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北京地區典型邊坡生態防護效果與植物選配 版權信息
- ISBN：9787030711694
- 條形碼：9787030711694 ; 978-7-03-071169-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
北京地區典型邊坡生態防護效果與植物選配 內容簡介
本書以生產建設項目裸露邊坡的生態恢復目標，開展了北京地區典型邊坡生態防護效果與植物選配研究。本書為北京地區典型邊坡推薦了適宜的生態防護技術措施，篩選了適用于該典型邊坡的適宜植物物種；構建植物-土壤系統耦合度模型，綜合評價了不同生態防護技術措施對水土流失的防治效益。 本書既可供礦山生態環境綜合整治、公路邊坡植被恢復及開發建設項目水土保持領域的科研、生產、教學人員參考，也可作為水土保持學、林學相關專業的在校本科生、研究生學習和參考用書。
北京地區典型邊坡生態防護效果與植物選配 目錄
目錄
1緒論 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 公路建設 1
1.1.2 礦山開采 2
1.2 研究目的與意義 2
1.3 創新點 3
1.4 研究概述 3
1.4.1 生產建設項目水土流失危害 3
1.4.2 邊坡及其生態防護 6
1.4.3 邊坡生態恢復現狀 8
1.4.4 邊坡恢復植被演替研究進展 11
1.5 本書研究框架 12
2 研究區概況 14
2.1 試驗區總體介紹 14
2.2 降水特征 14
2.3 水土流失現狀 15
2.4 試驗區自然環境 16
2.4.1 燕山沉降帶西段淺山區 16
2.4.2 太行山北段東麓低山區 16
2.4.3 燕山中部山地區 17
2.4.4 平原區 18
3 研究內容與方法 20
3.1 研究內容 20
3.1.1 公路邊坡生態防護群落結構及其種間關聯分析 20
3.1.2 廢棄礦山邊坡生態防護群落結構及其種間關聯分析 20
3.1.3 典型邊坡生態防護措施水土保持效益研究 20
3.1.4 典型邊坡生態防護效果綜合評價與植物選配 21
3.2 技術路線 21
3.3 研究方法 21
3.3.1 邊坡生態防護措施類型調查 21
3.3.2 調查樣本 28
3.3.3 樣地設置與調查方法 29
3.3.4 重要值分析方法 30
3.3.5 群落動態分析方法 30
3.3.6 多樣性指數 32
3.3.7 土壤理化性質測定方法 33
3.3.8 徑流泥沙觀測方法 33
3.3.9 數據處理 34
4公路邊坡生態防護群落結構及其種間關聯性 35
4.1 生態防護措施類型的劃分 35
4.2 山區公路邊坡生態防護植被恢復動態研究 38
4.2.1 邊坡植物更替變化 38
4.2.2 優勢種的種間關聯性 43
4.2.3 群落總體關聯性及植被多樣性 46
4.3 平原公路邊坡生態防護植被恢復動態研究 47
4.3.1 邊坡植物更替變化 47
4.3.2 優勢種的種間關聯性 52
4.3.3 群落總體關聯性及植被多樣性 54
4.4 公路邊坡植物群落主導影響因素 55
4.4.1 山區公路植物群落影響因素分析 56
4.4.2 平原區公路植物群落影響因素分析 57
5廢棄礦山邊坡生態防護群落結構及其種間關聯性 60
5.1 廢棄礦山邊坡的物種組成 60
5.2 廢棄礦山邊坡植被恢復動態研究 61
5.2.1 植物群落特征 61
5.2.2 優勢種的種間關聯性 63
5.2.3 群落總體關聯性 65
5.2.4 廢棄礦山典型邊坡植被恢復 66
5.3 廢棄礦山邊坡植物群落主導影響因素 66
5.4 廢棄礦山邊坡的植被演替規律 69
5.4.1 植物群落類型的劃分 69
5.4.2 植物群落組成的相似性 70
5.4.3 不同群落類型的植被多樣性和土壤養分差異 71
5.4.4 廢棄礦山邊坡植被演替規律 73
6 典型邊坡生態防護措施水土保持效益研究 75
6.1 降雨特征分析 75
6.1.1 降雨統計分析 75
6.1.2 不同降雨類型的土壤侵蝕特征 77
6.2 不同邊坡生態防護措施的產流產沙 78
6.2.1 產流產沙分析 78
6.2.2 降雨因子與產流產沙的回歸分析 80
6.3 生態防護邊坡產流 -產沙關系 85
6.4 地表特征對坡面產流產沙的影響 86
6.4.1 灰色關聯系數和關聯度的計算 86
6.4.2 地表特征對產流量的影響 87
6.4.3 地表特征對產沙量的影響 88
6.5 典型邊坡生態防護措施的水土保持效益 89
6.5.1 模型的建立 89
6.5.2 減流效益與減沙效益 90
6.5.3 生態防護邊坡水土保持效益 92
7典型邊坡生態防護效果綜合評價與植物選配 94
7.1 評價指標體系的建立與權重的確定 94
7.2 邊坡植被-土壤系統耦合協調綜合評價模型 95
7.3 生態防護邊坡植被與土壤特征的耦合關聯 96
7.3.1 山區巖質邊坡 96
7.3.2 山區土質邊坡 97
7.3.3 松散堆積體邊坡 98
7.3.4 平原土質邊坡 98
7.4 生態防護邊坡植物選擇與配置 99
7.4.1 生態防護邊坡植物物種選擇 99
7.4.2 生態防護邊坡植物配置 104
主要參考文獻 106
附錄調查區主要植物名錄 120
1緒論 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 公路建設 1
1.1.2 礦山開采 2
1.2 研究目的與意義 2
1.3 創新點 3
1.4 研究概述 3
1.4.1 生產建設項目水土流失危害 3
1.4.2 邊坡及其生態防護 6
1.4.3 邊坡生態恢復現狀 8
1.4.4 邊坡恢復植被演替研究進展 11
1.5 本書研究框架 12
2 研究區概況 14
2.1 試驗區總體介紹 14
2.2 降水特征 14
2.3 水土流失現狀 15
2.4 試驗區自然環境 16
2.4.1 燕山沉降帶西段淺山區 16
2.4.2 太行山北段東麓低山區 16
2.4.3 燕山中部山地區 17
2.4.4 平原區 18
3 研究內容與方法 20
3.1 研究內容 20
3.1.1 公路邊坡生態防護群落結構及其種間關聯分析 20
3.1.2 廢棄礦山邊坡生態防護群落結構及其種間關聯分析 20
3.1.3 典型邊坡生態防護措施水土保持效益研究 20
3.1.4 典型邊坡生態防護效果綜合評價與植物選配 21
3.2 技術路線 21
3.3 研究方法 21
3.3.1 邊坡生態防護措施類型調查 21
3.3.2 調查樣本 28
3.3.3 樣地設置與調查方法 29
3.3.4 重要值分析方法 30
3.3.5 群落動態分析方法 30
3.3.6 多樣性指數 32
3.3.7 土壤理化性質測定方法 33
3.3.8 徑流泥沙觀測方法 33
3.3.9 數據處理 34
4公路邊坡生態防護群落結構及其種間關聯性 35
4.1 生態防護措施類型的劃分 35
4.2 山區公路邊坡生態防護植被恢復動態研究 38
4.2.1 邊坡植物更替變化 38
4.2.2 優勢種的種間關聯性 43
4.2.3 群落總體關聯性及植被多樣性 46
4.3 平原公路邊坡生態防護植被恢復動態研究 47
4.3.1 邊坡植物更替變化 47
4.3.2 優勢種的種間關聯性 52
4.3.3 群落總體關聯性及植被多樣性 54
4.4 公路邊坡植物群落主導影響因素 55
4.4.1 山區公路植物群落影響因素分析 56
4.4.2 平原區公路植物群落影響因素分析 57
5廢棄礦山邊坡生態防護群落結構及其種間關聯性 60
5.1 廢棄礦山邊坡的物種組成 60
5.2 廢棄礦山邊坡植被恢復動態研究 61
5.2.1 植物群落特征 61
5.2.2 優勢種的種間關聯性 63
5.2.3 群落總體關聯性 65
5.2.4 廢棄礦山典型邊坡植被恢復 66
5.3 廢棄礦山邊坡植物群落主導影響因素 66
5.4 廢棄礦山邊坡的植被演替規律 69
5.4.1 植物群落類型的劃分 69
5.4.2 植物群落組成的相似性 70
5.4.3 不同群落類型的植被多樣性和土壤養分差異 71
5.4.4 廢棄礦山邊坡植被演替規律 73
6 典型邊坡生態防護措施水土保持效益研究 75
6.1 降雨特征分析 75
6.1.1 降雨統計分析 75
6.1.2 不同降雨類型的土壤侵蝕特征 77
6.2 不同邊坡生態防護措施的產流產沙 78
6.2.1 產流產沙分析 78
6.2.2 降雨因子與產流產沙的回歸分析 80
6.3 生態防護邊坡產流 -產沙關系 85
6.4 地表特征對坡面產流產沙的影響 86
6.4.1 灰色關聯系數和關聯度的計算 86
6.4.2 地表特征對產流量的影響 87
6.4.3 地表特征對產沙量的影響 88
6.5 典型邊坡生態防護措施的水土保持效益 89
6.5.1 模型的建立 89
6.5.2 減流效益與減沙效益 90
6.5.3 生態防護邊坡水土保持效益 92
7典型邊坡生態防護效果綜合評價與植物選配 94
7.1 評價指標體系的建立與權重的確定 94
7.2 邊坡植被-土壤系統耦合協調綜合評價模型 95
7.3 生態防護邊坡植被與土壤特征的耦合關聯 96
7.3.1 山區巖質邊坡 96
7.3.2 山區土質邊坡 97
7.3.3 松散堆積體邊坡 98
7.3.4 平原土質邊坡 98
7.4 生態防護邊坡植物選擇與配置 99
7.4.1 生態防護邊坡植物物種選擇 99
7.4.2 生態防護邊坡植物配置 104
主要參考文獻 106
附錄調查區主要植物名錄 120
展開全部
北京地區典型邊坡生態防護效果與植物選配 節選
1 緒論 近年來，我國大力推行全國范圍內的基礎設施建設，大量的生產建設項目在很大程度上提高了人民生活水平，但也產生了一系列的生態環境問題。公路建設和礦山開采形成的損毀邊坡占地面積廣、危害程度大，采用常規的綠化手段已不能達到短時期植被恢復的目標，需采取邊坡生態防護的方法（工程措施與植物措施相結合）實現邊坡植被恢復，既能有效保證邊坡穩定性，又能修復已喪失的生態功能，改善邊坡景觀效果。 現階段生態防護邊坡的植被恢復研究才剛剛起步，許多學者（屠劍斌， 2009；鄧輔唐等， 2007；李生宇和雷加強， 2002）主要聚焦于生態防護措施的相關研究，但多針對研究區域內單一措施或 2～3種措施，研究方向禁錮在植被或土壤方面，鮮少有論文涉及數十種邊坡生態防護措施，且從植被、土壤、水土保持功能的角度開展綜合評價研究，研究結果缺乏系統性。準確合理評價受損邊坡生態防護效果的前提是根據邊坡類型合理劃分立地類型，并構建與之相適宜的評價模型。深入探究工程措施與植物措施相結合的生態防護手段對喪失生態功能邊坡的恢復效果是本研究所要解決的核心問題。綜上所述，針對我國經濟快速發展的現狀，大規模的生產建設項目難以避免，如何緩解其衍生的水土流失問題，加快公路、廢棄礦山的生態環境治理，建立系統的、科學的邊坡生態防護評價方法，并開展大規模的邊坡生態防護效果評價已成為北京地區生態環境建設的迫切任務。 1.1 研究背景 1.1.1 公路建設 隨著中國經濟的不斷發展，公路建設項目不斷增加，建設規模也不斷擴大，據統計，截至 2013年底，全國公路總里程達到 470萬 km。2000年至今，北京先后建成五環路、京津高速公路、六環路、京承高速北京段三期、京開高速公路（辛立村收費站至市界段）、機場南線、京昆高速北京段、京新高速公路以及冬奧會重大交通保障重點項目京禮高速公路北京段等連接天津、河北的重要交通樞紐。公路交通的快速發展，有效緩解了交通運輸緊張的狀況，但在其建設過程中工程開挖產生大量廢棄土石方，占用周邊荒地、林地甚至農田等，易淤積河道、田間溝渠，若不加以合理利用，不僅會增加工程棄渣量，還會導致土地資源的浪費，造成許多新增水土流失，使環境破壞問題日益突出（瀝青情報站， 2013；牛蘭蘭等， 2007）。公路建設過程中，尤其是北京“ 7？21”特大暴雨、 2020年 8月 12日北京暴雨等自然災害事件造成公路邊坡損毀嚴重，形成嚴重的水土流失，引起了水利部相關單位的高度重視（ Jiang et al.，2014；Wang et al.，2013；Zhang et al.，2013a）。 1.1.2 礦山開采 自 20世紀 80年代以來，隨著國家對礦產資源需求的迅速增加及礦冶經濟的迅猛發展，因礦山開采造成的生態破壞問題也日趨嚴重，露天開采造成了大規模的土地破壞，植被蓋度的急劇下降，原本穩定健康的生態系統遭受嚴重破壞，引起了政府部門對礦區生態恢復的高度重視（Yang et al.，2014；Zhang et al.，2013b）。據北京市規劃和自然資源委員會對礦山數量的統計結果， 2000年北京市現存各類礦山數量為 1749個，大規模礦山僅占到總數的 0.80%，多數為小規模礦山，在北京市政府的相關政策引導下， 2000～2004年全市共關閉礦山 1353座，數量約減少了 77.36%（李金海和張國禎， 2009）。限制采石場開采或者劃定規定區域開采可在一定程度上保證采石場的安全性及開采合理性。但由于礦產資源的不合理開發，加上管理粗放、缺乏規劃，不僅造成了資源的巨大浪費，而且嚴重破壞了當地的生態環境（ .tef.nescu et al.，2013）。邊坡植被裸露、土壤結構破壞造成水土流失加劇，并較易引發滑坡、塌方等自然地質災害，嚴重威脅人類的生存與發展，影響城市景觀資源的健康發展（ Bhebhe et al.，2013；da Silva et al.，2013）。我國是一個人多地少的國家，過度開墾、砍伐等人類活動對環境干擾巨大（Burke，2001； Miao and Marrs，2000），影響人類的生存環境與生存質量，亟待建立并完善礦山修復的法律體系，建立完善的土壤保護和生態修復技術標準，從而有效防治礦山開采的發生與面積的擴大。 1.2 研究目的與意義 黨的十八大報告提出，推進綠色發展、循環發展、低碳發展，把生態文明建設放在突出地位，推動形成人與自然和諧發展現代化建設新格局。在資源供應與需求矛盾突出、環境污染日益嚴峻的形勢下，我國將如何解決或緩解現有的生態環境問題、尋求快速有效的環境治理方案、實現環境資源的可持續發展放在首要位置。公路建設、礦山開采對我國國民經濟的持續、快速發展起著極其重要的作用，然而長期缺乏對邊坡生態恢復的正確認識，引發了諸如水土流失、山體滑坡、土地沙化等一系列嚴峻的環境和社會問題，對社會經濟的可持續發展造成嚴重威脅特別是北京 “7？21”特大暴雨發生后，國家加大力度支持生態恢復領域的重大科研項目，重點鼓勵發展公路、廢棄礦山等困難立地的植被恢復工作，期望形成集工程措施對位選擇、植物選擇與配置、生態防護效果綜合評價為一體的邊坡生態恢復技術體系，推動生態文明與社會經濟的可持續發展。 1.3 創新點 本研究的創新點是在對北京地區生產建設項目損毀邊坡植被、土壤與環境因子進行全面系統調查的基礎上，探索不同生態防護措施的植物選擇與配置、水土保持效益。構建植被 -土壤系統耦合協調綜合評價模型，評價各類生態防護措施的綜合防護效果。根據本研究得出的北京地區典型邊坡生態防護效果與植物選配結果，可為北京地區典型邊坡探索*佳的生態防護措施與植被恢復途徑，*終實現以邊坡穩定為前提的生態修復的綠化目標，形成與周邊環境相協調的植物群落，達到防治水土流失的目的，也為北京地區受損邊坡植被恢復工作提供理論依據。 1.4 研究概述 本研究是在“建設工程損毀林地植被修復關鍵技術研究與示范”和“北京市廢棄礦區綠化調查與綜合評估項目”課題組部分科研成果的基礎上，以北京地區高速公路生態防護邊坡、房山區周口店鎮廢棄礦山邊坡、輕工業環境保護研究所生態修復科研基地邊坡和上辛莊水土保持科技示范園區邊坡為研究對象，進行北京地區典型邊坡生態防護效果與植物選配研究，以期解決公路、礦山開采后遺留裸露邊坡的生態修復問題。一方面是為北京地區典型邊坡探索*佳的植被恢復途徑，實現加快受損邊坡生態系統重建的目的；另一方面是確立生態防護措施及與之相適應的植物群落配置，為北京地區生態環境恢復與植被重建提供理論依據，也為同類地區生產建設項目裸露邊坡的植被恢復提供科學參考。 1.4.1 生產建設項目水土流失危害 1.4.1.1 生產建設項目類型 我國的生產建設項目是以人為活動為主要外營力，造成大面積的原始地貌、植被破壞，導致土地生產力大幅下降，加速土壤侵蝕速度，極易形成嚴重的水流流失（張樂濤和高照良， 2014；王治國等， 1998）。根據平面布設方式和產生水土流失過程的差異，對生產建設項目分別進行類型劃分（姜德文等， 2010；趙永軍， 2007）。線性項目和點式項目具有不同的平面布設方式，其中公路、鐵路、管線、輸變電等屬于線性項目；露采礦工程、火（風、核）電工程、農林開發工程等屬于點式項目；建設類項目和建設生產類項目具有不同的水土流失過程，其中公路、城鎮建設等施工項目的水土流失僅發生在項目建設過程中，屬于建設類項目，而井采礦、露采礦等施工項目的水土流失不僅發生在項目建設過程中，在生產運營過程中仍較為嚴重，屬于建設生產類項目。 綜上，公路項目屬于線性工程，水土流失主要發生在項目建設過程中；而廢棄礦山屬于點式項目，水土流失在項目建設和運營生產過程中均有發生。北京地區存在大量損毀裸露邊坡，以公路邊坡、礦山邊坡*具代表性，而且土壤環境和植被恢復效果較差，是目前存在的*需要解決的突出問題，因此本研究主要圍繞公路邊坡和廢棄礦山邊坡的生態恢復問題開展相關試驗研究。 1.4.1.2 水土流失的成因 公路建設、礦山開采等生產建設項目在人類活動過程中形成大量裸露邊坡，具有占地面積大、坡度陡、坡長差異大、邊坡穩定性差、蓄水保水困難、土壤營養條件差等特點（ Dong et al.，2012；Moreno-de Las Heras et al.，2008），對土地和植被的擾動劇烈，使土壤 -植被生態系統遭受嚴重破壞，并引發嚴重的新生水土流失問題（圖 1-1）。 圖 1-1 生產建設項目造成的土壤-植被生態系統破壞 現如今水土流失已成為世界上*嚴重的生態環境問題之一。水土流失原因的研究早在 19世紀晚期就已經開始，但當時的研究較為淺顯，局限在常規的表象觀測（劉艷， 2010），100多年來，國內外學者圍繞水土流失的發生規律開展了深入研究（鄭粉莉和高學田， 2003；Yang et al.，2003；章文波等， 2002；邵頌東和王禮先，2000；Lowery et al.，1995；Poesen et al.，1994；Nearing et al.，1989；黃秉維，1983），并取得了許多新進展（ Hoomehr et al.，2016；Faller and Wang，2015； Nú.ez et al.，2013；Mukundan et al.，2013；Dotterweich，2013；王海斌， 2012；綦俊諭等， 2010；徐憲立等， 2006b；Davies et al.，2006），發現引發水土流失的因素可分為自然因素和人為因素兩大類。 強降雨、地形地貌、土壤和植被等自然因素是導致水土流失發生的重要原因（Zhao et al.，2013；Fernández et al.，2012；Fattet et al.，2011）。我國北方年際降雨分布不均，但降雨量相對集中，其中 70%左右集中在每年的 7～9月，降雨歷時短、強度大、地表徑流沖刷力強的特大暴雨對土壤侵蝕的影響劇烈，降雨引起的水土流失災害在很大程度上受徑流量大小、搬運和分離能力的影響（劉斌濤等， 2013；Ziadat and Taimeh，2013；Ran et al.，2012；王占禮和常慶瑞， 1998），強降雨的發生，使坡面土體內部水分迅速達到飽和狀態，在徑流沖刷作用下失穩形成滑坡。地形特征作為生境條件的一種綜合指示，決定光、熱、水、土壤等要素的空間分布（陳瑤等， 2006；孔寧寧等， 2002），不同要素對水土流失程度的影響不同，其中海拔對水土流失的影響并不顯著，水土流失發生、發展的前提是所在區域具備相對高差（起伏高度），即在一定程度上坡度和坡長直接影響水土流失強度（Liu et al.，2000；Meyer and Harmon，1989；Evett and Dutt，1985），研究還發現水土流失發生的可能性與坡度和坡長呈正相關（ Xu et al.，2009）。植被破壞嚴重、植物配置不合理等導致坡面覆蓋度低、植物根系未能與邊坡良好結合等都是誘發水土流失災害的成因。 生產建設項目是人為影響水土流失、崩塌、滑坡等自然災害發生的主要表現之一。生產建設項目在建設和生產過程中易形成大量的土石方開挖和堆砌，造成的擾動面積巨大，破壞了原生地表抗蝕能力與外營力之間的相對平衡，與原地貌相比土壤結構松散，抵抗侵蝕的能力明顯降低，對項目區及周邊區域的生態環境造成直接危害。無邊坡生態防護措施或生態防護措施失當、長期人工維護不當導致的邊坡水處理問題，如排水溝堵塞、坡頂及坡面截排水不暢、坡腳低洼積水等，都會降低邊坡穩定性并誘發水土流失（崔云等， 2011；王小彪， 2010；管新建， 2009；Corominas and Moya，1999），今后在邊坡防護、綠化設計中應須加強地形和截排水工程設計。 根據公路建設、礦山開采等生產建設項目發生水土
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