植被護坡在生態(tài)邊坡中的綜合應(yīng)用

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1、植被護坡在生態(tài)邊坡中的綜合應(yīng)用摘要本文概述生態(tài)邊坡與植物護坡技術(shù)的特點，給出生態(tài)邊坡的穩(wěn)定性的評價模型，并介紹植被護坡在生態(tài)護坡景觀中的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞植被護坡；生態(tài)邊坡；數(shù)學(xué)模型；穩(wěn)定性；景觀隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，修建人工邊坡成為邊坡治理與加固的重要手段之一。但是，傳統(tǒng)人工邊坡往往可能有滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的隱患，還可能造成水土流失等環(huán)境問題，生態(tài)邊坡與邊坡景觀設(shè)計技術(shù)就是在這種背景下發(fā)展起來的。生態(tài)邊坡在坡面加固、美化環(huán)境、維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮了重要的作用。本文主要探討了生態(tài)邊坡穩(wěn)定性與植被護坡在邊坡景觀設(shè)計中的應(yīng)用。1生態(tài)邊坡與植物護坡技術(shù)概述生

2、態(tài)邊坡就是對環(huán)境、原生物等生態(tài)造成最低影響，并且適當還原、保護的邊坡工程，是在保證邊坡安全的基礎(chǔ)上考慮生態(tài)保護、環(huán)境景觀的邊坡工程理念。生態(tài)邊坡以接近自然的方式去加固穩(wěn)定邊坡，其所用材料多為當?shù)厥模静?，植物等。植物護坡是最常用的生態(tài)邊坡技術(shù)。1.1生態(tài)護坡的自然效應(yīng)1）生態(tài)邊坡的環(huán)境效應(yīng)。生態(tài)邊坡植被可以有效地降低氣、光、塵的污染，創(chuàng)造適宜的交通和生活環(huán)境，主要影響有：①護坡植物的光合作用能夠吸收二氧化碳，釋放出氧氣，同時還能稀釋和吸收周圍大氣中的有害氣體；②護坡植物具有有效吸收刺耳噪聲和多方位反射太陽光等功能；③護坡植物能有效地吸附塵埃，吸收汽車尾氣；④護坡

3、植物可以調(diào)節(jié)公路周圍的小環(huán)境氣候條件；⑤增加行車安全，減少交通事故的發(fā)生。2）生態(tài)邊坡的水文效應(yīng)。生態(tài)邊坡對降雨沖蝕的控制：①攔截作用：護坡植物及其殘余物可以吸收降雨雨滴沖擊地面的能量，降低雨水到達坡面時的速度和體積，從而降低降雨滴濺、分解土體顆粒的能力；②緩沖作用：邊坡植被的莖桿和樹葉可以提高坡體的表面剛度，減緩雨滴下落的速度；③滲透作用：邊坡植物及其殘余物有利于保持坡體土的多孔性和滲透性，從而減輕雨水的破壞。生態(tài)邊坡對河岸侵蝕的控制：河岸經(jīng)常遭受流水的侵蝕和沖刷，水的侵蝕力隨流水速度的增加而增加，在堤岸邊坡上種植植被能降低這種侵蝕。地面上的植被可以減少水流速度

4、，根部可以自然約束或固定土體顆粒。1.2植被護坡的主要功能1）淺根的加筋作用。由于邊坡植物根系在土體中的分布錯綜復(fù)雜，可將邊坡土體和植物根系看作是一種特殊的預(yù)應(yīng)力復(fù)合加筋材料，能提高邊坡土體強度。根據(jù)摩爾-庫倫強度準則，根系的加筋作用增強了土體的黏聚力c值，能顯著提高坡面土體強度。2）深根的錨固作用。邊坡植物根系與土體共同作用組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，在這種復(fù)合結(jié)構(gòu)中，根系具有較高的抗拉強度和錨固力，對土體有很好的錨固作用。深根還可以將局部集中的應(yīng)力分散，緩解應(yīng)力過大造成的危害。3）水文作用。生態(tài)邊坡所種植的植被具有多種水文作用，如蒸發(fā)坡體內(nèi)的水分、降雨截流，延緩坡面水流速

5、度，過濾等作用。這些作用可以有效地控制雨水對邊坡土體的侵蝕，降低坡體的空隙水壓力以及增加土體黏聚力等。2生態(tài)邊坡穩(wěn)定性評價模型在工程實踐中通常用安全系數(shù)來評價邊坡的穩(wěn)定性，但是這種方法忽略了邊坡系統(tǒng)內(nèi)部的不確定因素，如植被種類、植被數(shù)量、植被根系的發(fā)育程度等，在實際應(yīng)用中有局限性。因此，將工程實踐中的安全系數(shù)與可靠性理論相結(jié)合，取長補短能夠建立更加科學(xué)有效的評價體系。下面介紹兩種可靠性理論的數(shù)學(xué)模型。2.1蒙特卡洛模型適用于統(tǒng)計值為已知，利用計算機研究隨機變量的數(shù)值方法記安全系數(shù)為：（1）其中r為抗滑力；s為下滑力；x1,x2,…,xm分別為不同植物在土體中所引起

6、的容重、粘聚力、摩擦系數(shù)、孔隙水壓力、荷載強度等，在實際應(yīng)用中取值具有變異性，可以認為是隨機變量。隨機的抽取一組樣本值，由（1）式計算出安全系數(shù)的隨機樣本值z’，重復(fù)n次，直到達到精度要求，獲取了n個相對獨立的安全系數(shù)樣本z1,z2,…,zn。安全系數(shù)的極限狀態(tài)為z=1，在n次試驗中，z≤1的次數(shù)為m，那么斜坡的破壞概率為。由pf=1-φ(β)可以求出邊坡的可靠性指標，其中：2.2矩估計模型適用于變量分布未知，通過各變量的均值和方差，計算出狀態(tài)函數(shù)的均值和方差，從而求出邊坡的破壞概率和可靠指標。在狀態(tài)變量分布函數(shù)未知的情況下，在區(qū)間（xmin,xmax）上對稱的選

7、取兩個點，通常取均值μxi得正負一個標準差σxi，即為xi1=μxi+σxi，xi2=μxi+σxi。對于m個狀態(tài)變量，可有2m個取值點，取值點的所有可能組合有2m個。在2m個組合下，有2m個安全系數(shù)f。f的均值和方差分別為其中，，式中：ρ(i-1)i是ρi-1和ρi的相關(guān)系數(shù)，ei(i=1,2…m)取值為當xi=xi1時，ei=1；當xi=xi2時，ei=-1。3植被護坡在生態(tài)邊坡景觀設(shè)計中的應(yīng)用3.1生態(tài)邊坡景觀的植被選擇植被護坡景觀設(shè)計原則有：人性原則、文化原則、多樣性原則、功能性原則、經(jīng)濟原則。根據(jù)這些原則所確定的植被選擇要求如下。1）所有喬木必須有冠幅，

8、帶枝葉，不