边坡水土流失问题及植物防护研究

曾巧平

（广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635）

边坡水土流失问题的危害较多，诸如：诱发滑坡、坍塌、泥石流现象，土壤淤积河道，降低泄洪能力，弱化土壤肥力，土地资源流失，影响河道水质，间接破坏景观等等。加强边坡水土流失的保护，可以借助植物防护技术来加强边坡水土管理[1]。本文围绕植物防护技术展开探讨。

1 边坡水土流失危害

1.1 诱发滑坡、坍塌、泥石流现象

边坡水土流失的首要危害性，体现在诱发滑坡、坍塌、泥石流等方面。间接威胁周边建筑物和人员安全。由于边坡水土流失，路基失稳滑移，边坡岩体风化后的巩固效果欠佳，引起坍塌后，对周围环境的影响极为严重，是造成安全隐患的主要因素[2]。

1.2 土壤淤积河道，降低泄洪能力

边坡工程，主要是对于河流流量的保护。但是边坡在经过长期浸泡后，容易引发滑坡或坍塌现象，以至于水土流失至河道，造成淤积河道的负面影响。而附近河道土方随地表流经附近支流，河道底床垫高，或者河道变窄，造成河道泄洪能力的下降[3]。

1.3 影响河道水质，间接破坏景观

边坡水土流失主要是土壤资源的流失，而河道两侧植被如果遭到破坏，或者地表出现坍塌现象，那么也会间接影响到河道景观的美化程度。尤其水土流失严重的河道，也会将建筑材质带入河道，造成对河道水质的破坏。因此，河道水质和沿线景观的间接影响，也是由于边坡水土流失造成的间接问题。

2 植物护坡机理

2.1 植物主根锚固支持

在河道边坡栽种植物，植物主根嵌入土壤，属于垂直向下的根系固定。对垂直深根进行抗拔力计算时，可以把根系简化为以主根为轴向、侧根为分支的全长粘结性锚杆来分析。假设土体的自然容重为γ，根和土间的静摩擦系数为μ，地表下h1～h2深度处所有直径大于1 mm 的根段参与抗拔力计算，则可推出h1～h2深度间的根系提供的最大抗拔力为：

其中函数P（z）和Q（z）的确定可采用现场量测，并拟合数据而获得。dz 指主根拉拔方向划分的任意区段。

2.2 植物根系辅助加筋

在边坡植物主根部对土壤发挥出锚固作用之后，植物侧根系的延伸性生长，令临近植物相互拉扯，形成更为复杂的根系网络。而土壤根系的生长，是自然选择土壤松弛的部分。那么植物根系的生长，相当于填充了边坡土壤内部的松动部分。生长周期越长，其根系网络的密度越高，进而形成了三维立体的预应力，相当于建筑材质的加筋材料，不断提高了边坡土壤的牢固度和稳定性。

若在面积为A 的土体内有n 个根，则因加筋作用而增加的抗剪强度值τR为：

式中：Tj为单根的抗拉力，N；A 为单根作用的土体面积，cm2；φ为土体与植物根系之间的内摩擦角；ij为根的延伸方向与剪切面的初始夹角；kj为剪切变形比，kj=x/H,H 为剪切区的厚度，x为剪切变形位移。

2.3 植物代替坡体吸水

边坡水土流失问题，主要集中于降雨量较高的季节。在降雨量超过边坡吸水承载力之后，才会出现滑坡或坍塌事件。而植物在土壤表面向上生长，通过根系吸水土壤内部水分。因此，植物代替了土壤吸收临近水分，并向上蒸发水蒸气。因此，植物光合作用的自我调节，促进了土壤水分的吸收，并令土壤孔隙的水压力逐步下降，提高了边坡土壤的抗剪强度，有效防止了边坡水土流失。

3 植物防护技术在边坡水土流失中的应用

3.1 土工格室边坡植被技术

土工格室坡面植被技术,是以土工格室为固定支架，在土壤条件较差的边坡中，以土工格室内填充土壤层和植物，撒播适宜混合灌草种的方案，来有效控制边坡水土流失。通过焊炬框架，巩固边坡土壤，有效地防治强风化石质边坡和土石混合坡面的水土流失。其作用机理见图1。

图1 土工格室对土体的侧向约束作用

3.2 边坡防护网技术

边坡防护网是一种新型的植物边坡防护技术类型，该项技术方案突破了传统植物边坡防护技术的观念，是对于边坡水土流失防护的高效方案之一。边坡防护网可以将整体工程对环境的间接影响降至最低，其防护区域内的土壤与岩石固定效果更为良好[4]。构建边坡柔性防护系统，通过主动构建防护网系统，令被动防护网系统得到有效释放，结合钢丝绳为拉筋结构，栽种植被更为便捷，且可以完全覆盖边坡土壤（主动防护网系统），同时拦截水土流失（被动防护网系统）。

4 植物防护边坡水土流失优势

4.1 造价经济成本较低

解决边坡水土流失问题，选择植物防护技术，第一点优势是经济效益。植物防护技术的造价经济成本较低，植物本身的生长能力和再生能力较强，在控制水土流失方面具有天然的经济优势。草坪、地被、花卉分别以平方米计算（宿根花卉9 株/m2，木本花卉5 株/m2），成片绿篱花卉、或地被植物草坪，其养护均按面积平方米计算，单价均可控制在16 元/m2以内，那么相较于建筑建材的铺设成本而言，选择植物防护技术的造价成本显然最低。

4.2 美化边坡沿岸景观

边坡生态防护不仅能够控制水土流失，尤其能够保护河道沿岸的景观。植物根系延以沿岸土壤的养分为支持，以河道内流经水域的水分为养分补充。在土壤和水分充足的情况下，植物生长的环境更为良好，植物生长茂盛，对河道景观的美化效果更为突出。尤其广东地区美女樱、玉簪、宿根拂绿考等花卉，其观赏性较高。适合广东的气候条件，喜阳光、不耐干旱，适宜温度较高，在湿润温暖的广东地区，正适合此类花卉的生活习性，因而作为植物防护品种更为适宜。

4.3 改善局部气候环境

植被护坡技术，是利用自然植物对边坡水土流失问题进行改善。在自然环境之中，植被与水土本身也是天然的共生系统，植物所具备的净化空气能力，以及吸收有害气体的能力，是气体边坡防护技术所并不具备的。因此，植物防护技术能够在保护边坡水土流失的情况下，最大限度的去改善周围生态系统环境，是稳定边坡自然环境，促进生态效益的最佳防护措施。

5 结语

植物防护技术在经济效益、生态效益、美观效益等诸多方面，都具有较强的开发价值。尤其在保护边坡水土流失方面，可以通过植物主根锚固边坡土壤平面，以植物根系所形成的复杂网络辅助加筋固牢土壤，由植物代替坡体吸水，降低边坡土壤的吸水压力。在应用植物护坡技术的过程中，可以加大人工种植护坡植物总量，尽量以自然植物保护河道边坡，并以高吸水量植被保护边坡。进而发挥出植物护坡技术的优势，真正解决边坡水土流失的关键问题。