青藏高原東北地區邊坡恢復技術探討

曾曉東，孫其河，穆秋月，胡云龍，吳正國，劉金榮

(1.中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000； 2.蘭州大學 草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020)

隨著經濟的高速發展，生態安全問題日益突出，生態環境顯得更加脆弱。青藏高原東北部作為“兩帶三屏”中青藏高原的重要組成部分，不僅影響青藏高原的生態安全，還因為其特殊的地域和氣候因素，影響著全球的生態安全[1]。周秀驥等[2]分析了青藏高原氣候對于太平洋熱帶和中緯度海-氣的調節作用，以及對北太平洋副熱帶高壓的巨大影響。姚杰等[3]通過定量研究初步發現青藏高原可以使得北半球中低緯度的能量維持平衡，減少北半球中高緯度的蒸發量，對于北半球水汽調節有重要的作用。青藏高原東北部氣候屬于高寒、濕潤類型，冷季相對較長、暖季較短，年均降水量545 mm，主要集中在夏季(7、8月)，霜凍、寒潮、洪澇等自然災害頻發。惡劣的自然環境導致該地區生態系統結構單一、穩定性較差，生態環境十分脆弱，自我恢復能力弱，加之境內礦產資源豐富，金、銅、銻等金屬資源的不斷開采及工程施工對山體的大規模破壞，導致巖石裸露，礦渣堆積如山，山體土壤松散，滑坡頻繁發生，植被破壞嚴重，生態環境問題日益凸顯。因此，對青藏高原東北部常見邊坡類型及其修復技術進行歸納總結很有必要。

1 青藏高原常見邊坡類型

1.1 土質邊坡

常見土質邊坡一部分是由于滑坡、泥石流等自然災害造成的，一部分是由于人為活動造成的。土質邊坡相對于其他邊坡類型而言，其土壤多為母質土，水蝕、風蝕對于表層土的影響較嚴重，而對于深層土的影響相對較小[4]。土質邊坡較緩，土壤具有一定的保持水分、提供養分的能力,可以為植物生長提供良好的環境。

1.2 巖石邊坡

巖石邊坡具有較強的異質性[5]，坡度較陡，附著性較差，邊坡無植物生長所需的土壤、水分及有機質等養分，生長環境惡劣。巖石的保水性很差，養分較低，植被很難從巖石中獲得水分及養分供自身生長發育。

由于巖石邊坡十分陡峭，水流速度較大，因此植被容易被水流沖刷，這對于植被本身的抗倒伏能力有很大考驗。同樣，坡面由于自然風化而形成的土壤也很難固定在坡面上。另外，雨水也因為坡面較陡、流速較快而不能完全滲入坡面為植被提供其生長所需的水分，使得在干旱地區植被難以生存。因此，巖石邊坡的生態修復是一項巨大的考驗。

1.3 礦渣堆積邊坡

礦渣堆積邊坡主要是由廢棄的礦渣、碎石、砂礫等堆積而形成的，坡度陡峭，結構松散，非常容易發生滑坡，周圍環境無法滿足植物的生長需求，恢復難度較大。在滑坡、水土流失、泥石流發生的同時還伴隨著重金屬的遷移，并且缺土、缺肥、少水[6]，導致自然條件下植物不能在礦渣邊坡上生存和生長。此類邊坡穩定性比較差，運用單一的生物措施進行修復很難達到預期效果，應該將生物措施和工程措施相結合。

2 青藏高原東北部邊坡生態修復技術

2.1 植被噴播技術

植被噴播技術的原理是將植物種子、木制纖維、黏合劑、保水劑、肥料等加水攪拌混合后，通過專用噴播機噴播到待修復邊坡，從而形成均勻的基質覆蓋層[7]。由于混合物中添加有特定的顏料，通過顏色的深淺可辨別噴播量的多少及噴播的均勻程度，所以該技術具有省時、省力、效率高、噴播均勻、種子發芽快、可以減少水土流失等優點。該技術常常用于坡度較緩，保水能力較強，具有一定供肥能力的土質邊坡。

2.2 三維植被網墊護坡技術

三維植被網墊是以熱塑料樹脂為主要原材料，經過多道化學工藝制作而成的三維固體網墊[8]。在將坡面平整后，用鋼筋錨桿將三維植被網墊固定在邊坡上，使得邊坡和三維植被網墊緊密接觸，然后均勻播種。三維植被網墊表面粗糙，可以有效防止土壤、種子被雨水沖走。種子萌發后，根系穿過網孔相互盤結纏繞在一起，扎根土壤形成一層保護層，可以有效地防止水土流失[9]。此技術常用于生長條件良好的土質邊坡。對于巖石邊坡而言，因其無法提供良好的生長環境供植被生長，且坡度較大，故無法播種。對于礦渣堆積邊坡而言，由于缺土少水，且重金屬含量較高，因此直接鋪設三維植被網墊播種會腐蝕種子，致其無法萌發。

2.3 植生帶護坡技術

該技術是通過人工在邊坡上固定植生帶，使種子在自然條件下緩慢發芽。由于植生帶所用原料可降解，最終幼苗可以完全扎根土壤。該技術廣泛用于園林綠化等方面，具有便捷、效率高、無污染等特點。但是該技術缺點更明顯，局限性較大，必須是土質邊坡，且對于選用的種子品質要求較高。青藏高原東北部海拔高、氣溫低、雨水多，霜凍、泥石流、滑坡等自然災害頻繁，自然條件下幼苗成活率較低。

2.4 水泥抹面邊坡防護

該技術常在邊坡陡峭、巖石裸露或礦渣裸露條件下運用。這種技術僅僅是臨時性措施，并不能完全防止滑坡、泥石流等自然災害。周有祿[10]提到惡劣的氣候對于水泥的塑性收縮、自收縮等特性都會產生影響，在年均氣溫低、紫外線強烈時，一般水泥抹面在2～3年即會出現龜裂、空鼓、脫落的現象，不但安全性低而且會帶來新的水土流失問題。魏煥芬[11]提到在惡劣的自然條件下,溫度和濕度的驟然變化會使水泥在一段時間內產生裂縫，形成很大的安全隱患。水泥抹面的前期人力、物力等投入相對比較大，并且景觀效果不理想，不能從根本上修復生態環境。水泥抹面邊坡修復技術應用范圍比較廣，適用于所有邊坡類型，尤其在陡峭的巖石邊坡運用最為廣泛。

2.5 無土生態草毯鋪設

無土生態草毯是以稻麥秸稈、木屑、菌棒等為基質，收集當地的鄉土草種，混合保水劑、肥料等，經過前期的培育而制成的一種草皮[12]。由于所使用的種子均為當地的鄉土草種，適應性較強，因此在絕大部分地區均能良好生長。生態草毯輕巧、鋪設方便、運輸便捷、適應性較強，被廣泛推廣使用。針對礦渣堆積邊坡，在鋪設前期可在廢棄礦渣邊坡覆土，覆土厚度大約15 cm，人工平整之后可直接鋪設無土生態草毯，經過短期養護，10天左右即開始扎根，利用植物根系的吸附作用和根系分泌物可以有效地降低重金屬的含量[13]。針對石質邊坡類型，因無土生態草毯在培育過程中均使用了菌棒、木屑、秸稈等基質及保水劑等，故完全可以為植物提供良好的生長環境，且草種適應當地的氣候條件，鋪設也簡單、方便。因此，無土生態草毯適用于不同的邊坡類型，效果良好。

2.6 植被混凝土邊坡防護技術

植被混凝土邊坡防護技術是使用混凝土和鄉土草籽對巖石邊坡進行噴播綠化的一種方式[14]，即通過特定配方將土壤、肥料、水泥、種子、保水劑等按一定的比例摻混，經過攪拌，將混合物噴播到已經固定好的鐵絲網上。遮蓋無紡布可以有效保持水分，待種子萌發后揭去無紡布即可[15]。此技術可以有效恢復邊坡的生態環境，但是在惡劣的氣候條件下，種子發芽率有所下降，且與鋪設無土生態草毯相比，周期較長。植被混凝土邊坡防護技術對土質邊坡和石質邊坡效果良好，但對礦渣堆積邊坡而言工程量較大，要求礦渣邊坡必須覆土整平，且由于礦渣質地疏松，噴播完成后很容易發生滑坡，因此并不適用。

3 討論分析

(1)青藏高原東北部以巖石邊坡居多，巖石邊坡的生態環境非常脆弱，不能為植被提供良好的生存環境，選用植被混凝土邊坡防護技術可以為植被提供良好的生長環境，使用無土生態草毯可以快速地形成植物群落。兩種技術施工方便、快捷，可以有效地修復巖石邊坡。

(2)針對該地區惡劣的氣候條件和地形條件，選用合適的草種至關重要，最好以當地的鄉土草種為主。對于當地惡劣的環境而言，鄉土草種適應性較強，通過調查分析，按照一定的比例混播，可提高成活率，快速形成植物群落并且融入當地植物景觀，增加生物多樣性，提高生態系統的穩定性。

(3)對于部分礦渣堆積邊坡類型，鋪設無土生態草毯可以快速改善環境，快速修復邊坡，且植被根系的吸附作用及分泌物可以有效地抑制重金屬的污染。