高速公路护坡景观可持续性综合评价

白 天，吴雅文

(河南农业大学林学院，河南 郑州 450002)

高速公路护坡景观可持续性综合评价

白 天，吴雅文

(河南农业大学林学院，河南 郑州 450002)

针对我国高速公路护坡景观综合效益研究滞后于高速公路建设，制约高速公路生态可持续建设和发展，造成高速公路护坡生态破坏，景观退化，养护与管理成本过高等问题。对河南省郑—卢高速公路护坡景观的施工类型进行调查，采用层次分析法(AHP)和模糊综合评价对高速公路景观生态可持续性进行评价。结果显示：①郑—卢高速护坡综合评价等级总体偏低；②生态效益在综合评价中所占比重最大，是护坡景观构建的关键；③护坡景观模式生态效益CEI综合评价中分级挂网喷播优于其他类型。

郑卢高速；护坡；层次分析法；模糊综合评价；生态效益

我国高速公路护坡景观综合效益研究滞后于高速公路建设[1]，造成高速公路岩土裸露，水土流失，植被群落破碎化等诸多生态问题，暴露了早期公路护坡景观设计的盲目性和科学研究的不足，制约了高速公路可持续建设和发展[2]。

西方国家早期公路建设就认识到了生态效益的重要性。Hansen D J[3]运用乡土植物进行公路边坡绿化研究，Petersen S L等[4]对护坡自然植被中本地植物种与人工种植的演替进行研究。目前我国护坡植物育种研究较为广泛，但护坡植被生态可持续研究较少。只有解决高速公路护坡景观存在的植被结构恢复问题，才能增强高速公路护坡生态恢复能力，实现生态型高速公路发展目标[5-6]。本文对郑卢高速护坡样方进行综合效益分析、评价，归纳影响护坡景观生态效益的主导因素，为护坡生态环境建设提供参考。

郑州至卢氏高速公路简称郑—卢高速，编号S85，2013年全线贯通[7]，全长322 km，由东至西途经万方山、萧山、伏牛山脉、桐柏山脉，穿越暖温带半湿润季风气候与亚热带湿润气候2个气候区[8]，沿线植被资源丰富，是河南省西南地区交通要道。

1 调查方式与评价方法

1.1 调查方式

根据护坡景观施工类型将郑—卢高速护坡分为9个类型，分别为拱形架、框架+挂网、六角砖、框架+六角砖、挂网不喷播、挂网喷播、分级挂网喷播、自然坡面、浆砌石片护面墙[9]。根据气候区域分类，将护坡景观分为郑州至洛宁段、洛宁至卢氏段进行调查，每段按工程类型随机取样，每段各类型取3个样方，面积为20 m×5 m，共54个样方进行边坡类型调查。

植被调查在各边坡样方内，按对角线设立5个样方，其中灌木样方为2 m×2 m，草本样方为0.5 m×1 m，主要调查样方内植被的物种丰富度、高度、覆盖度。同时，通过径流场实验，完成边坡流失量的取样和记录，从而实现坡面水土流失变化量动态监测。

1.2 评价方法

建立高速公路护坡景观可持续性综合指标体系，综合指标体系分为3个层次：目标层、因素层、指标层。通过调查按评分标准对评价因子打分确定各因子的相对值，建立各判断矩阵，根据特征值计算各评价因子权重(表1)。指标层的各评价因子采用从优到差，分为3级的评分标准，运用层次分析法(AHP)和模糊综合评价法[10]对郑卢高速护坡景观可持续性进行评价。

表1 综合评价指标体系及评分标准

表1(续)

1.2.1 AHP法权重因子的确定 分层函数进行量化，采用AHP进行分层赋值确定各层次、各指标的权重，再逐层加权求和得到综合评价指数[11]。评价分为以下几个步骤[12]：①选取指标，建立综合评价层次；②通过专家打分确定各因子的相对重要值；③建立判断矩阵，计算各行特征值；④计算评价因子的权重值(Fi为评价因子的权重，w为层次单排序评价因子权重分布)；⑤对评价因子权重值进行一致性检验；⑥结合因素权重，通过模糊综合评价法进行郑卢高速护坡模式景观可持续性评价。

2 结果与分析

2.1 护坡类型调查

高速公路建设既要体现边坡特殊生境区域的完整性，又要体现景观恢复的原则[14]。通过调查发现，郑卢高速护坡以拱形架(图1)、框架+挂网(图2)等工程构架结合植物种植形式为主，优势在于适用多种坡面，多用于坡度>35°的土质或岩石边坡，工程框架有效固定边坡结构，而内种植槽中的植被又提供了良好生态景观。

洛—宁缓坡路段，坡度<35°的土质边坡以挂网喷播、自然护坡和六角砖铺设(图3)类型为主，护坡植被丰富度高。调查发现，样方内人工建植向乡土植被进行演替，该类型护坡因受坡度和场地条件限制，全段比重较少。

郑—少高速段浆砌石片护面墙比重较大，施工无放坡条件的岩石碎面，用应力矛索固定并预留渗水口，该种护坡能有效防止水土流失和雨水冲刷，但不具备生物防护功能。通过调查，郑卢高速9种类型护坡总体情况统计结果见表2。

2.2 护坡植被调查

郑卢高速从郑州出发至登封穿越黄土平原区域，其后路段分布于伏牛山山脉，属于亚热带北部边缘地带[15]。对郑卢高速沿途的主要护坡植被种类进行调查，结果显示，该区高速公路护坡绿化主要植物分为小乔木、灌木、地被草花和藤蔓植物4类。优势植物有：榆树、紫穗槐、木槿、金叶女贞、荆条、藤本卫矛(扶芳藤)、连翘、黑麦草、高羊茅、紫花苜蓿、野豌豆等。调查发现护坡内紫穗槐、野生葎草、柳叶菜、马先篙、白蒿、大头秦吾、细辛、结缕草长势优良，同时，公路沿线很多优良野生草本开花植物长势状况良好(表3)，但人工种植地被黑麦草、高羊茅、酢浆草退化严重。

表2 郑—卢高速护坡基本类型统计

表3 郑—卢高速部分优良野生草本开花植物统计

表3(续)

2.3 护坡景观可持续性评价

护坡景观可持续性评价包括生态效益、景观效益、经济效益和社会效益4个方面，评价能够对高速公路护坡生态恢复全面客观的衡量。由于高速公路生境的异质性，护坡景观可持续性存在多种限制因素和影响因子，其评价方法也有差异。除了对植被的评价，还将结合绿化功能、水土保持功能、工程稳定性能、经济效益、社会功能等做出客观评价[16]。

2.3.1 AHP法权重指标体系及权重值 层次分析法(AHP)权重指标体系及权重值见表4，分析结果CR=0.0897<0.10，判断矩阵通过一致性检验。由B层排序可知，郑卢高速护坡景观可持续性评价中，生态效益所占的比重最大，说明生态效益是护坡生态景观和护坡植被演替的关键环节。通过对高速公路护坡景观结构的研究，有利于筛选适合高速公路生态植被类型和景观要素，亦有利于探究植被演替的规律。

表4 AHP评价指标权重值

*：CR=0.0897<0.1。

由图4综合指标权重值分布可知，生态效益中的水土保持、群落结构稳定性，改S善土壤性质等位居前列且相对集中，是生态高速公路建设的集中表现，而经济效益、社会效益、景观效益中提取的要素呈相互交错排列，表明各要素之间存在相互影响，同时，降低灾害效果和减少事故发生位于前部，体现管理方对高速公路安全的重视。通过以上指标对比，综合效益评价因子的排序与生态效益评价因子的排序基本一致，说明生态效益在郑卢公路护坡景观生态可持续性中的重要位置。郑卢高速公路护坡生态效益有着巨大的潜力，随着生态效益的提高将有助于包括经济、社会、景观效益等综合可持续性的提升。

2.3.2 模糊综合评价 由表5～表6评价结果可知，郑卢高速护坡生态等级总体偏低，评价等级主要为Ⅲ级或Ⅳ标准，一是由于路段内生态景观的营造主要依靠人工建植，退化严重，而演替植被又未能形成稳定植被群落，是造成调查过程中生态效益评价偏低的重要原因；二是9类护坡景观所面对的防护效果侧重不同，整路段未形成明确的护坡分类和统一的设计和管理，施工质量存在差异，造成护坡效果参差不齐，影响综合评价水平。

表5 郑—卢高速不同护坡类型因素层权重及排序

通过综合评价得知，分级挂网喷播最有利于护坡景观生态的可持续性，这是由于分级能有效缓解坡长引起的水土流失，同时又提供了灌木植被作为主要护坡植被的种植模式的生长平台，增强土壤稳定性和植被群落的稳定性；之后是自然坡面，这种护坡方式在坡长小于10 m的护坡中，具有显著的植被丰富度；单一的挂网护坡，能在一定程度固定岩石护坡的坡面稳定，但水土流失严重，土壤植被堆积于护坡底部而上部斑秃，影响公路整体形象且存在安全隐患；浆砌石片护面墙能有效防止滑坡和水土流失保证公路行车安全，但生态效益和景观效益较差。

表6 郑—卢高速护坡景观综合评价指数及等级

3 结论

通过对高速公路护坡景观进行综合调查、评价，可知在评价包含的工程防护、生态修复、审美价值和社会经济等多方面的指标中，生态效益指标是高速公路护坡景观生态可持续性综合评价的重要因素；高速公路护坡生态可持续性主要受到护坡类型、分布和护坡植被的影响；分级挂网喷播和自然坡面等措施有利于护坡的景观生态可持续性发展。通过对多项指标的综合测定能较真实的反应高速公路景观现状，可为高速公路护坡防护、监测与管理提供一定的参考。

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Comprehensive Evaluation on Landscape Sustainability of Highway Slope

BAI Tian，WU Ya-wen

(Forestrycollege，HenanagriculturalUniversity，Zhengzhou450002，Henan，China)

The highway side slope comprehensive benefits research in China lags behind the highway construction，which restricted the highway construction and development of ecological sustainability.It brings the problems such as the ecological damage，landscape degeneration，and high cost of maintenance and management of the highway slope protection.In this paper，we evaluate highway landscape ecological sustainability by the AHP and fuzzy comprehensive evaluation method.The results showed that：①Zheng-Lu highway slope landscape model of ecological adaptability low level which needs to improve.②Ecological benefit in the comprehensive evaluation of proportion is the largest，and is the key to slope protection landscape construction；③CEI landscape model of ecological slope protection benefit comprehensive evaluation according to grading net-suspended spray seeding is better than other types.

Zheng-Lu highway；slope protection；AHP；fuzzy comprehensive evaluation；ecological sustainability

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.02.038

2015-09-06；

2015-10-22

河南省交通厅科技攻关项目(2014Z06)；河南省交通厅重点科技攻关项目(2015J02)

白天(1986—)，男(蒙古族)，云南昆明人，河南农业大学风景园林学博士研究生，从事城乡绿地资源建设与管控研究。E-mail：452293257@qq.com。

S731.8

A

1002-7351(2016)02-0190-08