黄土区公路边坡土壤水分特征及植物生长情况调查研究

为探讨黄土区公路边坡土壤水分与植被生长关系,通过调查取样,测定了黄土区公路边坡的土壤水分状况,并记录了相应边坡的植被现状,结果表明:(1)调查路段沿线土壤含水量差异较大,呈现东部高于西部,南部多于北部的特点;此外,对于不同的坡形,填方边坡土壤含水量一般值在8~20%之间,挖方边坡土壤含水量一般值在10~20%之间。(2)调查区公路边坡植被整体上植被盖度差异较大,植被盖度在0.1~0.95之间,并且区域上呈现自东向西的逐步减少,西北部地区公路边坡植被退化较为严重。在不同坡形上,填方边坡植物长势要好于挖方边坡。     

岩质路堑边坡坡向和坡位对植被自然恢复的影响

针对未防护的岩质路堑公路边坡,选取了岩性、结构与构造、建成年代、坡度、周围环境等基本相同的路段,对自然恢复植被的盖度、地上生物量、高度、物种在阴坡、阳坡及上坡、中坡、下坡空间的变异性进行了观测研究。结果表明,公路边坡自然恢复的植被的盖度、物种类型、物种数量、地上生物量在阴阳坡上存在显著差异(P<0.01),表现为阳坡盖度57.2%、生物量212.1g·m-2、物种数量为15,阴坡盖度80.0%、生物量534.8g·m-2、物种数量为20,阴坡明显大于阳坡;植被的盖度、物种类型、物种数量、地上生物量在不同坡位上不存在明显差异(P>0.05),表现为上坡盖度65.0%、生物量264.3g·m-2、物种数量为6.3,中坡盖度72.5%、生物量507.0g·m-2、物种数量6.3,下坡盖度68.3%、生物量372.7g·m-2、物种数量7.2,不同坡位之间的植被自然恢复差异不显著。     

黄土区公路边坡土壤水分空间分布特性

土壤水分是影响黄土区植被生长的关键立地因子。为了掌握黄土区公路路域土壤水分赋存特点,给区内公路绿化和植被恢复提供技术依据,以青兰高速陕西张村驿段为例,采用典型样地调查与自动连续监测相结合的方法,对道路边坡土壤水分分布情况进行了观测,并对边坡土壤水分的空间分布特点进行了分析。结果表明:(1)同层位(深度)土壤水分比较,道路边坡下坡位表层土壤含水量一般高于边坡上坡位,但边坡坡度及防护措施等因素对坡面径流的再分配作用会对表层土壤水分的分布产生影响;挖方边坡中、下层土壤水分横向分布规律基本与表层一致,而填方边坡中、下层土壤水分则呈现无规律横向分布特点。(2)对于同一坡位不同层土壤水分的比较,边坡表层土壤含水量总体水平一般低于中层,且这种差异在阳坡表现尤为明显;边坡表层与中层土壤水分总体水平之间的相关性明显高于表层与下层,说明表、中层土壤含水量之间因存在良好的水力互补关系而具有相对一致的变化规律,但表、下层土壤含水量之间呈不相关或弱相关关系。这种相关性在不同型式边坡上也表现出显著差异,挖方边坡各层间相关性系数明显高于填方边坡。     

伊犁地区公路边坡植被恢复措施与土壤因子的耦合关系

土壤是影响公路边坡植被生长的主要因子,植物组合的适宜性直接影响着公路边坡植被恢复的效果。为了探索适宜伊犁地区公路边坡的植被恢复措施,以S242线巩留至尼勒克公路边坡为例,设置不同植物组合、不同覆土厚度的植物措施进行实地试验,创新性地采用冗余分析方法分析土壤因子与植物群落多样性的相互关系,构建植被-土壤耦合模型综合评判公路边坡植物与土壤的耦合协调程度。结果表明:(1)边坡表土回填厚度是可能影响该地区公路边坡植被恢复的关键因素。(2)土壤因子共同解释了8种不同措施植物群落多样性变异信息的96.3%,土壤抗蚀性是影响植物群落多样性的主要因子之一。(3)土壤因子与植物群落多样性指标的关联度系数为0.25～0.50,以中等关联和较强关联为主,对物种丰富度指数的影响最大;土壤孔隙度和土壤抗冲性与植物群落多样性的平均关联度系数最大,表明土壤孔隙度和土壤抗冲性对植被恢复质量影响最大。(4)相同覆土厚度下,草灌混播的D植物组合措施的植被与土壤的耦合程度显著优于其他处理;相同植物组合措施下,覆土厚度为15,20 cm的两个小区进入初级协调,覆土厚度为5,10 cm的均为低级协调,增加公路边坡土壤厚度可在一定程度上加速植被与土壤的耦合。为确保该区域公路边坡植被恢复效果,建议边坡表土回填厚度应大于15 cm。     

主直根系植物对边坡土壤渗透性影响的原位试验研究

植物根系对土壤渗透性的影响是影响边坡稳定性的一项重要因素。为了研究主直根系植物对边坡土壤渗透性的影响,利用现场双环注水试验,分别在坡顶、坡中和坡脚处进行原位渗透试验。结果表明:在水量充足的条件下,边坡土壤的水分下渗速率将随着植物的存在和坡高的提高而增大;各坡面位置的土壤下渗特征值均表现为初始下渗率平均下渗率稳定下渗率。通过对有关土壤水分入渗数学模型的拟合模拟研究,认为通用模型对各坡面位置的土壤入渗过程拟合效果最好,而Philip模型不适合描述该地区土壤水分的入渗过程。     

高速公路岩石边坡绿化养护浇水频率研究——以京承高速公路(三期)为例

为估算边坡绿化养护的浇水频率,以京承高速公路3期为例,采用环刀测试土壤含水量的方法,对2个不同坡向边坡共6个坡位的基质田间持水量、基质水分变化速率以及试验边坡4种优势植物的萎蔫系数分别进行调查.根据测试指标的调查结果,浇水频率的估算结果为6个坡位之间的浇水频率为1次～1次/10 d不等,从每个边坡3个坡位浇水频率的平均值来看,阳坡和阴坡的平均浇水频率都约为1次/13 d.将估算结果在实践中进行验证,充足降雨后,调查发现约13 ～ 15 d后植物发生萎蔫,不能维持正常生长.浇水频率的理论估算结果与实践验证结果基本相吻合,浇水频率的估算方法在岩石边坡绿化养护中具有理论指导意义.     

高速公路风化岩石路堑边坡植被恢复的群落稳定性研究

高速公路风化岩石路堑边坡植被恢复工程中的植物生长、群落发育情况决定了坡面植被恢复的可持续性,以往的研究工作较少对这类植物群落的长期稳定性进行探讨。以中国山东省某高速公路风化岩石路堑边坡植被恢复工程为研究对象,自2001年实施植被恢复工程后的14 a时间里,通过在坡面设置的36个观测小区,分别从平面和竖向2个维度观测了坡面植物的生长和分布数据,并分析了植物群落的层间结构变化情况。结果表明:在植被恢复工程初期快速生长的外来植物能为本地植物提供短期的温湿环境,从而营造了风化岩石路堑边坡植被恢复的适生条件,而适生性更强的本地植物则决定了群落演替的最终方向,由外来植物向本地植物过渡是顺向演替的必然结果;恢复4 a后的本地灌木种成为主要的坡面物种,无论是植株高度、植株密度、单株覆盖度、层间分布,灌木均为植被结构中的主要构成部分,对坡面植被恢复的贡献作用最大,明显优于草本等低矮地被植物;基于植被覆盖率、草灌比和竖向恢复面积3个因子构建了群落稳定性指数的计算方法,为建立一种适用于坡面植被恢复工程中的群落稳定性评价方法提供了依据。     

基于“一板双网”的植被护坡结构稳定性分析

植被护坡自身结构稳定是高陡边坡植被恢复的关键。以"一板双网"的护坡结构工艺为案例,运用力学方法系统地研究了高陡边坡植被护坡的工程附加物在坡面上保持稳定的内在机理,分析了"一板双网"护坡结构各部件对浅层坡面稳定性的作用。结果表明:(1)"双网"起到拉结作用,能减少坡面径流、挡土防滑落、增加坡面工程附加物的稳定性;(2)锚杆与植生板对喷射物起支撑作用,承受下滑力,并通过锚杆向坡体深层传递;(3)植被护坡可减少地表径流,减少水土流失,但植被护坡涵养水分量过高时对坡体结构具有一定的破坏作用。护坡结构失稳的内在原因是下滑转动力矩MT大于抗滑力矩MK。     

高陡岩质边坡植被绿化技术研究

针对高陡岩质边坡植被绿化困难的问题,提出了自渗水植生槽、垂挂式、锚杆网格梁和废旧容器等4种绿化方法(均获得国家专利授权),详细介绍了4种边坡绿化技术的施工工艺与方法。自渗水植生槽是针对坡面降水无法保留储存的问题,采用自渗水系统,即利用蓄水池、渗水管和给水层,进行自动渗水灌溉,高效利用水分,解决植被水分问题;垂挂式绿化结构简单,施工速度快,成本低,可以快速绿化边坡,尤其适用于坡度大于60°的高陡边坡;锚杆网格梁绿化方法是利用锚杆网格梁经过工程处理后形成绿化网格,保证了植物的水分供给,提高了植物存活率;废旧容器绿化方法实现了资源的良性循环利用,减少环境污染,成本低,实现岩质边坡的快速绿化,极大地缩短了绿化恢复周期。     

高路堑边坡生态防护初期土壤养分与植物种的变化分析

客土喷播是一种十分典型的岩石路堑边坡生态防护技术,采用客土喷播进行边坡生态防护,喷播初期人土壤养分与植被覆盖的变化直接决定了工程质量安全,选取山东省济青高速公路改扩建工程生态护坡试验工程,坡面设置采用室外模拟试验场,测试土壤有机质、碱解氮和植物种动态指标并对期分析认为,在植被恢复初期的养分变化过程中,无机养分误差较为明显,而有机养分变化并不显著,植物生长成土壤养分密切相关,在养分充分的前提下植被覆盖度和物种数相对较高,有利于路堑边坡正常恢复坡面植被。