高照良：高速公路边坡防护的水土保持机理研究

改革开放以来，经过几代人的共同努力，中国公路建设突飞猛进。高速公路从无到有，道路等级逐步提高，路网功能逐渐完善，成为服务经济社会发展、改善民生的加速器，为推动中国现代化建设做出了巨大贡献。截至2020年底，全国高速公路里程已达16.10万km，位居世界第一。在可预见的未来，一条条高速公路将继续延伸，中国发展之路将更加畅通。

▲ 1997～2020 年全国高速公路通车里程和同比增长

在高速公路建设的过程中，施工单位将路基分为多个路段，并采用高填深挖方式进行高速公路路基的修建。高速公路建设初期，由于大量边坡的开挖和填方，形成了面积巨大的裸露边坡。伴随着高速公路的高速发展，工程规模巨大的 高边坡 大量出现。由于边坡设计不合理或防护措施不力，边坡开挖后容易诱发重力侵蚀，导致工期延误，增加整治费用，甚至造成已有工程的破坏。剧烈的人为扰动同时对区域环境内的原有动植物群落造成严重破坏，生物多样性降低，极易诱发土壤侵蚀；而与之相伴的坡面侵蚀、山体坍塌、滑坡、河流阻塞、水污染等灾害，不仅影响高速公路安全和水土资源保护，而且危及周边地区环境及公共设施安全。此外，在长期的使用与运行过程中，高速公路的 路基边坡 会因为各种因素的影响出现破损问题，而路基边坡一旦破损，就会严重影响路基边坡的稳定，进而对高速公路的行车安全产生恶劣影响。

▲  榆林至佳县高速公路土壤侵蚀严重（摄影/ 宋晓伟）

边坡综合防护 是高速公路建设的重要内容之一，需根据沿线公路等级、气象、水文、地貌、地质、地形、土质、植被、生物多样性等情况进行综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的边坡综合防护技术，选用合理的防护措施（如工程措施与生态措施等）和合适的防护模式，确保高速公路的高稳定性与安全性，并达到边坡综合防护措施与周围环境的协调，保持生态环境的相对平衡，美化公路的效果。与此同时，加强对高速公路路基边坡质量通病的管理力度，应用先进的防护技术对高速公路路基边坡施工的全过程进行有效监督，将防护工作贯穿到高速公路路基边坡施工的全过程，从而对高速公路形成有效保护，以保证高速公路路基边坡的修筑质量，提升路基边坡的整体稳定性，保障高速公路的使用质量与行车安全。随着人们环境保护意识的提高和交通安全观念的转变， 公路边坡生态防护技术与施工方式 日益引起广大科技工作者的重视和公众的关注，也在高速公路建设中得到越来越广泛的运用。

▲  西乡至镇巴高速公路将生态保护理念贯穿到高速公路建设全过程

（摄影/ 舒洪涛，纪金刚）

为实现公路边坡的安全稳定、提升并维护生态环境，筛选适宜该地区气候类型的边坡防护植物的 路域生态系统 一直是科研单位和公路建设部门及管理部门关心的问题。如何实现适地适植物构建，使其既能发挥生态防护功能，又能与公路的景观廊道构成和谐的生态系统，并兼顾植物多样性问题是公路植被恢复的关键，其 核心问题就是科学的植物选择和防护模式选择 。因此， 关于公路边坡生态防护模式和技术的综合研究已成为当前高速公路建设过程中所面临的重大课题 。

 《高速公路边坡防护的水土保持机理研究》   （高照良等编著．北京：科学 出版社，2023.5） 作者团队围绕国家公路建设新需求，紧密结合国内外工程案例，以现有生态防护理论及应用的相关资料研究为基础，以 固土、护坡和恢复生态 为目的，以 快绿速效 为目标，以筛选适应性好、抗逆性强、景观效果佳的植物为宗旨，采用定位试验、野外调查和室内分析相结合的方法，开展重点高速公路路段资料的搜集， 对高速公路边坡防护的水土保持机理相关问题进行了长达二十多年的研究，做了大量工作，取得了一系列科学研究成果。

※ 一是在国家自然科学基金项目（2009～2020年）、“十一五”国家科技攻关计划、“十二五”科技支撑计划和“十三五”国家重点研发计划、中国科学院知识创新工程重大项目等科研项目及陕西省科技厅、交通运输厅、水利厅等相关部门的支持下，依托陕西境内的陕北黄土区铜川—黄陵—延安高速公路，陕南土石山区高速公路（十堰—天水高速公路、陕豫界—丹凤高速公路、汉中东—勉县段高速公路、勉县—宁强段高速公路、西乡—镇巴段高速公路、蓝田—商州高速公路、毛坝—陕川界高速公路），关中秦岭山区宝鸡—牛背高速公路等，与公路建设工程同步，采用现场试验、建立试验示范样板、定位观测和实地调研相结合的手段和方法，结合多年高速公路边坡实践经验， 从路基和路堑边坡的防护功能出发， 用生态防护形式取代传统工程防护，治理裸露土质和岩石边坡，基本形成了一套较完整的边坡治理技术。

▲  坪坎至汉中高速公路坪坎收费站边坡生态（植物）防护（摄影/ 宋晓伟）

※  二是立足高速公路扰动土壤植被恢复重建的实际需求，针对陕南、关中和陕北公路建设项目， 分析高速公路扰动土壤理化性质的差异及其对植被重建与演替的影响，明确植被恢复对土壤环境的要求。 在此基础上，筛选不同区域高速公路植被恢复的适宜物种及其配置方式，探讨高速公路边坡植被恢复的途径及土壤肥力提升对策， 提出高速公路植被恢复的典型设计和恢复模式 。

※  三是通过对已建和在建高速公路路域边坡土壤的分析与植被的野外调查，分析路域边坡土壤理化性质的时空差异、不同恢复年限和不同恢复方式下边坡植物群落的种类组成、结构特征、物种多样性组成、自然植被入侵状况、植被的土壤改良效应以及土壤种子库现状及其与地上植被的关系等， 探索边坡植被恢复问题的成套解决方案，凝练植被恢复技术规范，为不同地区高速公路植被恢复重建与管护奠定理论基础，并提供技术参考 。

▲  高速公路边坡植被调查及防护技术路线图

 《高速公路边坡防护的水土保持机理研究》   根据陕北高原、关中平原、秦巴山地三个地貌区特点，结合高速公路边坡植被调查，详细介绍高速公路边坡防护机理、防护技术研究成果及其应用成效。本书从国内外高速公路生态护坡研究成果入手，论述高速公路的发展历程及影响，高速公路边坡土壤侵蚀演变过程、土壤侵蚀机理、 土壤侵蚀加剧的危害及原因，高速公路边坡防护机理、工程防护机理、生态防护机理，高速公路边坡植被调查及防护模式、边坡人工植被恢复初期土壤及群落特征变化、路域边坡植被生态恢复及影响等。就现有的生态护坡技术及其水土保持作用机理，提出了重要建议。