1.本发明涉及一种高陡碎石土边坡生态修复结构体系及修复方法，属于边坡绿化、生态修复领域。
背景技术：
2.申请人开展了《南方山地风电场水土保持三同时管理体系及关键技术研究》立项、科学研究以及试验小区建设等工作，其中关键技术为高陡碎石填方边坡生态修复体系研究，针对风电场道路、风机平台开挖形成的高陡挂渣、碎石土边坡，研发综合的生态修复体系，控制坡面水土流失，最终达到挂渣边坡生态系统的自我维持和良性循环，并建立1处试验小区。
3.挂渣边坡是下游侧无挡护措施时回填的土石方沿着现状山体无序滚落形成了大面积的“黄色”块状、条状面源污染，俗称“黄鼻涕”，具体表现为石渣悬挂在山体上，挂渣边坡稳定性极差，挂渣体厚度为0.5-2m，长度为50m～200m，在降雨、人为扰动下，产生二次水土流失，对周边的生态环境造成的影响巨大。挂渣边坡的特点之一就是稳定性差，国内目前开展和研究边坡治理较分散，均未形成修复体系，而且方法比较单一，成本巨大，推广困难。
4.中国发明专利cn102444134b公开了一种基于上部为土质层、下部为岩质层的边坡的护坡方法，其适用的是普通的填方边坡，坡度较缓，且为人工填筑、压实后呈稳定状态。因此，cn102444134b的措施体系只适用于普通的填方边坡，无法解决高陡挂渣边坡。
5.中国发明专利申请cn110622643a公开了一种用于高纬度严寒地区岩石边坡生态修复方法，该生态修复方法适用于岩质的开挖边坡，该类边坡的特点是立地条件差、陡直，但是边坡呈稳定状态，无需采取固坡措施。同时，cn110622643a的措施主要为坡面植生孔、坡面团粒喷播等措施，该类措施成本极高，大面积使用将造成巨大的工程费用，且喷播、打孔机械需要开挖施工道路、作业平台，二次开挖扰动地表产生水土流失。因此，cn110622643a措施体系只适用于岩质开挖边坡，无法解决高陡挂渣边坡。
6.中国实用新型专利cn214169088u公开了一种应用于高陡岩质边坡生态修复的藤本绿化结构，适用于岩质的开挖边坡，该类边坡的特点是立地条件差、陡直，但是边坡呈稳定状态，无需采取固坡措施。同时，cn214169088u专利的措施主要为坡面横向设置植生袋扦插藤本植物、坡面设置攀爬网的藤本绿化边坡的方法，该边坡主要以藤本为主，植物措施选择单一，绿化效果差，且坡面打孔施工难度大，成本较高。因此，cn214169088u措施体系只适用于岩质开挖边坡，无法解决高陡挂渣边坡(填方边坡)。
7.业内将大于45度、高于20m的边坡称作高陡边坡。
技术实现要素：
8.本发明旨在提供一种高陡碎石土边坡生态修复结构体系及修复方法，该生态修复结构体系通过在坡脚固定、坡面构建生态学物理基底的基础上，采取先进、科学的植被恢复措施，有效解决高陡边坡施工难、成效慢等存在的问题。
9.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
10.一种高陡碎石土边坡生态修复结构体系，边坡长大于20m，坡度大于45度；所述边坡自上而下分为上部区域、中部区域和下部区域；
11.所述上部区域自原地面线向外依次设有垫层和喷播面层，喷播面层由喷播方式形成，且面层内灌木籽和草籽；
12.所述中部区域的坡面上开设有横向设置的排水沟以及多个穴，在穴内点播种植有灌木苗和草苗；
13.所述下部区域具有大块石堆积层，在大块石堆积层上设有植生袋层，在植生袋层内扦插种植有藤本和灌木；
14.所述下部区域的坡脚处设有横向设置的挡墙；
15.其中：
16.i.对于大于70度的边坡，所述垫层为加筋麦克垫，该加筋麦克垫通过伸入原地面线内的锚杆锚固在上部区域；
17.ii.对于70度以下的边坡，所述垫层为挂网，挂网通过伸入原地面线内的锚杆或锚钉锚固在上部区域。
18.为此，本发明遵循因地制宜、技术成熟可靠、经济合理、维护方便等基本原则，并根据挂渣边坡的长度、坡度、高度、稳定性等，提出了综合性的生态修复体系，即采取工程措施固坡，在稳定物理基底的基础上，创造性地采取不同的植被恢复措施，防治坡面水土流失。
19.根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
20.其中一个优选的实施例中，对于大于70度的边坡，所述喷播面层的厚度至少为8cm；对于70度以下的边坡，所述喷播面层的厚度至少为6cm。
21.其中一个优选的实施例中，所述穴的数量为20-25个/平米；所述穴的深度至少为8cm。
22.其中一个优选的实施例中，所述边坡长50m-200m。
23.其中一个优选的实施例中，所述挡墙为浆砌石挡墙或石笼挡墙。
24.基于同一个发明构思，本发明还提供了一种高陡碎石土边坡生态修复方法，其包括如下步骤：
25.s1.将边坡自上而下分为上部区域、中部区域和下部区域；
26.对于上部区域：
27.如果边坡坡度大于70度以上，则采取埋设加筋麦克垫+锚杆的措施固定边坡，形成稳定性生态绿化基地，然后喷播面层，面层含灌木籽和草籽；喷播厚度不小于8cm；
28.如果上部区域边坡坡度70度以下，则采取挂网喷播+锚钉的方式恢复植被，然后喷播面层，面层含灌木籽和草籽；喷播厚度不小于6cm；
29.对于中部区域采取挡护措施固坡，同时横向设置排水沟，截流坡面汇水；然后改良该区域边坡的立地条件，采取穴状整地的方式开穴后进行植被栽植；
30.对于下部区域首先设置挡护措施，利用已有大块石设置浆砌石挡墙或石笼挡墙，保证碎石边坡的稳定；平整完毕后，在下部区域设置生态袋+藤本植物，挡墙平台上种植乔灌木。
31.s2.边坡整治完毕，覆无纺布防护，浇水，后期根据植物生长情况，追肥、补种。
32.其中一个优选的实施例中，中部区域的植被栽植采取两种方案，一种为直接穴内点播灌草恢复植被，施工方法为：在穴内覆种植土、有机肥，然后撒播灌木籽和草籽，一个种植穴内撒播6-8颗灌木籽，撒播40-60颗草籽，灌草混播，然后覆种植土，疏松土壤，覆盖防晒网；另一种为穴内种植袋装苗，袋装苗木长至至少4cm后，将苗木移植至种植穴内，然后回填平整种植穴。
33.本发明的设计难点是高陡碎石边坡长、且不稳定，不能用机械二次扰动。根据边坡场地选择不同的措施。本发明先固坡，改良土壤，以人工复绿为主，选用适宜的保水保土措施，采用植物根系固坡、快速绿化，修复效果良好。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
35.1、本发明采用加筋麦克垫、生态袋、生态锚钉等构建生态型物理基底，保证碎石边坡的稳定、防治水土流失，在此基础上根据边坡特性采取适宜的边坡绿化方案，修复边坡已破坏的生态，提供林草覆盖率；
36.2、本发明提供了一套综合的碎石边坡生态修复体系，上部区域采取加筋麦克垫、锚杆固坡，采取喷播绿化的方式恢复植被；中部区域采取挡墙护坡、排水沟截流汇水、导流，减少汇水冲刷，人工改良土壤条件，采取穴播、穴植灌草的方式恢复植被；下部区域采取挡护措施稳定碎石边坡，在此基础上采取生态袋、植藤本、灌木和乔木的方式恢复扰动的区域的植被。本生态修复体系适用于多种坡度、多种岩性的碎石边坡。
37.3、本发明构建了一种可规模化应用的简易袋装苗绿化方案，用可分解无纺布机制营养袋(直径5cm、高8cm)，带内装有机肥、营养土、复合肥、保水剂和冬茅草、木豆、多花木兰等灌草籽，在气候条件较好的区域进行育苗，袋苗木长至5cm后，移至边坡区域炼苗后，栽植在种植穴内。该种方法具有绿化效果块、造价成本低，方便施工人员施工等特点，具备规模化应用。
38.总之，本发明技术主要适用于高陡碎石填方边坡生态修复、水土流失防治，通过构建生态物理基底，采取科学的植被恢复措施，实现了高陡碎石边坡生态系统的自我修复，具体修复效果参照图6-8。
39.相对于cn102444134b、cn110622643a和cn214169088u而言，本发明是一种用于高陡挂渣边坡的综合整治、生态恢复方式。此外，本发明针对风电场、交通道路施工等开挖形成的挂渣边坡提出了一套综合的治理体系，主要为挂渣边坡稳定性评价、固坡措施(挡土墙、石笼挡墙、埋设三维网、加筋麦克垫等)、土地改良措施(覆土、立地改良、穴状整地)、植被恢复措施(根据边坡高度、坡面土壤性质、岩性、施工难度等情况，采取客土喷播、挂网喷播、人工穴播、人工条播、植藤本、植乔灌木)、后期管护措施(覆无纺布、洒水养护、补植等)，在稳定挂渣边坡的基础上，采用成本低、施工科学、合理的措施，快速复绿边坡。
40.相对于cn110622643a和cn214169088u而言，本发明改良立地条件后，采取客土喷播、穴播、条播和植乔灌木等措施，利用植物的根系固坡，利用植物的茎叶截流雨水，严禁冲刷坡面产生水土流失。相较cn110622643a和cn214169088u而言，本发明的技术适用性更强，无需设置大面积的施工通道、施工作业面，人工作业即可满足复绿要求。
41.相对于cn110622643a和cn214169088u而言，本发明的综合措施体系能根本上解决高陡挂渣边坡的稳定和植被恢复问题，且使用的技术成本低、作业面小，不会产生二次开挖
引发的水土流失。
附图说明
42.图1是本发明一个实施例的顺坡面截面示意图；
43.图2是图1中a处的局部放大图(浆砌石挡墙的大样图)；
44.图3是图1上部区域或中部区域穴播灌草恢复植被的原理图；
45.图4是图1中a处的局部放大图(石笼挡墙的大样图)；
46.图5是图1中植生袋绿化大样图；
47.图6，图7和图8是湖南省某风电场挂渣边坡整治效果图(对比时间1年)，其中a)为整治前的现场照片，b)为整治后的现场照片。
48.在图中
49.1-上部区域；2-中部区域；3-下部区域；
50.11-垫层；12-面层；13-灌木或草本；
51.21-垫层；22-面层；23-灌木或草本；24-穴；
52.31-大块石；32-扦插灌木；33-扦插藤木；34-植生袋；
53.100-原地面线；200-路面；300-挡墙。
具体实施方式
54.以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
55.一种高陡碎石土边坡生态修复方法，如图1所示，包括如下步骤：
56.1、边坡分级
57.根据边坡坡长、高度、坡面岩性组成，将边坡分为上部区域、中部区域和下部区域3个部分，这个边坡长200m。
58.上部区域边坡最陡、土层最薄、立地条件最差的区域，该区域一般的撒播(穴播)灌草、客土喷播、植灌草等措施无法满足植被生长要求。
59.中部区域为边坡最长、土层堆积较厚等区域，该区域存在坡面不稳定的情况，但立体条件较好，一般喷播扬程到达不了该区域。必须在稳定边坡、固坡的基础上，采取立地改良、穴播灌草、移植茅草等措施恢复植被。
60.下部区域一般为碎石、块石堆积区，立地条件最差，且堆积体不稳定。采取人工、机械整治块石，设置挡护措施，砌筑干砌石平台，同时采取必要的植被恢复措施。
61.2、分区域植被措施
62.上部区域：边坡坡度大于70度以上的强风化边坡，采取埋设加筋麦克垫+锚杆的措施固定边坡，形成稳定性生态绿化基地，然后喷播绿化，一般喷播基质1-2次，然后喷播面层，面层含灌草种子，灌木一般选择木豆、多花木兰、紫穗槐、刺槐、胡枝子等，草本一般选择狗牙根、东茅草、宽叶草、高羊茅、白三叶等。喷播厚度不小于8cm。70度以下的边坡，采取挂网喷播+锚钉的方式恢复植被。网片一般选择生态的椰棕网和三维网，埋设后，用锚杆、锚钉
固定至原状坡面。然后喷播绿化，一般喷播基质1-2次，然后喷播面层，面层含灌草种子，灌木一般选择木豆、多花木兰、紫穗槐、刺槐、胡枝子等，草本一般选择狗牙根、东茅草、宽叶草、高羊茅、白三叶等。喷播厚度不小于6cm。
63.中部区域：该区域土层较厚，但边坡稳定性差。首先采取挡护措施固坡，同时横向设置排水沟，截流坡面汇水，防治坡面汇水冲刷裸露边坡，引发大面积水土流失。在采取导流、排水、固坡的基础上，改良该区域边坡的立地条件，采取穴状整地的方式，每平米边坡挖穴按20～25个控制，穴深10cm。整地完毕，植被栽植采取两种方案，一种为直接穴内点播灌草恢复植被，施工方法为：人工在穴内覆种植土、有机肥，然后撒播灌草籽，灌木选择多花木兰、黄花决明、猪屎豆，草本选择白三叶、高羊茅，一个种植穴内撒播6～8颗灌木籽，撒播50颗草籽，灌草混播，然后覆种植土，疏松土壤，覆盖防晒网。另外一种为穴内种植袋装苗，袋装苗可简易制作，一般在气候条件好的地方培育，袋苗木长至5cm左右后，将苗木移植至种植穴内，回填平整种植穴即可，该种方法可规模化种植，无需改良土壤，种植袋内含土壤、复合肥、有机肥、保水剂等，种植袋一般采用可分解的无纺布简易制作。
64.本实施例中，上部区域和中部区域最终都恢复为灌木林地，但是恢复手段不同。上部区域采用喷播的方式恢复，喷播的是灌草籽。中部区域采用点播(穴播)的方式恢复植被。
65.下部区域：下部区域为滚落的碎石、块石形成，稳定性差。首先采用人工和机械设置挡护措施，利用已有块石设置浆砌石挡墙或石笼挡墙、干砌石挡墙保证碎石边坡的稳定。一般可垒砌多级干砌石挡墙护坡。平整完毕后，横向设置生态袋+植爬藤、常春藤、油麻藤、葛藤等藤本植物绿化，干砌石平台可种植乔灌木。人工适当补植茅草、毛竹、猪屎豆等根系发达植物。
66.浆砌石挡墙和石笼挡墙功能一样，可以替换，一般浆砌石挡墙居多。
67.养护、管护：碎石边坡整治完毕，覆无纺布防护，起到保温、保湿、防风的作用。人工浇水，每天2次；后期根据植物生长情况，追肥、补种，提高林草覆盖率。
68.上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围。技术特征：
1.一种高陡碎石土边坡生态修复结构体系，边坡长大于20m，坡度大于45度；其特征在于，所述边坡自上而下分为上部区域(1)、中部区域(2)和下部区域(3)；所述上部区域(1)自原地面线(100)向外依次设有垫层和喷播面层，喷播面层由喷播方式形成，且面层内灌木籽和草籽；所述中部区域(2)的坡面上开设有横向设置的排水沟以及多个穴(24)，在穴(24)内点播种植有灌木苗和草苗；所述下部区域(3)具有大块石堆积层，在大块石堆积层上设有植生袋层，在植生袋层内扦插种植有藤本和灌木；所述下部区域(3)的坡脚处设有横向设置的挡墙(300)；其中：i.对于大于70度的边坡，所述垫层为加筋麦克垫，该加筋麦克垫通过伸入原地面线(100)内的锚杆锚固在上部区域(1)；ii.对于70度以下的边坡，所述垫层为挂网，挂网通过伸入原地面线(100)内的锚杆或锚钉锚固在上部区域(1)。2.根据权利要求1所述的高陡碎石土边坡生态修复结构体系，其特征在于，对于大于70度的边坡，所述喷播面层的厚度至少为8cm；对于70度以下的边坡，所述喷播面层的厚度至少为6cm。3.根据权利要求1所述的高陡碎石土边坡生态修复结构体系，其特征在于，所述穴(24)的数量为20-25个/平米；所述穴(24)的深度至少为8cm。4.根据权利要求1所述的高陡碎石土边坡生态修复结构体系，其特征在于，所述边坡长50m-200m。5.根据权利要求1所述的高陡碎石土边坡生态修复结构体系，其特征在于，所述挡墙(300)为浆砌石挡墙或石笼挡墙。6.一种高陡碎石土边坡生态修复方法，其特征在于包括如下步骤：s1.将边坡自上而下分为上部区域(1)、中部区域(2)和下部区域(3)；对于上部区域(1)：如果边坡坡度大于70度以上，则采取埋设加筋麦克垫+锚杆的措施固定边坡，形成稳定性生态绿化基地，然后喷播面层，面层含灌木籽和草籽；喷播厚度不小于8cm；如果上部区域(1)边坡坡度70度以下，则采取挂网喷播+锚钉的方式恢复植被，然后喷播面层，面层含灌木籽和草籽；喷播厚度不小于6cm；对于中部区域(2)采取挡护措施固坡，同时横向设置排水沟，截流坡面汇水；然后改良该区域边坡的立地条件，采取穴状整地的方式开穴后进行植被栽植；对于下部区域(3)首先设置挡护措施，利用已有大块石(31)设置浆砌石挡墙或石笼挡墙，保证碎石边坡的稳定；平整完毕后，在下部区域(3)设置生态袋+藤本植物，挡墙平台上种植乔灌木。s2.边坡整治完毕，覆无纺布防护，浇水，后期根据植物生长情况，追肥、补种。7.根据权利要求6所述的高陡碎石土边坡生态修复方法，其特征在于，中部区域(2)的植被栽植采取两种方案，一种为直接穴内点播灌草恢复植被，施工方法为：在穴内覆种植土、有机肥，然后撒播灌木籽和草籽，一个种植穴内撒播6-8颗灌木籽，撒播40-60颗草籽，灌
草混播，然后覆种植土，疏松土壤，覆盖防晒网；另一种为穴内种植袋装苗，袋装苗木长至至少4cm后，将苗木移植至种植穴内，然后回填平整种植穴。
技术总结
本发明公开了一种高陡碎石土边坡生态修复结构体系及修复方法。所述生态修复结构体系的边坡自上而下分为上部区域、中部区域和下部区域；所述上部区域自原地面线向外依次设有垫层和喷播面层，喷播面层由喷播方式形成，且面层内灌木籽和草籽；所述中部区域的坡面上开设有横向设置的排水沟以及多个穴，在穴内点播种植有灌木苗和草苗；所述下部区域具有大块石堆积层，在大块石堆积层上设有植生袋层，在植生袋层内扦插种植有藤本和灌木；所述下部区域的坡脚处设有横向设置的挡墙。本发明解决了高陡边坡修复施工难、成效慢的问题。成效慢的问题。成效慢的问题。
技术研发人员：彭凌云 杨乐 李霸军 周波 刘会遵 黄海帆 周军军 聂海龙 肖逸颖 杨汶东 杨骥
受保护的技术使用者：中国水电顾问集团桂阳新能源有限公司
技术研发日：2022.02.14
技术公布日：2022/5/17
声明：
“高陡碎石土边坡生态修复结构体系及修复方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国水电顾问集团桂阳新能源有限公司
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2024年07月12日 ~ 14日 
