生態護坡理論及技術研究現狀綜述

杜技能,王中玨,段繼琪,王忠良,段青松

(1.云南農業大學 水利學院,云南 昆明 650201; 2.云南農業大學 資源與環境學院,云南 昆明 650201)

改革開放四十年來,我國水利、市政、公路、鐵路等基礎設施建設飛速發展,在促進區域發展和交通便利方面取得了顯著的成果。在工程建設過程中,挖掘邊坡是很常見的,如果不及時治理,將會帶來水土流失、生物多樣性缺失等生態問題,甚至會引發崩塌、泥石流和滑坡等地質災害,嚴重破壞了當地環境,影響區域經濟可持續發展。為解決上述問題,傳統方法采用漿砌片石、漿砌片石(混凝土)骨架、混凝土預制框格及噴射混凝土等工程防護技術,這些技術不僅造價高、勞動強度大、受水流影響容易產生沖溝局部溜坍等病害[1],而且生態恢復緩慢。因此利用植物進行邊坡防護技術應時而生,已成為工程建設技術的重要組成部分[2]。邊坡生態防護叫植被護坡,也叫生物防護、植物固坡、邊坡生態工程等,生態護坡一般定義為:利用活植株,與土木、非活植料結合或單獨使用,以減少坡面的不穩定和沖刷[3]。邊坡生態防護技術主要包括土木工程學、工程力學、農學、林學、生態學等學科。近年來,隨著水土保持工程學、恢復生態學等學科的發展,人們對邊坡治理的認識不斷提高[4]。大量研究結果表明,植物的存在對于防治邊坡水土流失、淺層滑坡、降低邊坡土體開裂程度、提高坡面穩定性具有重要作用,植物護坡的理論研究和應用受到眾多學者的重視[5-9]。目前,在全球氣候變暖的背景下,研究生態護坡理論及技術,不僅對保護“綠水青山”具有重要意義,而且對促進國民經濟可持續發展、提升生態服務功能意義重大[10-11]。為了更好地闡述相關研究成果并為未來的研究提供基礎和方向,通過文獻資料查閱和資料收集等方法,系統梳理生態護坡理論及技術研究現狀,并結合實際提出相應的建議,為生態護坡工程理論研究和技術實踐提供參考。

1 生態護坡技術國內外發展現狀

1.1 國外發展現狀

國外生態護坡技術大規模的運用主要集中在日本、中歐、北美等發達國家[5,12-18]。上世紀30年代德國、奧地利等中歐國家開始引入生態護坡技術,自此該技術開始迅速發展并影響著全球的研究和運用;北美最早于1926年引入生態護坡技術并成功應用于道路建筑有關活動的坡面治理;1965年美國便制定了關于高速公路綠化技術標準;在20世紀40年代末,該方法在英國開始盛行,用于陸地景觀的穩定、堤岸和交通線路邊坡的防護治理;直到1994年首次以植物護坡為主題的學術會議在牛津大學舉行,標志著利用植物進行護坡開始受到學術界的關注。日本由于特殊的國情和地理環境,他們對于水土保持和綠化十分重視,在大規?；A設施建設的同時,就開始對工程擾動中遭破壞的植被和邊坡進行治理和綠化,其綠化的工藝、技術、設備具有國際先進水平,形成了一套成熟的邊坡生態防護技術系統。

1.2 國內發展現狀

我國生態護坡技術應用較早,但系統研究相對歐美國家較晚。1989年廣東省水利水電科學研究所引進第一臺噴播機進行液壓噴播試驗取得了成功,揭開了我國邊坡建植機械化的序幕;1993年我國引進了土工材料植草護坡技術;1997年云南昆曲高速公路的建設中引進了瑞士噴播技術來進行路塹邊坡綠化,在堅硬貧瘠的坡面上建立了有效的植被保護系統[14,19-20]。二十世紀以來,中國的護坡技術飛速發展,一些學者開始對巖質邊坡的防護進行研究,如張俊云等[3,21-22]、李紹才等[23]總結了巖石邊坡的生態特點和護坡工程原理,并介紹了框架內植草護坡、植被型生態混凝土技術、厚層基材噴射護坡技術等,還建立了巖石邊坡生態護坡效果評價指標體系,為巖石邊坡生態護坡的發展打下了基礎。經過四十多年的發展,形成了以下四類代表性關鍵技術[24]:以植被混凝土生態護坡技術[25]和厚層基材噴射護坡技術[26]為代表的噴播類,以框架梁[27-28]和土工格室[29]填土為代表的組合結構類,以鉆孔、開槽構筑植生基材[30]的刻槽鉆孔類,以生態袋[31]和格賓石籠擋墻[32]為代表的生態擋墻類。這四類生態護坡技術不僅能夠長期穩定工程建設中產生的土石邊坡、巖質邊坡、圬工材料邊坡,還具有較好的生態恢復作用。

2 生態護坡理論與影響因素

2.1 生態護坡理論

邊坡生態防護主要是指在裸露的坡面上重建植被的行為,以達到綠化邊坡、穩定坡面、保持水土的目的。而根系是植物重要的器官,具有穩定植株、吸收土壤中水分、合成運輸養分等重要功能,通過根系與土體的緊密接觸,可以明顯提高邊坡土體的抗剪強度,從而增大邊坡的穩定性。目前植物根系對土體的加固作用主要有加筋和錨固兩大理論,即植物的水平淺根可視為帶預應力的三維加筋材料對坡面起到了穩固的作用,垂直生長的深根和預應力錨索或錨桿一樣,穩定坡體[15,33-36]。植物根系在生長的過程中會形成復雜的根系網絡,并與周圍的土體粘結、吸附、咬合形成根-土復合體,在對土體加載的過程中,土體中的剪切力會轉變為根系的拉應力,從而增強土體的抗剪強度[37]。

植物護坡另一個重要的機理就是植物的水文效應。降雨時植物的根系會吸收土體中的孔隙水,降低土壤中的孔隙水壓力,增大基質吸力,提高淺層邊坡穩定性[37];植物葉片能攔截降雨并吸收一部分雨水,抑制地表徑流,減少對坡面的沖刷、侵蝕[38-39]。吳俊杰等[40]對非飽和土體研究指出基質吸力對邊坡的穩定性有重要影響,邊坡滑坡主要是因為基質吸力消失。王軒等[41]通過試驗對比裸坡和香根草植物邊坡的土-水特征曲線指出,植物根系能有效提高土壤進氣值,增大土體基質吸力,提高抗剪強度。

2.2 生態護坡影響因素

影響植物固坡穩定的因素有很多,其中最重要的因素為植物根系的分布形態和降雨強度。

根土加筋復合體強度受植物根系的空間分布形態影響,當植物的根系數量增多以及與土接觸的表面積增大時,相應的固土能力也會增強[42-43]?？拙V強等[44]通過透明土試驗技術觀測了植物根系生長過程中的分布形態,指出根系分布形態對含根復合土體抗剪強度影響顯著,增強效果由大到小為混合、相交、傾斜、水平、豎直。肖宏彬等[45]發現,貧瘠土壤中香根草根系的數量和橫截面積沿深度呈遞減趨勢,根徑和長度對抗拉強度影響明顯。楊文輝等[46]利用數值模擬研究發現配合土工格柵的深淺根混種法能有效提高邊坡穩定性,且宜采取坡下密坡上疏方式種植。劉宇飛等[47]和段青松等[48]研究了草本植物根土復合體無側限抗壓強度增量與根系分布特征關系,同時對混播草本植物根系對土體抗剪強度的影響進行研究,發現混播根系土體的固土能力高于單播。曾紅艷等[49]對不同傾角下的根-土復合體開展大型直剪試驗,指出根系傾角若增加,則根系斷裂時產生的拉伸變形量增加,根-土復合體抗剪強度相應提高。

根系的吸水及蒸騰作用將會增大邊坡土體內的基質吸力,提高坡土強度,但根系在坡土內生長過程中會形成大孔隙,降雨時產生優勢流,在一定程度上削弱了根系固土效果[50]。嵇曉雷等[51]對植物根系固土邊坡進行數值模擬計算,發現隨著降雨強度增大,植物根系對邊坡表層土體位移的控制效果將會減弱,邊坡穩定性也隨之降低。植物根系對土壤滲透性具有顯著影響[52],廖田婷等[53]對比了tap、plate和heart 3種根型在降雨條件下對坡體內水分運移影響和淺層固土效果,發現植被根系能夠很好地有效阻擋坡面水分滲透。大量研究表明:雨水不僅對邊坡有明顯的沖刷作用,還影響著土體中的含水率,如果降雨強度大、持續時間長對坡面的侵蝕程度也會加強,植物根系不斷被掏刷直至出現表面裸露或全部裸露的形態,導致不同土層間根系分布存在差異,進而影響根系對土體的加固效果[54-60]。

3 關鍵技術發展現狀

我國目前的生態護坡技術主要有噴播、組合結構、刻槽鉆孔和生態擋墻四類關鍵技術[24]。

3.1 噴播生態護坡技術

噴播類生態護坡技術是最為常見的防護措施,它是將植物種子、保水材料、黏結材料、疏松多孔材料、pH調節劑、客土、肥料等混合起來,利用噴播機等機械噴射到坡面上,形成有利于植物生長的土壤基層,實現植被的快速恢復和穩固邊坡的目的[61-62]。該類護坡技術一般適用于裂隙發育的巖石坡面、坡度較陡、砂地、貧瘠地、鹽堿地等植物生長困難的地域,結合掛網、格構梁等施工工藝,具有施工簡單高效、安全美觀、防護性能好、生態恢復效益高等優點,在鐵路、公路、水利工程、礦山等邊坡生態修復中得到廣泛應用[63-65]。常見的噴播類生態護坡技術主要有液壓噴播技術、客土噴播技術、厚層基材噴播技術、植被混凝土技術、高次團粒噴播技術、三維植被網噴播技術、CF網噴播技術等[66-71]。其中,由張俊云等[72]開發的厚層基材噴播技術和許文年、葉建軍等[73-74]開發研究的植被混凝土技術是目前噴播類護坡技術的主要代表。

噴播生態護坡技術的核心是植生基材的配比?；氖侵参镔囈陨娴奈镔|基礎,研究材料配比時必須兼顧穩定性和滿足植物生長的需要[75]。國內學者從基材的配比、強度、穩定性、物理化學性質等內容進行了大量研究,如楊釗等[76]通過實驗探明水泥摻量為8%時,摻入0.5%CMC(羧甲基纖維素鈉)、1.0%麥秸稈纖維,可使改性植被混凝土基材的力學性能與黑麥草的生長性能達到最佳;張富有等[77]得出采用泥炭、水泥、土壤改良劑、pH值調節劑等配制基質的最優配合比;劉大翔等[78]通過實驗得出了生物炭能夠增加植被混凝土的孔隙率和滲透系數,調節植被混凝土的pH值,能促進植物根系生長。羅東城等[79]研究得出水泥含量大于5%基質土壤對黑麥草根系的生長脅迫影響較大;楊衛軍等[80]研究了水泥摻量對磷石膏(PGFH)植生材料理化性質的影響,指出PGFH植生材料強度和抵抗雨水沖刷能力隨水泥摻量增加而增大,水泥摻量為4%～6%時收縮率較合適;潘波等[81]通過不固結不排水三軸試驗得到纖維能夠增大基材黏聚力而對內摩擦角無影響,并且棕纖維加筋效果優于玄武巖纖維;李雙洋等[82]研究發現在植被混凝土中摻入0.3%的椰纖維和2%的粉煤灰植物生長最好,植被混凝土的抗剪強度最高。

植物根系和微生物是互相影響的,根系通過分泌物調控群落結構以及多樣性,而微生物能夠調節土壤特性向有利于植物生長的方向進行,對提升植物抗逆性有著重要作用[83-84],因此微生物改良基質成為現在的研究熱點。Xia Lu等[85]采用 Biolog-Eco方法對植被混凝土中3種優勢草種的根際和非根際土進行了研究,得出植被改變了植被混凝土基質的微生物群落結構和功能多樣性,提高了植物的整體代謝活性。王麗等[86]指出土壤菌能夠改善基質的團粒構造,增加基質肥力和改善水分循環,大大增加后期噴播植物的覆蓋率和出苗率,植物根系也因此變得發達。杜祥運等[87]發現植被混凝土中活化菌劑施用量為6%～9%時,基材肥力和植物生長狀況較好。Shu等[58]以苔蘚球菌(GM)、根內球菌(GI)和兩種叢枝菌根(AMF)的混合物(MI)為外源接種劑,通過試驗得出GM、MI接種的最大菌根感染率是在水泥含量為5%～8%,GI接種的最大真菌感染率是水泥含量為5%～10%。Shu Qian等[88]通過試驗探究得出AMF可以顯著提高植物細胞間CO2濃度進而增強植物光合作用[89]。呂宋等[68]利用芽孢桿菌作為生物活化劑用于纖維結構團粒噴播技術的基質配比中,在京雄城際鐵路固安東站路堤邊坡生態防護中取得了很好的生態防護效果。Xiong Danwei等[90]指出植被混凝土的抗侵蝕性和抗剪強度隨著時間的推移而增加,并在植物生長的后期達到最大值。

3.2 組合結構生態護坡技術

組合結構生態護坡技術主要以框架梁填土護坡技術和土工格室填土護坡技術為主,是典型的工程防護措施與生態防護措施相結合生態護坡技術?？蚣芰禾钔磷o坡技術主要是指在坡面上先澆筑(或預制裝配)混凝土框架梁或利用圬工材料砌筑類似窗口結構的框架防止淺層土體滑移的加固措施,并在格子或骨架內填土建植、堆放生態袋、生態磚、鋪設草皮或植被毯,以達到涵養水土防止雨水沖刷,待植物生長后達到坡面綠化的技術;土工格室是屬于土工合成的特殊材料,展開后的格室內可以填埋種植土,并撒播草籽、種植灌木,在原始坡面無法恢復植被的情況下可以獲得理想的綠化效果。

在一些地質較差的高邊坡防護中,通常會采用錨桿+框格梁、框格梁+預應力錨索2種形式[91]。該形式具有剛度大、邊坡穩定性好、適用范圍寬等優點,但長期穩定性較差,施工工藝繁瑣,與坡面接觸的地方受雨水長期掏刷,梁懸空后容易斷裂[92]。國內研究人員對其施工工藝和結構設計進行了優化,例如楊陽等[93]在安徽岳武高速公路邊坡工程中,利用植被毯代替植生袋后結合框格梁的防護效果和水土保持效果更優,能夠有效提高坡面表層抗剪強度,顯著改善土壤理化性質并促進植物生長。尹萍等[27]針對高寒地區的巖石和巖土混合邊坡提出以植生混凝土與塑石、坡面掛網噴土為輔內嵌式隱形錨桿框格生態防護新工藝,獲得了較好效果。毛正君等[94]針對黃土高原的礦區提出了PVC板材格構錨桿梁植被種植保障技術,改善了傳統施工工藝,提高了邊坡的穩定性。郝廷偉等[95]針對礦山排土場坡面防護提出了一種質量輕、密度小、具有良好的抗壓、耐彎及彈性性能優良的新型柔性輕型格構梁,能夠大幅提升邊坡淺層土體的穩定性。在結構設計方面,侯俊偉[96]基于文克爾地基理論提出了巖質邊坡預應力錨桿框格梁內力簡化計算方法,優化了梁的截面和配筋。張太玥等[97]利用雙參數彈性地基模型推導出有限長梁受集中力的內力解答,輔以ABAQUS有限元軟件模擬驗證了理論解答的正確性,證明雙參數地基模型比Winkler地基模型精確性高,可利用該方法優化錨桿格構梁設計。李楠等[98]也采用ABAQUS有限元軟件建立了壓力型錨桿聯合格構梁支護的錨固滑坡模型,分析了錨固滑坡的加速度響應規律、地震動參數對加速度響應的影響以及壓力型錨桿的受力特征,研究結果對于壓力型錨桿支護滑坡的抗震設計具有一定的指導意義。

對土工格室邊坡生態防護技術的研究熱點主要集中于技術防護機理、設計計算方法簡化、新材料研制以及施工工藝的優化。王廣月等[99]利用ABAQUS有限元軟件建立邊坡-土工格室-鉚釘之間相互作用的三維有限元模型,對不同加固條件下邊坡的安全系數以及降雨入滲條件下孔壓、飽和度等參數在土體內的分布規律進行了模擬,揭示了土工格室生態防護邊坡的穩定機制。魯志方等[100]指出土工格室能夠將坡面表層土分隔成若干獨立的小單元,在夯實功的作用下松散土體被擠入格室方格內,格室側壁對土體產生一個環向包裹作用力,能夠減小、隔斷、限制膨脹土裂隙,從而對膨脹土邊坡起到穩固作用。王成元等[101]介紹了一種由聚酯/聚酰胺納米纖維分散于乙烯基質內形成的高分子納米復合合金PCA,做成長條形片材,經超聲波焊接展開后成蜂窩狀立體網格的蜂巢格室。張冰冰等[102]采用雙軸拉伸試驗研究了聚丙烯高強土工格室拉伸性能,并指出土工格室的抗拉承載力的影響程度為格室高度>格室焊距>加載速度。蔣建良等[103]提出由生態混凝土、土工格室、鐵絲網和錨桿共同組成的新型生態混凝土托舉結構系統,使基材得到有效固定,同時也為植物營造了良好的生長環境。

3.3 刻槽鉆孔類生態護坡技術

刻槽鉆孔類生態護坡技術是在邊坡上鉆孔、開槽或者安裝植生槽等裝置,利用槽、孔構筑適宜植物生長的生境基材,并為植物生長提供必要的養分,能有效防止在后期植物群落演替時水土流失。該類護坡技術在植物生長基材的配置方面有著很高的要求,如果配置不當,基材后期容易板結,不利于植物的生長。在植物配置方面,喬灌草藤結合的多元植物模式是該類技術的首選,這種模式下能保證植物長青[104]。常見的斷面形式主要有V型、口型和L型。

目前刻槽鉆孔類護坡技術與其他防護技術相結合以及槽、孔內基質配比是國內學術界的研究熱點。在河道邊坡治理中,袁以美等[105]提出在混凝土擋墻臨水側墻面上設置數排生態槽,并設置自動澆灌系統使植物健康生長。張恒等[106]提出了一種新型生境構筑法口型坑,能在一定程度上增加基材穩定性,并且口型坑內植物根系固土的效果會隨口型坑尺寸增加而增大。李銳等[107]以污泥為主要原料,氧化鈣和氯化鎂作為微生物滅活劑和膠凝劑,混合草種制成“植入泥漿”注入坡面以下,開發了一種植入型生態護坡配方。蘇奇童等[108]則是采用臺階植被再生結合“崖壁打孔+3D打印土”植被再生對裸巖邊坡進行綠化,此方法使植被得到了較好的恢復。劉娜等[109]通過試驗研究發現,當種植孔底部填充20 cm砂礫卵石+基質土時,植被生長良好,生態恢復效果最佳。

3.4 生態擋墻護坡技術

生態擋墻護坡技術主要以生態袋擋墻和格賓石籠擋墻兩種為主。生態袋擋墻護坡技術也稱植生袋護坡技術,該技術主要是在土工袋中填入營養土,再加入植物種子,沿著坡體堆砌,每個袋子之間采用特殊的結構聯結,在坡體形成具有一定強度的軟體結構,待土工袋中的植物發芽生長以后實現邊坡綠化和防護。該技術常用于坡度不超過63°的巖石風化及破碎程度不高的邊坡或者河岸邊坡的防護,既能夠滿足生態袋法的覆綠效果,又能夠滿足施工時的穩定性[110]。李凱等[111]研究對比了永定河流域北京段9種不同生態護岸形式,以減流減沙效果和減緩無機物含量為評價指標,得到效果最好的護坡結構是生態袋,其次是石籠,土工格柵網效果最差。包賽很那等[112]則是在充分灌水和高氮條件下,得到了有利于植物生長的最佳水肥組合,為后續生態擋墻護坡技術提供了參考。

在穩定性方面,植物根系和雨水入滲均能產生顯著影響,周云艷等[113]通過室內模型試驗指出在生態袋加筋擋土墻中根系加筋能增強生態袋擋墻的整體剛度,使承載力提高、穩定性增加,并且增強作用隨根系長度增加而增加。蔣希雁等[114]通過三軸試驗研究了含水率對生態袋加筋土的力學特性和鄧肯-張模型參數影響,并獲取了初始切線模量隨含水率變化的經驗公式。蔣希雁等[115]又通過實驗模擬特大暴雨條件下不同坡比的生態袋防護降雨入滲,分析不同條件的強降雨作用下生態袋護坡的入滲規律,為強降雨地區的邊坡防護設計提供參考。

格賓石籠是由耐腐蝕、強度大、延展性強的低碳鋼絲包覆聚氯乙烯(PVC)采用機械絞合制成,填充具有抗風化、耐腐蝕的堅硬塊石,并在石料之間填土,并設置反濾層,為植物生長提供必要的生長條件[116-117]。格賓石籠充分發揮了材料的優勢,擁有良好的柔韌性、整體性、透水性、耐久性以及協調變形能力。目前該技術常用于路堤擋墻和河岸護坡當中,很多學者在新型結構設計和覆土功能等方面進行了探索。楊果林等[117]將煤矸石作為格賓箱填料,對加筋擋墻墻后土體水平土壓力、擋墻內部土體水平變形和垂直土壓力以及筋材應變分布進行了系統的研究,建議施工過程中進行擋墻臺前回填處理以限制墻體側移和鼓肚現象。李慈航等[118]研發了格賓-樁板墻組合結構用于攔擋泥石流,通過對被攔物源的級配組成的模擬分析后發現格賓-樁板墻攔阻結構的攔阻效果明顯。楊凡等[119]針對強降雨條件下植被土顆粒的流失問題,對格賓網箱填充物進行反濾層的優化設計,利用自行設置的裝置進行了實驗探究,指出反濾層層數設置為兩層,上下層厚度均為100 mm且上層碎石粒徑小于20 mm、下層碎石粒徑為20 mm～100 mm時,反濾層的防沖刷效果最佳。

4 坡面生態修復技術的特點

我國生態護坡技術經過三十多年的研究與實踐,已從初期對發達國家防護技術的模仿轉向適合我國地理環境實質性改良及研發,各類技術雖蓬勃發展,相關基礎理論研究也取得了重要突破,但真正形成系統化的技術并不多。四類坡面生態修復技術各有特點,適用范圍也各不相同。

4.1 噴播生態護坡技術

噴播類技術機械化程度高、施工作業面廣、施工工期短,適用于不同坡度、不同質地的邊坡,是目前國內應用最廣泛的邊坡綠化技術。對于生態修復效果顯著的高陡巖質邊坡,在實現坡面快速復綠的同時,還能有效防止基材沖刷,使基材長期穩定地附著在高陡邊坡上,對高陡邊坡的綠化效果十分顯著,能有效避免生態工程重建現象。該類技術的核心是基質土壤的重建,但是施工后期的管理難、基材肥力下降、保水性較差、植物存活困難、強降雨基材沖刷嚴重,容易出現坍塌等問題亟待解決。

4.2 組合結構生態護坡技術

框架梁生態護坡技術多用于防護現場施工高差大、施工區域周邊環境復雜、邊坡防護要求整體結構穩定性強的邊坡,廣泛應用于公路、鐵路路基邊坡。而土工格室生態護坡技術具有較高的整體性和柔韌性,能極大地緩解水流流速,避免坡面徑流的形成,彌補了框架梁易松動、塌陷、架空等缺陷,具有較強實用性。

4.3 刻槽鉆孔生態護坡技術

刻槽鉆孔類技術一般是通過配置高低喬灌木、爬藤植物等在穴坑內重建生態系統,主要用于改善生態修復工程中喬灌木存活率較低的現象,比較適合裸露巖質山體的生態恢復 ,但在坡面施工時對坡面穩定性有一定影響。

4.4 生態擋墻護坡技術

生態擋墻類護坡技術施工簡單、造價低廉,一般較適用于坡度較緩、巖質柔軟、風化程度較高的巖質邊坡以及河流護岸等。應結合工程特點、地質環境特點和技術要求等因素綜合考慮,因地制宜靈活應用。然而,隨著生態袋的大量使用,袋體破損、填充物滲漏、整體或局部坍塌、難以構筑或生長不良等問題也越來越多地暴露出來。

5 結論與展望

針對各類坡面生態修復技術存在的問題,在后續的研究中應從以下四個方面進行深入的研究:

(1) 特殊環境下的生境基材配置的研發以及植物合理的選擇京舉行。我國地域遼闊,極端氣候環境分布廣泛,這些環境對基材的要求較高,應開展特殊區域環境下植物生長的生境基材配置研究,調和基材物理性質、化學性質、力學性能耦合作用下與植生性能矛盾關系,為在極端環境下更好地開展邊坡修復工作提供理論依據;對適宜喬灌草生長的基材進行深入研究,使坡面植物品種豐富,得以構建完整的植物群落;在植物的合理配置上,應充分考慮時效性,開展在特殊環境下的植物種類組成和群落結構,綜合選擇具有抗逆性、繁殖能力強的多種科類植物進行種植。

(2) 建立科學的施工養護管理體系和邊坡防護工程的有效評價機制。如何科學合理地應用和創建適合防護區域的管理體系和有效評價機制是應用好技術的前提。邊坡生態防護工程易出現土壤肥力下降、植被重建后缺水的現象,是一項長期、復雜的工程,施工單位大水大肥等粗放的水肥管理模式不僅使資源浪費,而且利用效率低下,所以后期的養護管理至關重要。對不同生長時期的植物進行水肥條件的精準控制,提高植物對營養物質和水的利用率,對水肥一體化高效節水灌溉技術應用需重點研究;對灌溉裝置進行深入研發,針對傳統灌溉方式進行優化設計,對一些難以滲透水分的基材進行處理;建立起科學有效的養護管理規范,制定不同的養護標準,節約費用。我國現行的評價體系主要由五個方面組成,即保護性能、土壤條件、植被條件、景觀效果和綜合效益,缺乏對工程長期效應評價標準。長期效應評價體系應以植物恢復多樣性為主導,研究建立和完善多學科交叉、信息化、數字化融合的長期效應評價體系,補齊建設后效果評價短板,為生態護坡工程的長期穩定和后期養護管理提供參考依據。

(3) 優化邊坡支護工藝。在西南地區,工程建設會遇到如高強度斷裂帶,也會經常遇到對區域內原始植被生態系統、動植物生存棲息地破壞嚴重的山體滑坡、泥石流等地質災害[120]。對邊坡支護結構的不合理設計和簡單復綠,所導致的結果是水土流失嚴重、生態效果不佳。護坡的最終效果應該是穩定性和生態恢復效果都達到要求,單純的植物保護可能在保護初期無法達到要求,而且護坡容易出現溜坡現象。因此,應深入研究工程防護與植被保護的結合,因地制宜設置合理的結構形式,建立穩固的植被-工程防護體系,使生態護坡工程發揮最大效益,從而減少對傳統工程材料的使用,圍繞可持續發展、追求安全經濟、節約資源,加大對新材料、新工藝的研究力度。

(4) 完善生態護坡方面的技術規范和理論研究。盡管我國已出臺了相關生態護坡技術規范,僅是某一地區的技術標準,在已完成的項目建設中,大多只能以施工經驗為基礎進行參考。因此,建立干熱河谷地區、旱寒地區、水庫消落帶地區等不同氣候、環境、地域的生態護坡技術標準,在工程上更具指導意義。