應(yīng) 豐，李 健，王 靜，林靚靚(中國(guó)電建集團(tuán) 華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014)

高寒高海拔地區(qū)水電站施工擾動(dòng)區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)及植物物種選擇

應(yīng) 豐，李 健，王 靜，林靚靚
(中國(guó)電建集團(tuán) 華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014)

水電站；施工擾動(dòng)區(qū)；生態(tài)修復(fù)；植物物種選擇；高寒高海拔地區(qū)；西藏

以西藏雅魯藏布江中游某在建水電站為例，通過對(duì)水電站各施工擾動(dòng)區(qū)的施工特點(diǎn)、擾動(dòng)情況及其立地條件的分析，進(jìn)行擾動(dòng)破壞面及其問題的歸類梳理，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)環(huán)境特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)外水電站工程施工擾動(dòng)區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)，對(duì)巖質(zhì)邊坡、土(石)質(zhì)邊坡、棄土棄渣堆墊面、施工硬化地表和一般擾動(dòng)面，分類提出了相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)措施和植物配置方式，并通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)植被類型、物種的調(diào)查、研究，篩選出了可能適宜各施工擾動(dòng)區(qū)的植物物種。最后結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)探討了高寒高海拔地區(qū)水電站施工擾動(dòng)區(qū)植被生態(tài)修復(fù)的研究思路。

隨著國(guó)家對(duì)清潔、可再生能源的日益重視，以及能源利用結(jié)構(gòu)調(diào)整的持續(xù)深入，水電開發(fā)建設(shè)一直在穩(wěn)步推進(jìn)。目前，西藏雅魯藏布江水電開發(fā)已初步啟動(dòng)，但因位于高寒高海拔區(qū)域、空氣稀薄、大氣干燥、太陽輻射強(qiáng)烈、風(fēng)力強(qiáng)勁、無(少)雨期較長(zhǎng)、土壤貧瘠、生態(tài)脆弱等地域、氣候的特殊性，故其施工擾動(dòng)區(qū)植被破壞后存在采用傳統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)難以恢復(fù)等難題。因此，適用于該地區(qū)可行的水電站施工擾動(dòng)區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)，尤其是植物物種配置成為研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

基于以上原因，高寒高海拔地區(qū)水電站施工擾動(dòng)區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)及其植被恢復(fù)與重建特別重要、意義重大[1]。在高寒高海拔地區(qū)，傳統(tǒng)的植被生態(tài)修復(fù)技術(shù)大多具有短期效果好但長(zhǎng)期效果差、成本高等不足，為此，本研究結(jié)合西藏雅魯藏布江中游某水電站各類施工擾動(dòng)區(qū)特點(diǎn)，分類提出生態(tài)修復(fù)措施，并按適地適樹(草)、優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土物種的原則，選出相應(yīng)的植物物種，旨在為后續(xù)水電站施工擾動(dòng)區(qū)生態(tài)修復(fù)及深化研究提供參考。

1 項(xiàng)目概況及施工擾動(dòng)特點(diǎn)

1.1 項(xiàng)目概況

位于西藏雅魯藏布江中游的某水電站工程，裝機(jī)容量600 MW，等級(jí)為二等，規(guī)模為大(二)型工程，電站樞紐采用混凝土重力壩+右岸壩后式廠房布置格局。電站由樞紐建筑工程、施工輔助工程、水庫淹沒區(qū)和移民安置區(qū)等四部分組成。

項(xiàng)目區(qū)位于青藏高原中南部，屬高山峽谷地貌，局部發(fā)育裂谷盆地。壩址兩岸山體雄厚，河谷狹窄，呈V形，兩岸沖溝較發(fā)育，階地不發(fā)育。項(xiàng)目區(qū)屬于高原溫帶季風(fēng)半濕潤(rùn)氣候區(qū)，海拔3 200～4 300 m，多年平均氣溫5.3 ℃，極端最低氣溫為-23 ℃，具有高寒高海拔等特點(diǎn)。多年平均相對(duì)濕度為51%，多年平均降水量527.4 mm，多年平均地面蒸發(fā)量為2 084.1 mm，歷年最大日降水量為51.3 mm，降水年內(nèi)不均，每年11月至次年4月為旱季，降雨少且多風(fēng)，5—10月為雨季，降水量占全年降水量的70%以上。年日照時(shí)數(shù)2 770 h，無霜期125～153 d，多年平均風(fēng)速為1.6 m/s，歷年最大風(fēng)速為13.8 m/s。項(xiàng)目區(qū)歷年最大凍土深度為59.0 cm。

1.2 工程施工擾動(dòng)區(qū)特點(diǎn)

工程施工擾動(dòng)區(qū)主要包括樞紐區(qū)、交通設(shè)施區(qū)、棄渣場(chǎng)、表土堆存場(chǎng)、取料場(chǎng)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、移民安置區(qū)和水庫淹沒區(qū)等。

樞紐工程主要涉及大壩開挖、地下廠房開挖，一般會(huì)形成大量的高陡巖質(zhì)或噴混邊坡和大量棄渣。樞紐工程區(qū)開挖形成的邊坡海拔在3 500 m以上，巖性為喜山期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖。

交通設(shè)施區(qū)主要包括場(chǎng)內(nèi)外永久道路和臨時(shí)道路，施工主要包括路基開挖回填，多形成道路上下邊坡、裸露面和棄渣。交通設(shè)施的海拔多在3 400～3 600 m，部分路段涉及冰堆積體等不良地質(zhì)情況。

棄渣場(chǎng)和表土堆存場(chǎng)，主要堆存棄土棄渣、表土，多為松散體，遇水易產(chǎn)生水土流失，影響周邊環(huán)境。由于高山峽谷地區(qū)堆渣(土)場(chǎng)地選擇有限，棄渣場(chǎng)和表土堆存場(chǎng)布設(shè)在壩址上下游雅魯藏布江兩岸緩坡地或荒溝、支溝中。

取料場(chǎng)，主要包括取土場(chǎng)、采石場(chǎng)，開采形成了開挖平臺(tái)和邊坡、大量裸露面，海拔在3 500～3 600 m，巖體中局部夾黑云母角閃石英閃長(zhǎng)巖條帶狀巖脈。

施工生產(chǎn)生活區(qū)，包括施工場(chǎng)地和營(yíng)地，主要進(jìn)行場(chǎng)地堆填、碾壓利用、表層硬化，形成硬化地表、開挖邊坡等，多在雅魯藏布江河谷兩岸平臺(tái)或緩坡地布設(shè)，場(chǎng)地大多由小型滑坡體堆積而成，局部為冰堆積體挖除后堆填形成。

移民安置區(qū)，包括農(nóng)村安置點(diǎn)、集鎮(zhèn)安置、專線設(shè)施復(fù)建改建等。施工擾動(dòng)形成大的挖填場(chǎng)地、邊坡等。

水庫淹沒區(qū)，主要施工擾動(dòng)影響包括庫區(qū)清理、水庫消落影響等，形成水庫消落帶、庫區(qū)裸地等，海拔為3 200～3 400 m，局部區(qū)域?yàn)闈撛诘牡刭|(zhì)災(zāi)害消除過程中形成的巖質(zhì)、土質(zhì)邊坡。

2 項(xiàng)目區(qū)植被調(diào)查、評(píng)價(jià)

根據(jù)以上施工擾動(dòng)區(qū)特點(diǎn)，需進(jìn)行整治、生態(tài)修復(fù)。而在此之前，需進(jìn)行項(xiàng)目區(qū)植被調(diào)查、評(píng)價(jià)，以選擇適宜的物種進(jìn)行配置，盡量做到適地適樹(草)。

植被調(diào)查范圍：工程施工占地區(qū)及鄰近區(qū)域。工程施工占地區(qū)主要包括壩址區(qū)、廠房區(qū)、施工場(chǎng)地、渣場(chǎng)區(qū)等，以及電站水庫庫尾至壩址區(qū)間河道兩岸水庫正常蓄水位淹沒線以下至河流現(xiàn)狀水面線的區(qū)域。

調(diào)查內(nèi)容及方法、評(píng)價(jià)：植被調(diào)查內(nèi)容主要包括植被類型、植物區(qū)系、分布規(guī)律(水平與垂直)、覆蓋度和演替規(guī)律等。主要通過現(xiàn)狀調(diào)查法(GPS地面類型取樣、群落調(diào)查、植物調(diào)查等)，采用GPS、RS和GIS相結(jié)合的空間信息技術(shù)[2]，以衛(wèi)星影像和1∶50 000的地形圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行地面類型的遙感解譯。編制項(xiàng)目區(qū)植被圖和土地利用類型圖，并進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的評(píng)價(jià)。

依據(jù)《中國(guó)植被》和《西藏植被》等分類系統(tǒng)，遵循“外貌—生態(tài)學(xué)法”的植被分類原則進(jìn)行分類。項(xiàng)目區(qū)為高原溫帶季風(fēng)半濕潤(rùn)氣候區(qū)，水熱是制約森林植被分布的主導(dǎo)因子。河谷下部3 500 m以下多干溫性灌叢，優(yōu)勢(shì)種多落葉，且有耐寒耐旱特征。項(xiàng)目區(qū)3 200～3 700 m高程之間的植物物種主要為干溫性灌叢、落葉闊葉林、寒溫性灌草等，3 800 m高程以上主要為高寒草甸。主要植物物種或群落包括高山松林、藏青楊、高山櫟、水曲柳、杜鵑灌叢、砂生槐、固沙草、野丁香、毛蓮蒿、皺葉香茶菜灌叢、胡枝子灌叢等。通過調(diào)查、評(píng)價(jià)，基本摸清了當(dāng)?shù)刂参锓N的分布、生物學(xué)習(xí)性等規(guī)律，為施工擾動(dòng)區(qū)的植物配置提供了依據(jù)。

3 施工擾動(dòng)區(qū)立地條件及歸類特點(diǎn)

將雅魯藏布江水電站工程各施工擾動(dòng)區(qū)按立地條件進(jìn)行歸類，可分為巖質(zhì)邊坡、土(石)質(zhì)邊坡、棄土棄渣堆墊面、施工硬化地表和一般施工占?jí)杭皵_動(dòng)面等。

巖質(zhì)邊坡主要涉及樞紐工程區(qū)、石料場(chǎng)等開挖或開采坡面。一般坡比為1∶0.3～1∶1.0，局部陡于1∶0.3，海拔多在3 300～3 600 m。該擾動(dòng)面基質(zhì)條件為巖質(zhì)，水文循環(huán)完全改變，基本無水分留蓄能力，自我恢復(fù)能力差。

土質(zhì)邊坡或土石混合邊坡主要涉及部分施工場(chǎng)地及道路挖填邊坡等，主要坡比為1∶1.5～1∶4.0，海拔多在3 200～3 400 m，基質(zhì)條件為土質(zhì)或土石混合，水文循環(huán)發(fā)生較大改變，原土壤表層喪失，具一定自我恢復(fù)能力。

棄土棄渣堆墊面，主要涉及棄渣頂面、堆渣坡面，一般頂部平臺(tái)平緩，堆渣坡面坡比1∶1.5～1∶2.0，堆渣高程為3 400～3 600 m，布設(shè)于岸邊緩坡地或荒溝、支溝?；|(zhì)條件為土石混合，土石比1∶1，原有場(chǎng)地的水文條件基本破壞，自我恢復(fù)能力差。

施工硬化地表，主要涉及部分施工場(chǎng)地、營(yíng)地等，主要在道路一側(cè)、沿河相對(duì)平坦的緩坡地布設(shè)，場(chǎng)地相對(duì)平坦，海拔為3 200～3 400 m，場(chǎng)地地表被硬化，其水文條件完全被破壞，無水分滯蓄能力，也無自我恢復(fù)能力。

一般施工占?jí)杭皵_動(dòng)面，主要涉及施工便道、部分施工場(chǎng)地(多為機(jī)械停放場(chǎng)、材料堆放場(chǎng))和移民安置區(qū)部分占?jí)涸O(shè)施占地區(qū)等，場(chǎng)地相對(duì)平緩，海拔為3 200～3 400 m，場(chǎng)地地表為土質(zhì)，少量占?jí)簲_動(dòng)，基本不破壞原有的水文條件，具有較強(qiáng)的自我恢復(fù)能力。

各類施工擾動(dòng)面立地條件見表1。

表1 各類施工擾動(dòng)面立地條件

綜上，工程各施工擾動(dòng)區(qū)主要特點(diǎn)為：原有地貌和水文特點(diǎn)被改變，原有植被和土壤基質(zhì)完全或局部被破壞，植被與生物多樣性完全或局部喪失，土壤基質(zhì)局部喪失，水文循環(huán)完全或局部改變，喪失或基本喪失自我恢復(fù)能力。這些導(dǎo)致坡地穩(wěn)定性下降，植被和景觀整體性破壞，水土流失加劇，可能產(chǎn)生水力、風(fēng)力及凍融侵蝕，乃至局部的滑坡等重力侵蝕等。

4 施工擾動(dòng)區(qū)生態(tài)修復(fù)措施、植物物種配置初探

根據(jù)各施工擾動(dòng)面的擾動(dòng)特點(diǎn)、立地條件，進(jìn)行相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究，并配置相應(yīng)的植物類型和物種。根據(jù)周邊類似工程案例，在保證邊坡穩(wěn)定安全基礎(chǔ)上，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究成果，對(duì)雅魯藏布江中游高寒高海拔地區(qū)水電站各施工擾動(dòng)區(qū)初擬的生態(tài)修復(fù)技術(shù)和植物配置如下。

巖質(zhì)邊坡，邊坡立地條件較差，對(duì)于坡比1∶0.5～1∶1.0的陡邊坡，因其本身坡面無土壤，基本無保土保水條件，加之區(qū)域高寒高海拔、干旱少雨等獨(dú)特的自然條件，故采用傳統(tǒng)的客土植生、液力噴播、三維網(wǎng)護(hù)坡等技術(shù)均不適宜，因此初擬采用新型JYC生態(tài)基材護(hù)坡技術(shù)[3]。該技術(shù)是針對(duì)高寒高海拔地區(qū)的氣候特征和生態(tài)環(huán)境，使用混凝土噴射機(jī)將JYC生態(tài)基材和植被種子的混合物，按設(shè)計(jì)厚度均勻噴射至巖質(zhì)陡邊坡的一種綠色防護(hù)技術(shù)，生態(tài)基材中配置適應(yīng)區(qū)域氣候特點(diǎn)的保水保土、耐寒抗旱的特種基材。對(duì)于邊坡陡于1∶0.5，局部邊坡過陡甚至倒坡區(qū)域，采用在邊坡坡腳或馬道內(nèi)側(cè)設(shè)置種植槽的方式予以綠化。高陡邊坡植物物種配置以當(dāng)?shù)剡m生草本為主，輔以少量灌木種。植物物種主要選擇砂生槐、固沙草、叢生禾草、短花針毛、蒿草、莎草等。

土質(zhì)邊坡或土石混合邊坡，坡比1∶1.5～1∶4，邊坡立地條件相對(duì)較好，但因地域和氣候條件特殊，對(duì)于土壤條件貧瘠、坡比陡于1∶2的邊坡區(qū)域，考慮采用生態(tài)袋技術(shù)護(hù)坡。生態(tài)袋技術(shù)是采用土工無紡布袋裝填基質(zhì)及種子后，利用排水聯(lián)結(jié)扣堆疊至坡面，形成柔性支護(hù)種床，恢復(fù)坡面植被的一種技術(shù)。生態(tài)袋[4]具有耐候性好、透水不透土、適宜植物生長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于局部視覺敏感區(qū)域，為加強(qiáng)或加速綠化效果，考慮采用液力噴播恢復(fù)植被。液力噴播技術(shù)適用于邊坡坡比緩于1∶1的土質(zhì)或土石質(zhì)區(qū)域，通過噴射含養(yǎng)分、保水抗旱抗寒劑的混合基質(zhì)及植物種子，對(duì)工程邊坡區(qū)域予以生態(tài)修復(fù)。對(duì)于其他坡比緩于1∶2的一般土質(zhì)、土石邊坡，采用客土植生、植灌草方式恢復(fù)生態(tài)。植物配置以灌草為主，植物物種主要選擇砂生槐、紫穗槐、云南沙棘、固沙草、蒿草、紫花苜蓿等。

棄土棄渣堆墊面，以土石混合為主，立地條件一般，考慮其場(chǎng)地的立地條件和氣候等特殊情況，堆渣坡面若直接覆土綠化，坡面保土保水性能差，因此對(duì)堆渣坡面擬實(shí)施框格護(hù)坡后植灌草綠化?？蚋褡o(hù)坡可分散坡面徑流，提高邊坡的粗糙系數(shù)，降低坡面徑流流速，減輕徑流對(duì)坡面的沖刷程度，同時(shí)可提高框格內(nèi)所覆表土的穩(wěn)定性，利于邊坡植物措施的實(shí)施。堆渣頂面栽植喬灌草綠化。植物種主要選擇銀白楊、深山柏、高山櫟、砂生槐、固沙草、蒿草等。

施工硬化地表，立地條件差，首要工作為破碎硬化地表，改良土壤基層，進(jìn)行土地整治，之后考慮覆土，栽植喬灌木綠化。植物物種主要選擇藏青楊、沙棘、水曲柳、深山柏、杜鵑、高山櫟、固沙草、蒿草等。

一般施工占?jí)杭皵_動(dòng)面，場(chǎng)地立地條件相對(duì)較好，簡(jiǎn)單進(jìn)行場(chǎng)地整治后即可予以恢復(fù)，主要采用栽植喬灌草的方式予以直接綠化。植物物種主要選擇藏青楊、沙棘、水曲柳、深山柏、杜鵑、高山櫟、固沙草、蒿草等。

各類施工擾動(dòng)區(qū)生態(tài)修復(fù)措施及植物配置[5]初擬情況見表2。

表2 各類施工擾動(dòng)區(qū)生態(tài)修復(fù)措施及植物配置情況

施工擾動(dòng)區(qū)可選擇的主要植物物種的生物學(xué)特性詳見表3。

表3 主要植物種生物學(xué)特性

5 專項(xiàng)課題研究思路

考慮到高寒高海拔地區(qū)生態(tài)脆弱，氣候條件特殊，生態(tài)修復(fù)較為困難，加之水電站建設(shè)周期長(zhǎng)，因此可根據(jù)施工擾動(dòng)區(qū)的生態(tài)修復(fù)思路，進(jìn)行高寒高海拔地區(qū)水電站工程施工擾動(dòng)區(qū)植被生態(tài)修復(fù)課題研究。可按5種擾動(dòng)面情況，配置相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，主要研究?jī)?nèi)容包括擾動(dòng)類型劃分及植被恢復(fù)生態(tài)主導(dǎo)因子研究，植被恢復(fù)先鋒物種、優(yōu)勢(shì)物種篩選，植被恢復(fù)鄉(xiāng)土物種快繁技術(shù)研究，保水保肥技術(shù)研究等，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)包括邊坡(巖質(zhì)、土石質(zhì))植被恢復(fù)小區(qū)、棄渣場(chǎng)(棄土棄渣堆墊面)植被恢復(fù)試驗(yàn)小區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)(施工硬化地表、一般施工擾動(dòng)面)植被恢復(fù)小區(qū)等。

課題初擬研究時(shí)間為3年，擬通過對(duì)工程建設(shè)區(qū)特有氣候條件、植被特征及開發(fā)建設(shè)擾動(dòng)區(qū)特征的研究，開發(fā)出技術(shù)可行、成本相對(duì)較低的水電站工程施工擾動(dòng)破壞區(qū)植被恢復(fù)技術(shù)體系，探索區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展的途徑，達(dá)到工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一，以有效節(jié)省工程投資，緩解高寒高海拔地區(qū)水電開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)保護(hù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

6 結(jié) 論

目前我國(guó)雅魯藏布江的水電開發(fā)已逐步開展，如何在高寒高海拔地區(qū)水電站施工擾動(dòng)區(qū)做好開發(fā)中的保護(hù)和恢復(fù)工作，是一個(gè)技術(shù)難題。

本研究通過對(duì)水電站各施工擾動(dòng)區(qū)的施工特點(diǎn)、擾動(dòng)情況及其立地條件的分析，進(jìn)行了擾動(dòng)破壞面及其問題處理的歸類，結(jié)合區(qū)域環(huán)境特點(diǎn)和當(dāng)?shù)氐闹参镂锓N調(diào)查，提出了各擾動(dòng)破壞區(qū)相應(yīng)的恢復(fù)技術(shù)及其物種選擇。另外，提出了各施工擾動(dòng)區(qū)的恢復(fù)思路、物種選擇等想法，初擬進(jìn)行課題研究。擬通過現(xiàn)場(chǎng)的小區(qū)試驗(yàn)，提取相關(guān)參數(shù)，開發(fā)出技術(shù)可行、成本相對(duì)較低的水電工程施工擾動(dòng)破壞區(qū)植被恢復(fù)技術(shù)體系，對(duì)更深入的課題研究也提出了相應(yīng)思路。

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S157.2

A

1000-0941(2018)01-0036-04

應(yīng)豐(1980—)，男，浙江杭州市人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事水土保持及生態(tài)治理咨詢、設(shè)計(jì)工作。

2017-04-16

(責(zé)任編輯 徐素霞)