王生义-3S生态防护技术与工程应用(贵

一 年 绿 ， 两 年 荒 ， 三 年 死 光 光 。
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主要内容
1
现有技术
2
3S-OER技术
3
单位简介
4
案例摘编
7
2. 3S-OER技术
Three Systems – Original E百度文库osystem Restoration：3S-OER
植物群落系统重建 Plant Community System
植生混凝土
4
1. 现有技术
工 程 效 果 差
5
1. 现有技术
人工痕迹明显
物种选择盲目性大，与周边乡土物种融合度差 物种单一，人工痕迹明显
存
在
退化现象严重
园林手法，不符合生态规律，植被群落稳定性差
问
物质循环系统缺失，不能完成自主循环
题
安全稳定性差
植生层结构强度差，无防护能力 无法抵御冻胀、雨水侵蚀等自然因素的破坏
植物类型
种名
乔木 梵净山冷杉、青岩油杉
种数 2
灌木
凯里杜鹃、雷山杜鹃、油茶、贵州山楂、
峨眉蔷薇、马缨花、珍珠花、酸枣、贵
9
州银柴
草本 藤本
蜈蚣草、苎麻、白嵩、佛甲草、虎耳草、 多花兰、贵州石仙桃
7
爬山虎、紫藤
2 合计 20
12
2. 3S-OER技术-技术简介
3S-OER工程技术体系的核心技术之四：微生物种质资源的筛选与驯化（贵州地区为例）
以内蒙为例，初期建设与十年管养累计投入对比：
经济投入 一次性投入 后期管养投入
圬工防护 220元/平米 120元/平米
3S-OER生态防护
>
150元/平米
>
0
结论：3S-OER生态防护建设期投入低，运营期零 投入，整体经济效益大大优于圬工防护。
——内蒙古高等级公路建设开发有限责任公司内部数据
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2. 3S-OER技术-技术优势
生生物物棒棒着着床床技技术术、、生生物物膜膜着着床技床技术术、…、………
3S-VOEERR技技术术从从根本上解决了植矿山被生态修复以往存存在在的的““一一年年绿绿、、两两年年荒荒、、三三年年死死光光光光””的的困困境境，，做做到到一一次次建建成成、、免免人人工工养养护护，，像像森森林林和和草草原原生生态态 系系统统一一样样，，为为业业主主提提供供永永久久服服务务。。
道 路 更 环 保
3S-OER防护 （湖南红易大道）
圬工防护
中国科学院生态环境研究中心、北京师范大学和中国矿业大学从稳定性、经济性、环保性和景观性分析比较 了3S-OER生态防护与圬工防护，得出结论：3S-OER生态防护大大优于圬工防护。
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2. 3S-OER技术-技术优势
圬工防护
3S-OER生态防护
圬工护坡下水平位移图 （最大水平位移8.07mm）
3S-OER生态护坡下水平位移 圬工护坡工况下剪切应变增 图（最大水平位移7.26mm） 量云图（安全系数为1.31）
结论：从水平位移和剪切应变增量云图的角度，3S-OER生态防护的稳定性优于圬工防护。
3S-OER生态护坡工况下剪 切应变增量云图（安全系数 为1.40）
——中国矿业大学《边坡生态防护工程稳定性的三维数值分析》 21
2. 3S-OER技术-取代/优化圬工防护的经典案例 案例一、梧柳高速
3S边坡生态防护技术与工程应用
国家环境保护创面生态修复工程技术中心 王生义 总工程师
1
主要内容
1
常用技术
2
3S-OER技术
3
单位简介
4
案例摘编
2
1. 现有技术
人工栽植植物进 行绿化，适用于 土质较好且稳定 的区域
坡面设置固定结 构，回填客土种 植植物进行绿化 的方式
栽植类
铺设类
技术
分类
客土类
喷播类
9
2. 3S-OER技术-技术简介
3S-OER工程技术体系的核心技术之一：生态修复材料（贵州地区为例）
不同的区域、环境和气候条件不同，基材配比方案也不同。针对贵州地区的特点，通过比较不同的粘结材料 、保水剂、渗透剂、纤维和菌剂配比配置抗冲刷性强、理化性质好的基材，具体配比方案如下表。
生态修复材料配方（LY基材） 路域基材1 （LYBM-1） 主要成分：NH4NO3 ；CaCl2等 路域基材2 （LYBM-2） 主要成分：NaH2PO4.2H2O ；K2SO4等 路域基材3 （LYBM-3） 主要成分：MgSO4.7H2O等 路域基材4（ LYBM-4） 主要成分：MnCl2.4H2O；H3BO3（硼酸）；CuSO4.5H2O；（NH4） 6Mo7O24.4H2O（七钼酸氨）；ZnSO4.7H2O；FeCl3.6H2O；柠檬酸（一 水合物）等
术、……
群群落落配配置置及及植植被被重重建建技技术术体体系系（（CCBBPP））
CCoommmmuunnitityyBBrreeeeddininggaannddPPlalanntitningg
乡乡土土植植被被数数据据库库、、有有效效积积温温建建植植技技术术、、乔乔灌灌建建群群技技 术术、、液液压压喷喷播播技技术术、、植植生生毯毯技技术术、、植植生生袋袋技技术术、、植植 生生带带技技术术、、营营养养钵钵//杯杯技技术术、、干干根根网网状状技技术术、、OOHH液液
根据贵州地区的土壤类型、光照条件等特点，结合国家环境保护创面生态修复工程技术中心自有微生物菌株，筛选 、驯化出最适宜当地的菌株。
微生物实验室 源生地取样
试验室筛选、驯化
工厂化生产
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2. 3S-OER技术-技术简介
3S-OER工程技术体系的核心技术之四：微生物种质资源的筛选与驯化（贵州地区为例）
将专用产品直接 铺设到工程创面 上，通过人工养 护维持植物生长
通过专业喷播设 备构建植生层， 实现绿化的方法
3
1. 现有技术
类别
栽植类
撒播草籽
铺设类
平铺草皮
客土类
圬工骨架客土
喷播类
客土喷播
穴栽 植生带
石笼网 液力酶喷播
技术
穴播
草方格
植生毯
植生袋
香根草 加筋纤维毯
土工格栅
土工格室
蜂巢格室
TBS技术
厚层基质喷播
物 质 循 环 系 统
土壤生境系统重建 Soil Habitat System
Substance Cycle System
3S-OER：是指采用人工手段模拟自然良性生态系统三要素 ，即土壤生境系统（Soil Habitat System）、植物群落系统 （Plant Community System）和物质循环系统（Substance Cycle System）进行创面恢复或者重建的技术总称。其内涵 包括三大技术体系，即土壤生境重建技术体系（HIR）、群 落配置及植被重建技术体系（CBP）和功能菌筛选及物质 循环系统重建技术体系（CSR）。其中，每个技术体系包 含关于材料、施工工艺、生态修复数据库及生物产品等方 面的核心技术。
图 - 中国科学院调查报告
3S-OER
（1）视觉审美：圬工防护坡面色调灰暗单一，长时间行驶于圬工防护的
高大陡路堑边坡的道路中容易让司乘人员产生视觉疲劳；生态防护坡面
植被葱郁，色彩斑斓，能让司乘人员产生视觉美，缓解疲劳。
生
（2）尺度景观：圬工防护坡面与周边植被景观反差巨大，极不和谐；生
态 防
态防护坡面与周边植被景观融为一体，和谐共处。
类别
基材
pH调节剂 粘结材料 保水剂 渗透剂
纤维 微生物
品名或规格单位 LYBM-1 LYBM-2 LYBM-3 LYBM-4
弱酸（碱）盐 液体粘结剂1号
保水剂1号 渗透剂1号 可溶性纤维 LY-BPZB系列
用量
≥16000L/100m2
≥34kg/100m2 ≥32kg/100m2 ≥1kg/100m2 ≥1kg/100m2 ≥1.3m3/100m2 ≥1kg/100m2
建设区采集各种枯树枝，在实验室中进行持续的高温高湿处理，根据枯树枝在降解过程中的各种变化，筛选相 应的能降解枯树枝的真菌。
枯树枝初始状态
经3个月培养后状态
经6个月培养后状态
单菌株降解树叶和木屑评价
复合菌株降解树叶和木屑评价 14
2. 3S-OER技术-技术简介
3S-OER工程技术体系的核心技术之五：菌种应用（着床）技术
物物质质循循环环系系统统 SuSbusbtsatnacneceCyCcylceleSySsytsetmem
关关键键技技术术
土土壤壤生生境境重重建建技技术术体体系系（（HHIIRR））
HHaabbiittaat Improvement and Reconstructionn
LLYY基基材材、、冻冻融锚滑技术、夹层水导排技术、高高次次 团团粒粒技技术术、、有机混材技术、蜂巢约束系统技术术、、 植植生生混混凝凝土土技术、TBS技术、三维植被网技术术、、客客 土土喷喷播播技技术、厚层基材喷附技术、轮胎固土土技技
3S-OER：3S即三系统，指土壤生境系统、植被群落系统和物质循环系统，每个系统对应一个技术体系；OER即原生植 被生态修复的英文缩写。
3S-OER技术包括三大技术体系，其中土壤生境重建技术体系包含LY基材等12种技术、群落配置及植被重建技术体系包 含乡土植被数据库等13种技术、功能菌筛选与循环系统重建技术体系包含功能菌驯化等7种技术。
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2. 3S-OER技术-技术简介
HIR效果评价标准与方法
3S-OER检测体系
CBP效果评价标准与方法
CSR效果评价标准与方法
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2. 3S-OER技术-技术优势
3S-OER防护 （呼集高速）
圬工防护
边
投
坡
入
更
更
稳
经
定
济
效果 对比
3S-OER防护
3S-OER防护 （阿博高速）
景 观 更 漂亮
圬工防护
植植草草技技术术、、穴穴栽栽//播播技技术术、、草草棒棒技技术术、、…………
功功能能菌菌筛筛选选与与循循环环系系统统重重建建技技术术体体系系（（CSCRS）R）
CiCricruclualtaotroyrySySsytsetmemReRceocnosntsrutrcutciotinon
功功能能菌菌筛筛选选技技术术、、功功能能菌菌驯驯化化技技术术、、功功能菌能调菌控调控 技技术术、、功功能能菌菌枯枯落落物物着着床床技技术术、、木木屑着屑着床床技术技、术、
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2. 3S-0ER技术-技术简介
3S-0ER工程技术体系的核心技术之三：乡土植被数据库（贵州地区为例）
道路工程穿越空间大、地貌类型复杂多样，不同地貌类型的植被群落差异较大。因此，生态建设所选植物应强调适应区域气候 和土壤特点，在充分考虑植物群落种内和种间竞争因素的基础上采用乡土植被乔、灌、草相结合的配比方案，构建顶级群落， 达到免养护、自然生长和演替的恢复效果。
工程材料
工程效果
3S-OER生态防护材料均为绿色生态材料，取材环保，不 存在环境破坏。
圬工防护路面
3S-OER生态防护路面
同等条件下，3S-OER生态防护路面温度比圬工防护路面温度 低2-6℃，可有效地延缓路面材料老化。
圬工防护多为片石，需要开山取材，对环境有二次破坏。 结论：3S-OER生态防护取材无污染、对环境无破坏。
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2. 3S-OER技术-技术简介
3S-OER工程技术体系的核心技术之二：生态修复施工工艺（贵州地区为例）
根据贵州地区的特点，采用分次喷附方式逐层构建植生层，恢复坡面植被，植生层采用高强度镀锌机编网（线直径为 2.0mm、网孔50mm×50mm、幅宽2.0m）和主、辅锚杆（规格是杆直径10 mm，主锚杆长300mm，辅锚杆长200 mm）加固。第一层为基质层，厚度可根据坡面条件进行调整；第二层为微生物层，厚度2-3cm；第三层为种子层， 厚度2-3cm。
护
结论：从视觉审美和尺度景观的角度，3S-OER生态防护优于圬工防护。
——中国科学院生态环境研究中心调查报告
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2. 3S-OER技术-技术优势
圬工防护效果图
3S-OER生态防护效果图
冠层 茎叶
弹性锚固系统 +纤维化基材 +深浅根系 +茎叶冠层
浅根系
深根系
3S-OER生态防护模式示意图
根系护坡力学作用示意图
用途：3S-OER可用于修复由于人类扰动造成的地表创面， 包括土壤和植被，提供可自然衍生和自主循环的“百年工 程”。
8
2. 3S-OER技术-技术简介
理理论论概概要要
土土壤壤生生境境系系统统 SSooiill HHaabbiittaatt SSyysstteemm
33SS--OVEERR技技术术
植植物物群群落落系系统统 PPllaannttCCoommmmuunnitityySSyysstteemm
——中国科学院生态环境研究中心研究报告
结论：3S-OER生态防护有利于降低路面温度，延缓路面材料
老化。
——北京师范大学研究报告
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2. 3S-OER技术-技术优势
8.0
景观美学评分
6.0
圬
工
4.0
防
护
2.0
0.0
圬工防护 生态防护 水体景观 天象景观 农田景观
景观类型
北京市民
非专业学生
专业学生
景观环保专家