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4.2生态工程技术及其在生态恢复中的应用一、水土流失控制与保持技术二、生态工程护坡技术一、水土流失控制与保持技术—国家水土保持重点建设工程米脂县城北示范区宽幅梯田水库淤地坝谷坊已经让农民收益的谷坊和梯田鱼鳞坑fish－scalepits为减少水土流失，在山坡上挖掘有一定蓄水容量、交错排列、类似鱼鳞状的的半圆型或月牙型土坑,坑内蓄水,植树造林.鱼鳞坑是一种水土保持造林整地方法，在较陡的梁峁破面和支离破碎的沟坡上沿等高线自上而下的挖半月型坑，呈品字形排列，形如鱼鳞，故称鱼鳞坑。鱼鳞坑具有一定蓄水能力，在坑内栽树，可保土保水保肥。二、生态工程护坡技术利用土工材料与植物的结合，在坡面构筑一个具有自生长能力的功能系统，在土工材料的辅助下，通过植物的根系固土，植物的叶茎和表皮蒸腾排水、防冲蚀和入渗，控制雨水和风对边坡的侵蚀，增加土体的抗剪强度，减小孔隙水压力和土体自重力，提高边坡的稳定性和抗冲刷能力，达到护坡的目的。1、刚性护坡技术－工程技术刚性护坡也称为矿料防护或无机物防护，它采用砂石、水泥、石灰等矿质材料进行坡面防护，主要用于易风化的软质岩石或破碎岩石的路堑边坡防护。优点：具有较强的抗冲刷、抗风化能力，施工受季节限制小。缺点：防护层有时会坍塌；缺少绿色，在景观上显得单调。框格防护－水泥骨架护面墙－浆砌片石柔性护坡也称植物防护或生物防护，它通过在坡面上种植的植物的根、茎、叶来保护坡面。柔性护坡主要适用于土质边坡，石质土边坡在进行土壤改良的基础上，配合一些工程上的措施，也可以开展植物护坡。2、柔性护坡技术－传统植被护坡技术主要优点：施工简单经济、有绿化、美化、景观效果，容易与道路周边的生态环境相融合。缺点：养护工作量大，植被受外界环境变化影响大，一旦植被恢复没能达到要求，边坡防护效果要受到影响。要求：只适用于适宜植物生长的土质边坡；边坡的坡度要比较缓，直接种草或铺草皮的适用坡度要缓于或等于1:1.0，植树的适用坡度为1:1.5或更缓的坡度；树种应选择低矮灌木类，高速公路或一级公路的边坡严禁种植高大乔木。图22传统植物护坡技术－种草图23传统植物护坡技术－植树3、生态工程护坡技术主要优点：吸取了刚性防护技术的抗冲刷、抗风化、防护效果直接的长处，和柔性防护技术绿化、美化效果好、容易与道路周边的生态环境相融合的长处，既有较好的防护效应，又有较好的生态效应；既解决了刚性防护没有绿色和防护体与下层坡体易分离的问题，又解决了传统植物防护在植被层没形成之前没有防护能力的问题。混凝土网格+植草水泥方砖+植草植被+挂网+客土：在石质土或风化岩石的坡面上，铺设有一定硬度、强度和韧性的金属网或热塑性树脂（聚乙烯）网，然后再将经过改良的土壤（客土）喷射在网的表面（厚度在15～30cm），最后在客土的表面播撒植物种子。岩石边坡一般是挂金属网，土质边坡或石质土边坡一般是挂聚乙烯网。挂金属网（三峡工地）客土技术挂网+客土挂聚乙烯网植被网护坡效果喷播技术－液压喷播（湿法喷播）：湿法喷播是将植物种子（草种）、有机肥料（N、P、K）、土壤改良剂（腐殖质）、纤维（纸浆）、着色剂（绿色、分辨材料）、保水剂、粘合剂和水按一定比例用搅拌机混合到一起，再用高压泵将泥浆喷射到坡面上。－优点：施工简便，作业迅速、发芽均匀、造价低。－缺点：喷播的基质容易流失。－主要适用于坡度较缓的土质边坡，耐降雨强度为10mm/h。液压喷播（湿法喷播）－客土喷播（干法喷播）：用高压泵将客土（砾石含量在5％以下，最大粒径在6mm以下的含有丰富有机质的土壤）喷射到坡面上，然后再在客土表面栽植植物；形成的土层要比湿法喷播为厚，一般要1～3cm，最厚可达10cm，甚至15cm。与挂网相结合。－优点：具有湿法喷播的优点，除此之外其长处还包括适用的坡面多（石质土边坡、岩石边坡），坡面陡（坡度不陡于1:0.8）－缺点：工序复杂，造价较高。－采用水泥作为粘结剂的客土喷播也称为生态水泥。客土喷播（干法喷播）纸质植生带技术纸质植生带是在将种子均匀地撒在两层纸之间，并用粘合剂将两层纸粘在一起，形成一种含有种子的带状物，也称其为种子带。优点：省去传统的播种工序，便于操作，容易运输。缺点：只能用于非常平缓的土质边坡，植生带在施工时容易扯坏。纸质植生带北京安定垃圾填埋场植生带护坡效果植生袋技术带有网眼的、内部装有土壤和植物种子的袋子，其材料可以是麻袋、塑料编织袋、或无纺布袋。植生袋内装入的土壤要有一定的肥力，要具有一定的沙质。植生袋可用于种子直播，也可用于树苗移栽。适用于各种质地的边坡和较陡的坡度（1:0.8）植生袋植生袋效果4、生态护岸主要方式（1）河岸植被缓冲带植被缓冲带是指利用永久性植被拦截污染物或有机物质的条状带，包括缓冲湿地、草地和林带，是美国针对农业非点源污染造成河湖水体富营养化，在大量研究的基础上提出的生态技术措施。其生态效应表现为:①对地表径流可以起到滞缓作用，调节入河(水体)的洪峰流量。当大量从城镇、农田产生的地表径流流经岸边植被缓冲带时，径流的速度将会大大降低，导致大量的径流就地入渗;②可以降低径流中污染物的含量，截留径流中的有机污染物。图13对河岸植被形成缓冲带的生态护坡模式(2)植物护坡通过河道水位、流量、水质调查，当地土壤、气候、气温调查，当地河道水生动植物、陆生动植物、生物链等生态系统调查，确定当地可行的生态模式。选择合适的植物，达到恢复生态环境、治水、净水、美化景观、加固堤岸的目的。图14植被护坡的结构示意图固土植物可根据该地区的气候选择较为适宜的植物品种，一般考虑以下条件:①对土质要求不高，适应气候条件强。耐酸、耐碱、耐寒冷、耐高温、耐干旱等。②根系发达，茎干低矮、枝叶茂盛,生长快、绿期长，能够迅速覆盖地表。③根性强，成活率高，并能够吸收深层水分和养分，有效固土。④价格低廉、管理粗放、无须养护、无病虫害与杂学竞争性强。目前，我国植物护坡工程中，常用的植物可以分为冷季型和暖季型。冷季型的植物主要有:高羊茅、多年生黑麦草、细弱翦股颖、无芒雀麦、草地早熟禾白三叶、红三叶、百脉根等;暖季型的主要有:百幕大(狗芽根)、马尼拉、野牛草、假俭草等。种草应考虑混播。播种方法主要包括:①人工种植或移植法;②草皮卷护坡法;③水力喷播法等。长期浸泡在水下、行洪流速大的上堤迎水坡面和防洪重点地段(如河流弯道)不适宜植草护坡。用于护坡的草皮的主要类型及特点如下：(1)野生草:多年生，低矮，叶柔软，灰绿色，具匍匐茎，可形成紧实的草皮。野生草植株稠密，需肥量和需水量都较少，垂直生长极慢，所以修剪间隔时间长，是管理最为粗放的草坪草种之一。(2)结缕草:结缕草系多年生草本植物，具葡旬根茎，其根茎贴地伸长，茎节着土可土须根。根茎主要分布在地面20cm以下土层中。该草叶色浓绿，枝叶密集，根系发达，分集及再生能力强，适应性广，对土壤要求不严，耐旱能力极强。具有很强的竞争能力和生态稳定性。(3)早熟禾:多年生草本。疏丛型，具匍匐根茎，根茎主要分布在地面20cm以下土层中，能固结表土;植株低矮，耐践踏，因而也是一种优良的草坪和地被植物。(4)黑麦草:黑麦草属多年生草本植物。须根系强大，主要分布在15cm的表土层中。(5)扁穗冰草:扁穗冰草为生长期长、丛生型禾草，非常耐冬季严寒，其深而广的纤维性根系使其非常耐早。(6)近岸挺水水生植物，如芦苇、曹蒲等，以及耐湿陆生植物，如杨柳等。在树种选择上，既满足适地适树原则，又要体现植物的群落结构：（1）河旁树种：垂柳、黄馨、地被月季、黄菖蒲、芦苇。垂柳以列植方式种植于河道边沿，形成两岸夹柳的盛景；垂柳下种植黄馨及地被月季，利用其柔软的枝条下垂入水，将绿色引入水面，柔化生硬驳岸，使景观更具亲水性。(2)背景树种：女贞、意杨、香樟、慈孝竹等。采用高大乔木及具有深绿色叶的常绿灌木背景树木，形成浓密背景，使林带具有整体性。(3)路旁树种：大规格香樟为主体树种，间植合欢和无患子等落叶乔木。(4)点景树种：造型及色叶树种为主，罗汉松、垂枝桃、红枫等。图15采用毛石和植物形成的生态护坡模式(3)三维植被网护坡主要利用活性植物并结合土工合成材料，在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。根据岸坡地形地貌、上质和区域气候等特点，在岸坡表面覆盖一层土工合成材料并按一定的组合间种多种植物，可在坡面形成茂密的植被覆盖，在表上层形成盘根错节的根系，有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，增加土体的抗剪强度，减小孔隙水压力和土体自重力。三维植被网护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点，起到了复合护坡的作用。边坡的植被覆盖率达到30%以上时，能承受小雨的冲刷，覆盖率达80%以上时能承受暴雨的冲刷。待植物茂盛时，能抵抗冲刷的径流流速达6m/s，为一般草皮的2倍多。这种护坡形式虽然比单纯植物护坡抗雨水冲刷效果好，但还不能完全应用到堤防迎水坡面。可采用用混凝上、石笼等做成外框来增加坡面稳定性，但还是难以长时间抵御较大洪水侵蚀。（4）植被型生态混凝土护坡植被型生态混凝上是日本首先提出的，并在河道护坡方面进行了应用。近几年，我国也开始进行植被型生态混凝上的研究。植被型生态混凝土由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和表层土组成。在城市河道护坡或护岸结构中可以利用生态混凝土预制块体进行铺设，或直接作为护坡结构，既实现了混凝土护坡，又能在坡上种植，美化环境，使硬化和绿化完美结合。该类材料还可以做成环保型路面透水砖、鱼巢砖、生态墙砖、植草砖。图16采用异型块构建的保护鱼类的木桩基础生态护岸