目前,國內(nèi)對公路生態(tài)影響的研究較少,尤其是施工中路基方面的生態(tài)技術(shù)研究,即使有這方面的論著也僅局限于公路對小區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)和城市生態(tài)環(huán)境影響的研究,還沒有上升到道路生態(tài)學(xué)的角度。公路施工中路基施工生態(tài)技術(shù)的研究保護(hù),對于今后公路建設(shè)環(huán)境保護(hù)有著積極的作用。
公路邊坡坡面的特點(diǎn)
地表植被遭到破壞在施工過程中,因開挖使地表植被遭到破壞,原有表土與植被之間的平衡關(guān)系失調(diào),表土抗蝕能力減弱,在雨滴和風(fēng)蝕作用下水土易流失。公路施工過程中,挖方及重力作用破壞了坡面原有的良好結(jié)構(gòu)平衡,而雨滴的浸泡又增加了坡面的負(fù)擔(dān),加劇滑坡和崩塌的發(fā)展,嚴(yán)重時(shí)造成滑坡、泥石流、山洪等。
邊坡小氣候復(fù)雜邊坡小氣候復(fù)雜,裸露的公路邊坡風(fēng)速比林地大15 倍,比草地大8 倍。風(fēng)速大,風(fēng)蝕往往嚴(yán)重,不利于水分保持。由于風(fēng)速大,造成了水、熱的重新分配,加上土壤貧痔、溫度變化大等原因,形成了復(fù)雜多變的小氣候,不利于植物正常生長。
邊坡坡度較大由于坡度大,土壤滲透性差等原因,邊坡土壤對降水截流較小,這一方面容易造成水土流失和光、水的再分配;另一方面由于水土流失導(dǎo)致坡面土壤貧癮,不利于植物生長。目前,我國公路邊坡比一般為1:1。
陽坡或半陽坡侵蝕更為嚴(yán)重高速公路的陽坡接受的熱能輻射量較大,土壤晝夜溫度變化大,干濕交替較劇烈而頻繁,物理風(fēng)化強(qiáng)烈,水分蒸發(fā)快,濕度低,不利于林草生長,植被覆蓋率低,土壤中植物根系和有機(jī)質(zhì)含量少,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)差,土壤干燥疏松,抗沖蝕性能差,抵抗雨滴濺蝕能力弱,故易造成土壤侵蝕;另外,陽坡為迎風(fēng)坡,降雨幾乎垂直作用于坡面,擊濺力大,同時(shí)風(fēng)又加速了雨滴的重力加速度,加速了土壤的侵蝕。
冬夏、晝夜溫差大由于高速公路路基通常較高,地形開闊,空氣對流快,造成冬季氣溫很低,使植物凍傷死亡; 春季地溫回升慢,夏季溫度較高,使植物灼傷甚至死亡。另外,白天氣溫升高快,夜間散熱快,晝夜溫差較大。
坡面形態(tài)
坡度和坡長邊坡坡度和坡長分別影響流速和流量。從理論上講,坡度越大則流速越大,侵蝕力也越強(qiáng)。實(shí)際研究農(nóng)明,坡度在40°到50°時(shí)侵蝕量大,超過此坡度時(shí),侵蝕量反而減小。原因是坡度越大,實(shí)際受雨面積減少,從而也減少了流量。從坡頂?shù)狡履_,隨坡長的增加,水流逐漸加大,侵蝕力逐漸加強(qiáng),但在侵蝕力不足以克服抗蝕力前,侵蝕不會(huì)發(fā)生。當(dāng)坡長增加使水流的侵蝕力超過抗蝕力時(shí),侵蝕隨坡長將逐漸加大。
坡向不同坡向的坡面接受陽光的多少和風(fēng)力作用下坡面接受的雨量和受雨滴打擊的強(qiáng)弱不同。一般而言,陽坡( 東南坡)由于接受較多的陽光照射,土壤水分蒸發(fā)較快。早期土壤水分低下,不利于植物生長。因此,不論在黃土高原,還是在南方地區(qū),陰坡植被多比陽坡好。在炎熱的夏季,我國南方某些地區(qū)光裸的陽坡由于受太陽暴曬時(shí)間較長,地表溫度可高達(dá)70℃,夜晚又降到20℃左右,巨大的晝夜溫差是地表物質(zhì)風(fēng)化的主要原因。風(fēng)力作用使雨滴下落方向與坡面的夾角在迎風(fēng)坡加大,在背風(fēng)坡縮小。雨滴下落方向與坡面夾角在迎風(fēng)坡的加大作用,實(shí)際上增加了迎風(fēng)坡的雨滴打擊力,也就增加了迎風(fēng)坡的坡面侵蝕。
坡形與坡面微形態(tài)直形坡,愈向下坡水流匯集愈多,流速愈快,侵蝕隨之加強(qiáng)。凸形坡,坡面上緩下陡,上部侵蝕沖刷較弱,而下部比較強(qiáng)烈。凹形坡,坡形上陡下緩,坡面上部坡長較短、徑流匯集較少,坡度較大但侵蝕沖刷不強(qiáng)烈。坡面中部坡度居中,侵蝕較強(qiáng)。坡面下部由于坡面減緩,流速降低,坡面水流的挾砂能力減弱,由上部搬運(yùn)下來的泥砂易在下部沉積。復(fù)合坡形、邇形對坡地土壤侵蝕的影響較復(fù)雜,坡形愈多變?yōu)閺?fù)合坡,坡面流路愈長,流速愈慢,水流的侵蝕愈小。坡面微形態(tài)主要影響坡面水流的流態(tài)和水拐流速。凹凸不平的坡面水流向低凹處匯集,易形成股狀水流而發(fā)展成細(xì)溝。但雨滴的擊濺和水瀝的搬運(yùn),會(huì)將凸出部分的土壤填到低凹處,逐漸使表面自然夷平,這種現(xiàn)象在剛開挖的邊坡和填為邊坡較容易出現(xiàn)。
邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)運(yùn)用
種草護(hù)坡種草護(hù)坡適用于不陡于1:1 的草類生長的土質(zhì)邊坡。一般選用根系發(fā)達(dá)、莖干低矮、枝葉茂盛、生長力強(qiáng)、多年生長的草種,并盡量用幾種草籽混種。常用的植草方法有人工種草和濕法噴播。人工種草護(hù)坡,是通過人工在邊坡坡面簡單播撒草種的一種傳統(tǒng)邊坡植物防護(hù)措施。多用于邊坡高度不高、坡度較緩且適宜草類生長的土質(zhì)路塹和路堤邊坡防護(hù)工程。
濕法噴播方法主要是直接液力噴播技術(shù),主要應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定且高度較低的完全土質(zhì)型邊坡,多級(jí)邊坡頂部穩(wěn)定的土質(zhì)邊坡,它是采用液壓噴播技術(shù)直接將草籽噴播在邊坡坡面上,經(jīng)過養(yǎng)護(hù)管理而達(dá)到綠化及防護(hù)作用。
鋪草皮護(hù)坡鋪草皮護(hù)坡是通過人工在邊坡面鋪設(shè)天然草皮的一種傳統(tǒng)邊坡植物防護(hù)措施。草皮鋪砌形式有平鋪、水平疊鋪、垂直疊鋪、斜交疊鋪及網(wǎng)格式等。
植樹護(hù)坡植樹應(yīng)在1:1.5 或更緩的邊坡上,或在邊坡以外河岸及漫灘處。主要作用是加固邊坡、防止和減緩水流的沖刷。林帶可以防汛、防沙和防雪,調(diào)節(jié)氣候、美化路容,增加木材收益。植樹品種以根系發(fā)達(dá)、枝葉茂盛、生長迅速的低矮灌木為主。
液壓噴播植草護(hù)坡液壓噴播植草護(hù)坡,是國外近十多年新開發(fā)的一項(xiàng)邊坡植物防護(hù)措施,是將草籽、肥料、黏著劑、紙漿、土壤改良劑、色素等按一定比例在混合箱內(nèi)配水?dāng)噭颍ㄟ^機(jī)械加壓噴射到邊坡坡面而完成植草施工的。
土工網(wǎng)植草護(hù)坡土工網(wǎng)植草護(hù)坡,是國外近十多年新開發(fā)的一項(xiàng)集坡面加固和植物防護(hù)于一體的復(fù)合型邊坡防護(hù)措施。該技術(shù)所用土工網(wǎng)是一種邊坡防護(hù)新材料,是通過特殊工藝生產(chǎn)的三維立體網(wǎng),不僅具有加固邊坡的功能,在播種初期還起到防止沖刷、保持土壤以利草籽發(fā)芽、生長的作用。隨著植物生長、成熟,坡面逐漸被植物覆蓋,這樣植物與土工網(wǎng)就共同對邊坡起到了長期防護(hù)、綠化作用。
蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡是一項(xiàng)類似于干砌片石護(hù)坡的邊坡防護(hù)技術(shù),是在修整好的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框磚形成蜂巢式網(wǎng)格后,在網(wǎng)格內(nèi)鋪填種植土,再在磚框內(nèi)栽草或種草的一項(xiàng)邊坡防護(hù)措施。 |