái)看,邊坡生態(tài)修復(fù)初期,草本植物為優(yōu)勢(shì)種,隨著時(shí)間的推移,植物群落呈現(xiàn)出喬、灌、草搭配的多層次結(jié)構(gòu),系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。邊坡生態(tài)修復(fù)1~2年以人工種植植物為主,經(jīng)過(guò)3~6年的發(fā)展,部分人工種植植物如狗牙根、百喜草、山毛豆等,因不適應(yīng)樣地條件而退化,木麻黃、芒草、五爪金龍、蟛蜞菊等植物自然入侵,存留下來(lái)的人工種植植物和自然入侵植物的競(jìng)爭(zhēng)逐漸達(dá)到平衡,建群種形成,植物群落向良好方向發(fā)展,進(jìn)入自然演替的過(guò)程。植物長(zhǎng)勢(shì)良好,草本1年后覆蓋率在95%以上,3年后保存率在90%以上;藤本1年后成活率在95%以上,攀援長(zhǎng)度在250 cm以上,且分布均勻,3年后保存率在90%以上,攀援長(zhǎng)度在500 cm以上;灌木1年后成活率在90%以上,株高在50 cm以上,冠幅在30 cm以上且分布均勻,3年后保存率在85%以上,株高在150 cm以上;喬木1年后成活率在90%以上,株高在100 cm以上,冠幅在60 cm以上且分布均勻,3年后喬木保存率在85%以上,株高在250 cm以上。

        5 結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)

        5.1 結(jié) 論

        梧桐山道立交邊坡生態(tài)修復(fù)的研究成果,為我國(guó)華南地區(qū)高陡巖質(zhì)邊坡的生態(tài)修復(fù)提供了技術(shù)支撐?;趪娀熘采母叨笌r質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)新理念、新技術(shù)能否適應(yīng)長(zhǎng)期干旱的氣候條件,還需進(jìn)一步研究。

        5.2 創(chuàng)新點(diǎn)

        (1)針對(duì)已有掛單層網(wǎng)噴混植生技術(shù)覆土厚度不足的情況,梧桐山道立交邊坡通過(guò)試驗(yàn),部分區(qū)域創(chuàng)新應(yīng)用了掛雙層網(wǎng)噴混植生技術(shù),增加了坡面土層厚度,解決了巖質(zhì)高陡坡面生態(tài)修復(fù)覆土厚度不夠的難題。

        (2)創(chuàng)新應(yīng)用了工程綠化防護(hù)技術(shù)組合,創(chuàng)建了V形槽+掛雙層網(wǎng)噴混植生技術(shù),是高陡巖質(zhì)邊坡快速綠化的成功技術(shù)組合。

        (3)創(chuàng)新應(yīng)用了滴灌系統(tǒng)進(jìn)行面積達(dá)8.6萬(wàn)m2的高陡巖質(zhì)邊坡人工植被養(yǎng)護(hù)。

        (4)創(chuàng)新實(shí)踐了平臺(tái)排水溝在種植槽外側(cè)布設(shè),可以使坡面匯水充分澆灌平臺(tái)植物后再進(jìn)入平臺(tái)排水溝。

        (5)創(chuàng)新篩選出一批先鋒喬灌草種和優(yōu)化組合模式,并通過(guò)喬灌草藤立體配置,使不同的坡面及不同高度的平臺(tái)植物配置不一樣,不僅可滿足坡面綠化要求,還可同時(shí)滿足景觀效果。

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