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高速公路岩石边坡的快速生态恢复技术

来源:233网校 2010-02-17 00:00:00
    2、喷混植生关键技术的研究
    近年来,深圳市万信达环境绿化建设有限公司的混植生技术研发大致包括粘结剂选型及与有机物料的最佳配比、施工工艺改造技术的研究、灌草种配置及混播技术、建植层生态材料基本性质的研究、基料的强度指标及防雨水冲刷等几个方面。
    2.1低碱性粘结剂及与有机物料的最佳配比
    目前,在岩石边坡生态防护中常用的粘结剂是425#硅酸盐水泥,但是,水泥呈碱性,一般来说对灌草种子的生根和发芽是有害的。喷混基质pH值可直接或间接影响植物的生长发育,其影响主要表现在土壤养分的有效性、土壤微生物活性、植物根系生长和抗性大小以及植物群落的构成等几个方面。
    在喷混基料中加入辅助粘结剂(如红粘土、过磷酸钙)和pH缓冲剂,利用它们本身的酸碱性、缓冲性和红粘土的高量活性铝水解产生酸度进行pH调节,使喷混基料的pH值由强碱性(pH 8.0-8.5)降低到中性(pH 6.8-7.2),适合植物生长。喷混基料的pH值会随植物生长而有一定的降幅,所以,应采用比较成熟的pH值调节技术使喷混基料的pH值调节到一个适宜植物生长的范围。
    另一方面,水泥用量的多少既影响建植层结构的稳固性,又影响到建植层的土壤理化性质、肥力、微生物环境等,从而影响到植物生长。所以,应当根据岩石边坡的坡度和基岩状况,将喷混基料中水泥的含量调节到既有一定粘结强度、又适宜植物生长的范围内。
    2.2乔灌草种的配置及分层喷播技术
    公路边坡的生态恢复以往采用多草种混播,由于草种属浅根性植物,其根系一般只能分布于喷混建植层的表层,对边坡恶劣环境的抗逆性弱,生物群落稳定性差,往往在3-5年植被就出现退化。在草本群落中加入灌木,形成灌草结合的稳定立体复合生态体系,能解决单一草本植物群落易退化的问题。灌木根系发达,灌草生态建植层的根系交织成稳定结构,能最大限度地防止水土流失和坡面跨塌。克服草被退化的重要措施是构建乔灌草立体生态系统,包括以灌木为主的灌草生态和以草为主的草灌生态。灌草种配置的具体措施有:1)以地带性植被、乡土植物为基调,适当引进适于本地生长条件的野生植物和外地植物;2)考虑浅根植物和深根植物的结合、豆科植物和非豆科植物的结合;3)尽可能配置抗逆性强的植物和水肥光热利用率高的植物。只有这样,才能建设一个具有生物多样性的、稳定的立体生态群落。
    喷混植生技术分为基底和表层实施喷播,基底7-8cm,表层2-3cm;基底种子用量占20-30%,表层种子用量占70-80%.分层喷播有利于提高出苗率、成苗率,缩短见绿与覆盖时间,降低生产成本和养护成本。
    2.3喷混基料基本性质及主要强度指标的研究
    喷混基料中水泥的含量对护坡植物的成活、生长均有一定的影响,这涉及到基料基本性质和主要强度指标。国内已有岩石边坡生态种植基主要强度指标的试验研究 [6],主要的测试指标有无侧限抗压强度、抗剪强度(包括黏结力和内摩擦角)等,进一步的研究有不同坡度不灌草种组合的防冲刷小区试验、以及高陡边坡适宜基料力学性质的动态试验等。另外,涉及到基料的基本性质,应较全面地了解其物理性状(如自然容重、含水量、孔隙率和稳渗系数等),以及化学性质(包括养分分析、pH值、CEC等)。
    2.4施工工艺改造技术的研究
    目前采用的喷混施工工艺流程包括:清理石质坡面、挂镀锌铁丝网、风钻锚孔和锚杆固浆、吊沙包带、喷射有机基材混合物、盖无纺布、养护管理等[7,8].
    喷混植生是工程与生物紧密结合的施工技术,工艺过程复杂并影响着工程质量。该技术主要研究不同母岩、不同坡度岩石坡面的最佳施工工艺,锚杆与挂网工艺的改进、建植层喷混工艺的优化等。研究的必要性在于既能降低生产成本,又能达到快速生态治理、长期护坡的目的。
    2.5高陡边坡喷混植生技术的实施
    高陡边坡一般在70°以上,植被不能自然恢复,人工绿化也很困难。但是,我公司业已完成喷混植生的示范坡面达85°,部分坡面为90°-110°。对于高陡边坡(坡比在0.3-0.5之间、坡高30-40m以上)的3级坡或4级以上坡面,能否利用喷混植生技术进行稳定安全的治理呢?该问题需要持续地进行研究和示范。
    影响边坡稳定性的自然因素有地质、地形、气候和水文条件等,而人为因素有设计因素、施工因素和养护管理等。对于高陡边坡而言,边坡的自然因素可在治理前进行修整,而后采用坡面的加固。原坡面的加固工艺有抗滑桩、抗滑挡墙、压浆锚柱、格珊梁和排水固结等[9],这在高陡边坡治理中是非常重要的。坡面植物的耐久性需要进一步观测,从理论上看,植物生长的外部条件只需满足植物生长所需的水、肥、气、热、土壤条件即可,对不同地区,坡面植物能否健康稳定生长,还取决于当地气候的适应及不同种间的相互竞争。因此,只要植物种子选择合理,外部条件均能满足,若无病虫害,应可建立稳定的坡面植物群落。
    2.6深圳万信达公司喷混植生技术的应用实例
    喷混植生的技术研发和应用已成为我公司发展经济新的增长点。现在,公司正利用不断完善的喷混植生技术对广惠、昆石、元磨、福宁、宁杭等高速公路岩石边坡进行生态修复治理,并作出新的规模示范。下面列举2个已完成并经受暴雨冲击后仍保持坡面稳定的高速公路、采石场岩石边坡生态治理的成功实例: 源:www.examda.com
    例一、漳龙三期高速公路岩石边坡喷混植生
    2001年10月-2002年1月,做出了8000m2的岩石边坡喷混植生技术示范。2年来灌草植被长势良好,植被覆盖率达到了95%.经过年降水高达1420mm的雨水和多次强暴雨的冲刷,喷混基底无跨塌现象。
    例二、深圳市松子坑2#采石场的综合生态治理
    截止2001年12月,完成了8200m2坡面治理面积,其中90%岩石坡面的坡度在85°以上,局部达90-110°,基本达到60天灌草覆盖,灌草长势良好。经过年降水1900mm的雨水冲刷,其中包括11次大暴雨,喷混基底无一跨塌,经受住了暴雨的冲击。
    3、岩石边坡喷混植技术生存在的问题及建议
    因为喷混植生技术是一项新兴的技术,其研究和应用尚处于起步阶段,尤其是近年来的研究较为单一、片面,需要进行生态系统的综合研究。岩石边坡生态系统较为复杂,包括地理环境和气候因素、坡体状况、基料特性、植被等,而研究的重点应集中于以下几个方面:
    1喷混基料的优化体系
    喷混基料的优化体系主要包括粘结剂的选型、及有机核心料的生产。从基料的配制来看,粘结剂的选型依旧不可忽略,除水泥外,也有人用有机粘结材料和研究运用高分子材料。有机核心料作为喷混材料的主体,其组成的优化将始终是个研发课题。目前,深圳市万信达环境绿化建设有限公司已成功了研究生产出应用于石质边坡生态防护的统一核心料。
    2 岩石边坡植被生态的水肥综合调控体系
    目前,在岩石边坡上防止干旱的措施有:增加喷混厚度、在基料中添加成孔材料和保水剂、选择耐干旱植物等。但是,由于石质边坡的坡度较大,水土流失很严重,这样,喷混建植层的保水供水功能就受到限制,从而影响到水分的有效调节与良性的养分供给。在南方持续干热的天气,当喷水较难保证时,常常会出现植被枯黄或死亡现象。由此可见,岩石边坡植被生态中的水肥综合调控技术的研究是势在必行的。
    由于使用了大量的有机物料作为长效肥,在坡面形成稳定健康的植物群落之前不会出现养分耗尽的现象。但是,建植层厚度有限,水肥循环的空间非常有限,再加上水土流失的影响,很容易引起因水分和养分供应不足的生态失调现象。
    3护坡植物的组合优化
    人工种植草被在低养护或无养护情况下,极易退化、死亡,其原因在于:①人工种植草种生长力较弱,品种单一;②高速公路边坡的水分和养分等供应较差。广东开(平)佛(山)高速公路、云南玉(溪)元(江)高速公路边坡植草都呈现不同程度的草坡退化,这已成为一个十分突出的问题。 考试大-全国最大教育类网站(www.Examda。com)
    外来种入侵对土著种的影响主要表现在与土著种的竞争、化感作用及遗传侵蚀等三个方面[10].有一种现象一直没有得到足够的注意,就是外来植物在新的环境中表现出更大的活力,植株也比原产地分布区中长得更高,产生更多的种子。化感作用广泛存在于高等植物之间,它在优势种形成、群落演替、植被恢复等方面有着重要作用。外来种常常形成单一优势种,在生态系统中占据优势,其中化感作用是一个很重要的因素。入侵种与土著种之间的杂交和基因渗入能给土著种带来破坏性的后果,有时甚至导致土著种的灭绝。当入侵种与土著种之间发生杂交时,土著群落就可能变得对入侵更敏感而易于受到进一步的入侵。由此可见,杂交也是生物入侵成功的原因之一。
    护坡植物的选择应考虑以下因素[11]:适应栽培区的气候,能抵抗不良环境;根系发达,生长迅速,短期内能覆盖;有多年生的习性,与土壤固结能力强;分蘖多,茎叶繁茂。较重要的研究有:1)与草坪退化相关的有土著植物的调研和分析,从而找到不同气候带石质边坡灌草种的最佳组合;2)进行护坡植被的分子遗传育种研究,在以土著植被群落为主体的情况下,引进抗逆性强的植物基因,从而推动护坡植被的多样化。

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