黄石市岩质边坡生态修复综合技术应用探讨

周 琼 ，许建新，秦永宏，罗汉杰，张洪钢

黄石市岩质边坡生态修复综合技术应用探讨

周 琼1，许建新2，秦永宏1，罗汉杰1，张洪钢1

（1.湖北省黄石市水利水产局，435000，黄石；2.深圳市铁汉生态环境股份有限公司，518040，深圳）

在对岩质边坡结构特征和地带性本土植被实地调查的基础上，总结了黄石市黄荆山北麓采石场5号塘口岩质边坡特点、治理难点以及适宜边坡生态修复的综合技术，包括工程工艺措施和生物措施等，并进行生态修复效果的跟踪观测，从而为全面推广该项技术提供一个稳定的、科学示范性强的样板。

岩质边坡；生态修复；应用技术；黄石市

湖北省黄石市矿产资源丰富，铁矿、铜矿、金矿等分布集中，蕴藏量大，是一个长期、重要的开采矿产资源老工业城市。巨大的地下财富成就了黄石的光荣和梦想，以矿业为主的工业文明也造就了黄石一度的辉煌，但盲目性、掠夺性的资源开采严重破坏了当地自然生态的平衡，自然植被受到破坏，裸露山口随处可见。据统计，黄石市仅黄荆山北麓就有开山塘口26处，形成裸露山体缺口面积达52 万余 m2。

进入21世纪以来，环境保护和改善问题成为社会各界关注的焦点，黄石市也开始重视黄荆山脉裸露山体缺口的治理问题。2000年开始，黄石市陆续关停了黄荆山北麓23家小型私营采石场，2006年就全市裸露山体现状和全国裸露山体缺口整治工作情况作了初步调查，并选定试点，作出初步治理方案。2009年10月 22日，黄石市启动黄荆山北麓开山塘口治理工作，决定对黄荆山北麓15个开山塘口进行试点治理。

黄石市水利水产局作为其中5号塘口治理的主要责任单位，根据自身多年的考察经验和已有的初步治理方案，率先启动“黄荆山北麓采石场5号塘口水土流失综合治理工程”，于 2010年 7月顺利完成施工，并开始定期观测该工程工艺措施的稳定性和植物生长的适应性。

一、岩质边坡特点及治理难点

1.岩质边坡立地条件差

①缺少植物生长所必需的条件。岩质边坡不具备植被生长所必需的土壤环境，无法直接进行种子撒播或植生带绿化。另外，岩体保水功能差，含有的活化养分少，植被根系很难从边坡岩层中吸收足够的水分及养分供其生长发育。

②坡面自然生态条件恶劣。岩质边坡无土壤层覆盖且水分匮乏，在阳光直射下裸露岩石表面温度过高，即使有风运或动物搬运的种子嵌入岩石缝隙中，也会因温度过高而难以发芽和生存。

③坡度大。公路、铁路工程及矿山的岩质边坡一般设计坡度都在1∶0.75 以上，有的可达 1∶0.3，甚至直立。坡面雨水径流速度大，在高降雨地区极易形成冲刷侵蚀；坡面自然风化的土壤颗粒及风运带来的土壤颗粒在坡面很难留存并受水力和重力作用堆积于坡脚，加之降雨又不能滞留在坡面上，致使植被难以生存。

目前，国内外已经将工程措施代入岩质边坡治理的实践中，基本能够起到改善坡面立地条件的作用，但效果因技术而异。

2.植物多样性与持久性难实现

①植物选种单一。传统的边坡绿化中多采用单一草种，即使混播也对草种混播品种及比例缺乏研究，更少考虑花、灌木、乔木种子的加入，致使绿化景观单一，没有垂直层次，缺乏景观多样性。对于贫瘠的石质边坡来说，草种为主的边坡治理更是缺乏持久性。

②养护难。一般的边坡治理技术或许能解决石质边坡一时的绿化问题，且需要长期细心呵护，养护成本极高。而大多数石质边坡地处偏远，人迹罕至，养护难度大、成本高。如公路、铁路工程及矿山开采形成的石质边坡，既对其景观性无太高的要求，也不可能投入过高的成本对其进行养护。

因此，正确选择植物和搭配，不仅能实现植物景观多样性，而且能实现植物的自然更替，而这也是岩质边坡治理效果达到持久的最大难点。

二、岩质边坡生态修复综合技术的应用

5号塘口为废弃水泥厂开采坡面，有三级开采平台，最高边坡约150m，坡面岩性为灰岩，较坚硬，微—中度风化。整个塘口裸露山体面积约3.2万m2，其中，主坡面有2万多m2为70°以上的陡坡，部分地方呈直立状甚至形成倒角，70°以下较缓坡面面积约1万m2，且缓坡部分表面风化碎石相对较多。该工程采用的三种石质边坡绿化技术在国内某些城市已有应用，根据现场施工的实际情况，对技术细节进行了调整。整个工程措施布局原则是因地制宜，根据不同的立地条件采取不同工艺措施：对70°以上的陡坡坡面主要采用飘台种植槽法绿化技术，对70°以下较缓坡面主要采用挂铁丝网客土喷播绿化技术，对石壁上有微凹地形或破碎裂隙的发育环境采用燕巢法绿化技术。

1.主要技术措施及特点

（1）挂铁丝网客土喷播绿化技术

挂铁丝网客土喷播绿化是在稳定岩质边坡上挂网、锚杆固定后，采用专业喷射机，将拌和均匀的种植基质喷射到坡面上，植物依靠基质生长发育，形成植物护坡施工技术，具有防护边坡、恢复植被双重作用，可取代传统的喷锚防护、片石护坡等措施。该技术可适用于70°以下的石质边坡。其主要施工工序为：边坡表层土床处理→挂网→固定→回填土→喷草灌。工程施工采用的铁丝网是镀锌铁丝网，并用U形钢锚钉固定，回填土为营养基质。

（2）飘台种植槽法绿化技术

飘台种植槽法是在石壁上人工安装种植槽，营造一个可存放土壤的空间，在槽内的种植土上种植乔灌木及爬藤植物的一种边坡绿化工艺。这种技术主要用于石场石壁陡立、坡度在80°以上、壁面光滑、缺乏附着存土的岩质边坡。其主要施工工序为：搭设脚手架→锚杆加工→坡面钻孔→安装锚杆→配筋→制模板→现浇飘台→配置营养基质→安装微灌系统→栽苗和种草。

（3）燕巢法绿化技术

燕巢法是利用石壁微凹地形或破碎裂隙发育环境进行人造植生盆(燕巢)，回填种植土，种植植物。其施工技术要点：一是利用微凹地形，在微凹口外侧人工开拓平台，用浆砌块石或砖砌筑植生盆或现浇板；二是利用破碎裂隙发育环境人工开拓穴坑，在开口处砌筑挡墙，并视燕巢大小及边坡形态确定平面间距。

2.重要辅助措施

（1）坡面清理

由于该工程石场基质为较坚硬的灰岩，表层有微—中风化，采取工程措施前需要对整个坡面进行清理排险，去掉浮石、碎裂岩、松动岩块、楔形岩、活动性危岩等，排除各种安全隐患和险情并平整坡面，使工程措施能够深入坚固岩层，确保坡面施工的安全性。坡面清理工作是整个坡面绿化的基础工作之一。

（2）滴灌系统安装

滴灌装置安装主要安排在飘台、燕巢种植槽等覆营养基质后、栽植植物前，以及客土喷播覆膜后，其目的是确保高温天气下新栽植的植物能有充足的水分供给。该工程滴灌装置主管采用φ100PVC管，次管分别采用 φ75、φ40、φ20PVC 管， 在次管 φ20PVC 上打孔进行滴灌。水源就近取用自来水、山泉水和湖水，引至三级平台的蓄水池后，利用水泵浇灌。

（3）植物养护

该工程植物养护主要分四个阶段来实施：一是植物成活期（2010年7—8月），由于工程完工后正赶上黄石最热的季节，对植物的成活、耐热、耐旱性能是一个很大的考验，刚刚栽植的植物正是最脆弱的时候，因此，这个阶段需要加强养护，提供充足的水分和养分，确保植物成活（目前该阶段已完成，植物成活率达到了80%以上）；二是植物生长适应期（2010年9—11月），这个阶段植物自身根系已经长成，有一定的自我生存能力，应适当减少水分、养分的供给，锻炼植物生存能力（目前，部分实验边坡已实现了“断水”，主要坡面也在逐步拉大水分补给周期）；三是植物严寒适应期 （2010年12月—2011年3月），这个阶段是黄石最冷的季节，对于新银合欢等树种又存在耐寒考验；四是植物自然生长与补植期（2011年4—8月），这个阶段生存下来的植物已经历了一年中最冷与最热的时段，且经过不断拉大的补水周期和最终的“断水”，已经基本能够实现水分自给自足，自然生长，这个阶段还要做的就是补植，用经过一生长周期已适应本地生长的优势种类对裸露区域或植物单一区域进行补植。

3.三种边坡生态修复技术的共性优势

（1）有效改善了岩质边坡的立地条件

①提供了植被生长所必需的土壤条件及养分条件。各种工法措施配套使用的基质主要成分为壤土、有机质、缓释型长效复合肥、保水剂、土壤调节剂、各种有益菌群等，为植物生长提供了必需的土壤和养分条件，植物依靠基质生长发育。

②改善了坡面自然生态条件恶劣状况。解决了岩质边坡无土壤层覆盖的问题，搭配先进的喷灌措施解决植物生长初期水分匮乏问题，坡面自然生态条件已有显著改善，为植物生长提供了保障。

③创造微凹地形，解决坡度大的问题。在大于60°的陡坡上采用飘台、燕巢法，即在大而陡的坡面上每隔2～3m人工搭建飘台种植槽，在具有微凹地形的边角、缝隙筑燕巢，为土壤附着创造条件。

（2）科学选种与配置实现生物多样性与持久性

该工程在实施之初就确定了 “因地制宜、适地适树”的原则，采取乔、灌、草、藤搭配。在种类的选择上，以适应石壁边坡、迹地立地条件的植物种类（耐瘠薄、耐旱种类）为主，依据景观、生态系统学原理，注重垂直层次，力求恢复生态系统的自我修复能力，最终实现植被生态系统的自我更替。

根据以上原则，生物技术人员在黄石周边石山上进行了为期一周的踏查，最终选定了以石山植物为主的多种本地适生植物，乔木（主要种植于迹地绿化的挡土墙与种植池内）有刺槐、大叶女贞、香樟、塔柏、银合欢等；灌木有伞房决明、盐肤木、小叶女贞、冬青卫矛、夹竹桃、黄素馨、金合欢、坡柳等；藤本有五叶地锦、常春藤、扶芳藤、葛藤等；草本有狗牙根、白三叶、金鸡菊等。在各种技术措施植物配置中，都以灌木、藤本为主，草本为辅，例如客土喷播措施中，草、灌、藤种子的配比为 2∶2∶1；飘台、燕巢法中，灌木和藤本植物的栽植比例为2∶3，略撒草籽。

4.飘台种植槽法的难点与解决办法

该工程所采用的三种绿化技术中，尤以飘台种植槽法施工难度最大，在整个工程的施工过程中，建设、施工、监理三方技术人员不断根据实际情况研究对策，最终确保了工程安全、顺利完成。

难点一：高陡坡面作业施工与安全。由于飘台种植槽法施工主要应用于山体高而陡的坡面，工作作业面问题、施工安全问题贯穿始终。首先，采取搭设脚手架的方法解决了作业面问题。该工程采用的是竹排栅式脚手架，其优点是搭设简易，更易与坡面保持平行距离，方便坡面施工。其次是多管齐下，严抓施工安全：一是由经验丰富的专业队伍负责坡面 （特别是最险边坡）竹排栅的搭设，并选择硬度和韧性较强的毛竹；二是绝对避免阴雨雪天气及受其影响的日子高空作业，只在白天施工；三是安全绳、安全网等安全措施必须到位，严格要求施工人员必须在系好安全绳的情况下施工；四是安全员、施工员、工程监理全程监控，确保施工安全和质量。

难点二：锚杆安装与配筋。因岩层遭受断层、节理切割，支离破碎，风化程度不一，为保证飘板结构整体安全，对镶嵌锚杆不能采用统一设计深度，经工程技术人员研究，在做好清除坡面风化层的基础上（清理至弱风化），该工程锚杆锚入深度一般在50～80 cm，配筋长度也因地而异。

难点三：保证飘台混凝土达到设计标号。由于飘台为不足10 cm的现浇水泥板，且工作面为高陡坡面，无法实施振捣等加强水泥强度的措施，只能人工拍打。为了使飘台成品能够达到设计的C20强度，经技术人员共同研究，将混凝土强度由C20提高至C25，在施工过程中提高了水泥砂配比，并加强了拍打。最终，工程水泥成品通过专业机构检测，都达到了设计要求。

三、边坡治理初步成效与展望

该工程施工历时6个月，施工结束2个月后，客土喷播部分绿化率达到

60%以上，飘台、燕巢法部分绿化率达到了20%，植物成活率在80%以上。施工4个月后，植被经历了酷暑的考验，客土喷播部分绿化率达到90%以上，飘台、燕巢法部分绿化率达到了40%以上，小乔木、灌木、藤本长势良好。可以预见，经过1年的养护，5号塘口植被绿化率将更高。同时，经过养护期的锻炼，植被将不再需要人工供水，基本实现自给自足的自然生长状态。

[1]孙菲.关于我国环境保护问题的若干思考[J].常州工程职业技术学院学报.2006(2).

[2]潘理权，李姚矿.我国工业发展与环境问题思考 [J].合作经济与科技，2007(6).

[3]赵方莹，赵廷宁，丁国栋，等.基材喷附技术的植物选配与建植方式[J].2006(4).

[4]Dutta R K，Agrawal M.Restoration of opencast coal mine spoil by planting exotic tree species：a case study in dry tropical region[J].Ecological Engineering.2003(21).

Discussion on app lication of ecology repair com prehensive technology in Huangshi City

Zhou Qiong， Xu Jianxin， Qin Yonghong， Luo Hanjie， Zhang Honggang

On the basis of field investigation of rock slope and the zonal structure of native vegetation， the rock slope characteristics，management difficulties and the appropriate slope of ecological restoration integrated technology， including engineering and biological measures， process measures of the fifth pond mouth of Huangjingshan Mountain in Huangshi City are summarized.The effect of ecological restoration is observed so as to comprehensively promote the technology to provide a stable，strong scientific demonstration model.

rock slope； ecological restoration； application technology； Huangshi City

S157.1

B

1000-1123（2011）02-0036-03

2010-11-22

周琼（1980—），女，副主任科员。

责任编辑 田灵燕