青藏高原东北地区边坡恢复技术探讨

曾晓东，孙其河，穆秋月，胡云龙，吴正国，刘金荣

(1.中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000； 2.兰州大学 草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)

随着经济的高速发展，生态安全问题日益突出，生态环境显得更加脆弱。青藏高原东北部作为“两带三屏”中青藏高原的重要组成部分，不仅影响青藏高原的生态安全，还因为其特殊的地域和气候因素，影响着全球的生态安全[1]。周秀骥等[2]分析了青藏高原气候对于太平洋热带和中纬度海-气的调节作用，以及对北太平洋副热带高压的巨大影响。姚杰等[3]通过定量研究初步发现青藏高原可以使得北半球中低纬度的能量维持平衡，减少北半球中高纬度的蒸发量，对于北半球水汽调节有重要的作用。青藏高原东北部气候属于高寒、湿润类型，冷季相对较长、暖季较短，年均降水量545 mm，主要集中在夏季(7、8月)，霜冻、寒潮、洪涝等自然灾害频发。恶劣的自然环境导致该地区生态系统结构单一、稳定性较差，生态环境十分脆弱，自我恢复能力弱，加之境内矿产资源丰富，金、铜、锑等金属资源的不断开采及工程施工对山体的大规模破坏，导致岩石裸露，矿渣堆积如山，山体土壤松散，滑坡频繁发生，植被破坏严重，生态环境问题日益凸显。因此，对青藏高原东北部常见边坡类型及其修复技术进行归纳总结很有必要。

1 青藏高原常见边坡类型

1.1 土质边坡

常见土质边坡一部分是由于滑坡、泥石流等自然灾害造成的，一部分是由于人为活动造成的。土质边坡相对于其他边坡类型而言，其土壤多为母质土，水蚀、风蚀对于表层土的影响较严重，而对于深层土的影响相对较小[4]。土质边坡较缓，土壤具有一定的保持水分、提供养分的能力,可以为植物生长提供良好的环境。

1.2 岩石边坡

岩石边坡具有较强的异质性[5]，坡度较陡，附着性较差，边坡无植物生长所需的土壤、水分及有机质等养分，生长环境恶劣。岩石的保水性很差，养分较低，植被很难从岩石中获得水分及养分供自身生长发育。

由于岩石边坡十分陡峭，水流速度较大，因此植被容易被水流冲刷，这对于植被本身的抗倒伏能力有很大考验。同样，坡面由于自然风化而形成的土壤也很难固定在坡面上。另外，雨水也因为坡面较陡、流速较快而不能完全渗入坡面为植被提供其生长所需的水分，使得在干旱地区植被难以生存。因此，岩石边坡的生态修复是一项巨大的考验。

1.3 矿渣堆积边坡

矿渣堆积边坡主要是由废弃的矿渣、碎石、砂砾等堆积而形成的，坡度陡峭，结构松散，非常容易发生滑坡，周围环境无法满足植物的生长需求，恢复难度较大。在滑坡、水土流失、泥石流发生的同时还伴随着重金属的迁移，并且缺土、缺肥、少水[6]，导致自然条件下植物不能在矿渣边坡上生存和生长。此类边坡稳定性比较差，运用单一的生物措施进行修复很难达到预期效果，应该将生物措施和工程措施相结合。

2 青藏高原东北部边坡生态修复技术

2.1 植被喷播技术

植被喷播技术的原理是将植物种子、木制纤维、黏合剂、保水剂、肥料等加水搅拌混合后，通过专用喷播机喷播到待修复边坡，从而形成均匀的基质覆盖层[7]。由于混合物中添加有特定的颜料，通过颜色的深浅可辨别喷播量的多少及喷播的均匀程度，所以该技术具有省时、省力、效率高、喷播均匀、种子发芽快、可以减少水土流失等优点。该技术常常用于坡度较缓，保水能力较强，具有一定供肥能力的土质边坡。

2.2 三维植被网垫护坡技术

三维植被网垫是以热塑料树脂为主要原材料，经过多道化学工艺制作而成的三维固体网垫[8]。在将坡面平整后，用钢筋锚杆将三维植被网垫固定在边坡上，使得边坡和三维植被网垫紧密接触，然后均匀播种。三维植被网垫表面粗糙，可以有效防止土壤、种子被雨水冲走。种子萌发后，根系穿过网孔相互盘结缠绕在一起，扎根土壤形成一层保护层，可以有效地防止水土流失[9]。此技术常用于生长条件良好的土质边坡。对于岩石边坡而言，因其无法提供良好的生长环境供植被生长，且坡度较大，故无法播种。对于矿渣堆积边坡而言，由于缺土少水，且重金属含量较高，因此直接铺设三维植被网垫播种会腐蚀种子，致其无法萌发。

2.3 植生带护坡技术

该技术是通过人工在边坡上固定植生带，使种子在自然条件下缓慢发芽。由于植生带所用原料可降解，最终幼苗可以完全扎根土壤。该技术广泛用于园林绿化等方面，具有便捷、效率高、无污染等特点。但是该技术缺点更明显，局限性较大，必须是土质边坡，且对于选用的种子品质要求较高。青藏高原东北部海拔高、气温低、雨水多，霜冻、泥石流、滑坡等自然灾害频繁，自然条件下幼苗成活率较低。

2.4 水泥抹面边坡防护

该技术常在边坡陡峭、岩石裸露或矿渣裸露条件下运用。这种技术仅仅是临时性措施，并不能完全防止滑坡、泥石流等自然灾害。周有禄[10]提到恶劣的气候对于水泥的塑性收缩、自收缩等特性都会产生影响，在年均气温低、紫外线强烈时，一般水泥抹面在2～3年即会出现龟裂、空鼓、脱落的现象，不但安全性低而且会带来新的水土流失问题。魏焕芬[11]提到在恶劣的自然条件下,温度和湿度的骤然变化会使水泥在一段时间内产生裂缝，形成很大的安全隐患。水泥抹面的前期人力、物力等投入相对比较大，并且景观效果不理想，不能从根本上修复生态环境。水泥抹面边坡修复技术应用范围比较广，适用于所有边坡类型，尤其在陡峭的岩石边坡运用最为广泛。

2.5 无土生态草毯铺设

无土生态草毯是以稻麦秸秆、木屑、菌棒等为基质，收集当地的乡土草种，混合保水剂、肥料等，经过前期的培育而制成的一种草皮[12]。由于所使用的种子均为当地的乡土草种，适应性较强，因此在绝大部分地区均能良好生长。生态草毯轻巧、铺设方便、运输便捷、适应性较强，被广泛推广使用。针对矿渣堆积边坡，在铺设前期可在废弃矿渣边坡覆土，覆土厚度大约15 cm，人工平整之后可直接铺设无土生态草毯，经过短期养护，10天左右即开始扎根，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属的含量[13]。针对石质边坡类型，因无土生态草毯在培育过程中均使用了菌棒、木屑、秸秆等基质及保水剂等，故完全可以为植物提供良好的生长环境，且草种适应当地的气候条件，铺设也简单、方便。因此，无土生态草毯适用于不同的边坡类型，效果良好。

2.6 植被混凝土边坡防护技术

植被混凝土边坡防护技术是使用混凝土和乡土草籽对岩石边坡进行喷播绿化的一种方式[14]，即通过特定配方将土壤、肥料、水泥、种子、保水剂等按一定的比例掺混，经过搅拌，将混合物喷播到已经固定好的铁丝网上。遮盖无纺布可以有效保持水分，待种子萌发后揭去无纺布即可[15]。此技术可以有效恢复边坡的生态环境，但是在恶劣的气候条件下，种子发芽率有所下降，且与铺设无土生态草毯相比，周期较长。植被混凝土边坡防护技术对土质边坡和石质边坡效果良好，但对矿渣堆积边坡而言工程量较大，要求矿渣边坡必须覆土整平，且由于矿渣质地疏松，喷播完成后很容易发生滑坡，因此并不适用。

3 讨论分析

(1)青藏高原东北部以岩石边坡居多，岩石边坡的生态环境非常脆弱，不能为植被提供良好的生存环境，选用植被混凝土边坡防护技术可以为植被提供良好的生长环境，使用无土生态草毯可以快速地形成植物群落。两种技术施工方便、快捷，可以有效地修复岩石边坡。

(2)针对该地区恶劣的气候条件和地形条件，选用合适的草种至关重要，最好以当地的乡土草种为主。对于当地恶劣的环境而言，乡土草种适应性较强，通过调查分析，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当地植物景观，增加生物多样性，提高生态系统的稳定性。

(3)对于部分矿渣堆积边坡类型，铺设无土生态草毯可以快速改善环境，快速修复边坡，且植被根系的吸附作用及分泌物可以有效地抑制重金属的污染。