植物护坡研究综述

谢洋

摘要：随着人类环保意识的提高和经济水平的提高，生态护坡技术逐步被运用于工程建设之中。生态护坡技术应当是一项系统工程，它不仅要满足护坡作用，同时也要促进护坡系统的生态平衡。文章就植物根的作用作一探讨，以明确植物根在护坡中的作用，使其更好地发挥作用。

关键词：综述、植物护坡、植筋带、植被选择

0引言

生态护坡，是由植物或工程和植物组成的综合护坡系统的护坡技术。当局部修补牵涉全局、施工不便，还会对环境造成严重污染，也很难将其进行绿化，最后会对原有和谐的生态环境造成很大程度的破坏。生态护坡能够提高周围的植被覆盖率，促进周围生物的全方位发展，具有良好的生态功能和景观功能。因此，探索以低碳理念为基础的生态护坡技术成为当务之急，“生态护坡”概念应运而生。

1 植被护坡

1. 1植被护坡的水文效应和力学效应

根据护坡机制，将植物对坡面防护的影响划分为机械作用和水文作用两个方面。

国内外众多的研究成果表明，植物对防止浅表面滑坡、提高边坡稳定性有重要的作用。植物的叶片能够阻挡部分雨水对坡面的冲刷、溅蚀，植物的根系能够吸收一定的水分，降低土中的孔隙水压力其次，植物中较短的根系能够起到加固土体的作用，而较长的根系能够起到锚固作用。

在植物发育区，雨水可以被分成4个部分，即透过植物发育区的雨滴，穿过植物发育区的雨滴，以及冠层截留。植被、落叶等植物对坡面产流起到了一定的阻隔作用，使坡面产流速度变慢，同时也使坡面产流难以集中，从而减小了坡面流量。通过模拟降雨冲刷试验，可以知道植被对减少坡面冲蚀具有显著的效果。

目前，国内外研究植物护坡作用的研究主要集中在有限元与离散元两个方面，后者具有参数少。

安然[1]等利用 GeoStudio软件，并结合附加粘聚力理论，构建有限元模型证明乔木根系的优势。与有限元法相比，离散元法可以更好地从细观角度分析植物对坡面的防护效应。田雷[2]等人首先采用离散单元与强度折减方法相结合的方法，分析了植物种植对坡面稳定的影响，并采用PFC2D粒子流离散单元，对8种不同的环境条件进行了仿真，得出不同护坡位置的安全系数。

目前，国内外学者普遍认为，植物根系对坡面的支护作用主要表现为植物根系对坡面的强化作用，即植物根系对坡面的支护作用。部分特殊植物根系可释放出一定的粘滞物质，部分学者认为根系分泌的大分子有机物（如胞外酶、微量蛋白质等）具有较高的粘性，并可吸附微细颗粒物。另外，植物根系中存在大量的须根，可以增大土壤的内摩擦角，从而提高土壤的剪切强度但也有部分学者提出，由于植被的影响，边坡的稳定性将下降。他们发现，在有植物的斜坡土体中，会有更多的大孔隙结构，而大孔隙结构对雨水的入渗有很大的帮助，有利于滑坡的形成。

1.2植筋带的影响

植被对坡面的稳定起到了一定的作用，如树干、叶片的雨水截流、控制坡面的径流量等。另外，植物根系对水分的吸收和蒸发，还可以增加土壤中的基质吸力，增加土壤的强度。但是，由于根系的存在，使坡地土壤中出现了较大的空隙，且在降雨过程中的优势水流现象，使其对土壤的固持作用有所弱化；此外，在干旱过程中，植物的蒸散和蒸发也会促使裂缝的发展，使降水的入渗能力大大提高。植筋带具有较长的拉伸强度，但也会影响到降雨作用的深度等，进而改变坡体内部的水力响应状态。

Ng等更深入地考察了植物对土壤吸收能力的影响，包括种植间距，叶片面积，根系面积指数。王一冰[3]等对植被联合植筋带加固黏土边坡的水力特性开展数值计算，并结合裸土边坡和植被边坡进行对比分析。结果表明：布置细而密的植筋带可以改善坡脚积水状况，并抑制坡土表层裂隙开展，减小降雨滑坡风险。张小娟[4]对黑麦草力学特性进行了研究。测定单根黑麦草的抗拉强度和最大抗拉强度时的平均应变。

1.3植被选择的应用

坡生态修复技术对坡面的要求不高，适合各种类型的坡地植被恢复，其核心问题是喷播基质的配制。在坡地植被中，植被总量的大小取决于对坡地植物种子的选用与配置:一是能够适应当地的气候条件及地质土壤条件，抗逆性强;二是根系发达，生长快，地上部低矮，可在很短的一段时间内对坡面进行遮盖；三是多年生、越年生品种，易获取、易卖；在喷灌混播植物护坡实施之前，必须对坡面进行科学的生态防护，正确的植物选择是确保坡面绿化效果的重要保障，而不当的植物种类不仅会影响坡面绿化效果，还会影响坡面绿化效果。

落实到具体项目时候，不同植物起到得到效果不同。用不同植被对花岗岩边坡进行了模拟实验，结果表明，大多数植被都能改善边坡的整体性。体渗透系数抑制坡面径流的产生，但不能显著改善边坡的整体稳定性

王林峰、吴发友[5]等以贵州瓮马铁路边坡绿化工程为依托，选择5个因素作为评价指标。通过调查该工程铁路沿线地区植物种类、土壤组成，在实验室进行了单一植物在不同基材中种植和不同配比植物在不同基材中种植的试栽培试验；根据实验数据对不同配比基材的保水性，不同配比植物生长高度、发芽率和试验后土壤基质的抗剪强度进行了研究，并引入 AHP 和多因素准则法，选出了实验中最优基材配比和最优植物配比。

宋享桦等人[6]以高羊茅、四季青、狗牙根3种草本植物为研究对象，对三种草本植物在沙质边坡进行了室内模型试验，对其在沙质边坡中的裂缝萌生、扩展及最终失稳过程进行了研究，得出了其在沙质边坡中具有显著的浅表固土强化效应。

贾卓龙[7]认为，瓜尔豆胶经固化后，不仅可以提高纤维加固效果，而且还可以充填孔隙、粘合黄土地粒，从而全面提高纤维土体的力学与水力特性，对黄土高原地区的工程安全与水土保持具有重要意义。

2结论

最近几年，为了贯彻落实党中央的科学发展观，以及不断增强的生态环境保护意识，我国的生态护坡在工程中的应用得到了很好的发展和推广，其研究成果很多，工程应用的例子也很多。但是，在植物长在边坡土壤上的时候，它们的根系、土壤及土壤中所有的生命与非生命环境系统所发生的物理、生化性质所发生的变化，及其对边坡的防护效果的影响特性和影响程度，以及生态护坡的影响因素及影响特征方面，还存在着一些研究空白。因此，我们需要深入研究，从而从理论上对用于生态护坡的植物及植物护坡基材的配置和工程实施的具体方案和施工工艺进行研究。

参考文献

[1]安然，柴军瑞，覃源，等.植被根系形态对边坡稳定性的影响分析[j]水利水电技术，49(3)：150-156.

[2]田雷，杨永森，李敬军，等.基于离散元法植物根系对黏性土坡稳定性的影响［Ｊ］中国农业大学学报，23(7)：133-140.

[3]王一冰，杨文琦，周成,等.植筋带联合植物护坡的水力特性数值分析[J].岩土工程学报,2021,42(2)238-243

[4]张小娟．高速公路护坡植物根系分布及力学特性研究［Ｄ］．西北农林科技大学，2013.

[5]王林峰，吴发友，曾韬睿,等.贵州瓮马铁路边坡生态护坡技术研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2021

[6]宋享桦，谭勇，张生杰．暴雨气候下砂土边坡植被护坡模型试验研究［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，2021，53（5）：123-133

[7]贾卓龙,晏长根,李博,等.瓜尔豆胶固化纤维黄土的抗侵蚀特性及生态护坡试验研究[J].岩土工程学报,2022,44(10):9.