金巧蘭，張 彬

（1.河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州 450000；2.黃河水利科學(xué)研究院，河南鄭州 450003）

水利水電工程是我國重點的民生及經(jīng)濟建設(shè)工程，對推動國民經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展具有重要的支撐作用，但同時帶來了諸多生態(tài)環(huán)境破壞問題。土方開挖、填筑等形成的大面積工程區(qū)裸露邊坡不僅破壞了原生生境，也極易在自然侵蝕作用下誘發(fā)一系列自然災(zāi)害，造成嚴重的安全隱患[1-2]。正確處理好水利資源開發(fā)和生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，實現(xiàn)工程區(qū)綠水青山，消除邊坡安全隱患是目前應(yīng)解決的關(guān)鍵問題。

近10 年來，以植被自然恢復(fù)為核心的生態(tài)治理技術(shù)日漸成熟，主要有客土噴播技術(shù)、三維植被網(wǎng)噴播技術(shù)、植生袋技術(shù)等，在水利工程邊坡治理中發(fā)揮了很大作用[3-7]。其中，固結(jié)植生生態(tài)治理技術(shù)是黃河水利科學(xué)研究院在吸收客土噴播施工機械化程度高、簡便快捷等優(yōu)點的基礎(chǔ)上，通過材料創(chuàng)新研發(fā)與核心機理突破形成的新型生態(tài)治理技術(shù)，具有無需客土覆蓋即可改良原生土壤功能性狀，提升基體生產(chǎn)力，促進植被生長的顯著特征。本文結(jié)合陜西省咸陽市長武縣亭口鎮(zhèn)內(nèi)亭口水庫反調(diào)節(jié)蓄水工程開挖邊坡生態(tài)恢復(fù)工作，探討了固結(jié)植生生態(tài)治理技術(shù)應(yīng)用于高陡黃土邊坡的施工工藝流程，明確了技術(shù)實施質(zhì)量控制要點及注意事項，并對工程實施效果進行了簡要分析。

1 工程概況

亭口水庫反調(diào)節(jié)蓄水工程位于亭口水庫反調(diào)節(jié)庫區(qū)，開挖邊坡分散分布于庫區(qū)進山道路，坡面基體為濕陷性黃土，未設(shè)混凝土拱格梁。施工區(qū)域邊坡坡度（1 ∶0.75）～（1 ∶0.85），高3～55 m，每 2～12 m 高設(shè)一馬道，寬1～8 m。黃土邊坡板結(jié)嚴重，坡面陡峭，陽坡蒸發(fā)量大，開挖邊坡分散，均不臨近道路，施工養(yǎng)護不便。

2 固結(jié)植生技術(shù)施工工藝

2.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 施工工藝流程圖

2.2 施工技術(shù)要點

固結(jié)植生噴播主要施工設(shè)備包括液力噴播機1 臺、平板運輸車1 輛、灑水車1 輛。

2.2.1 施工準備

1）結(jié)合當?shù)貙嶋H情況選取合適施工月份，宜選擇在5—8 月，確保噴播工作結(jié)束后氣候條件適宜植被生長，并制訂合理工期計劃，確定主要工期節(jié)點。

2）選定施工材料堆放及拌合區(qū)域，拌料場位置需靠近取水點，施工區(qū)域地面空曠且平整，不宜離噴播作業(yè)區(qū)域過遠，施工區(qū)域至拌料場道路應(yīng)通暢平坦。

3）依據(jù)施工技術(shù)方案及相關(guān)標準劃分邊坡施工作業(yè)單元，并合理制定機噴作業(yè)路線，減少噴播設(shè)備冗余行進路程，并確保噴播無死角，效率高。

2.2.2 坡面清理

自上而下清除邊坡表面松散的不穩(wěn)定石塊、垃圾及有害物質(zhì)，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)浮塵、滑坡、大塊石滾落等情況，清理過程中發(fā)現(xiàn)大面積空洞時應(yīng)用黃土進行填平并擊實。處理后的坡面應(yīng)能滿足施工要求，保證機噴作業(yè)時坡面能順利掛漿。

2.2.3 草種設(shè)計

在建植草種選取時要以生態(tài)學(xué)基本原理為依托，盡量選擇根系發(fā)達、生長迅速、抗逆性強、經(jīng)濟合理的鄉(xiāng)土植物，植物配置時應(yīng)滿足統(tǒng)一規(guī)劃，整體布局，將先鋒植物、中期植物和長期植物合理搭配，可加快邊坡植被恢復(fù)和正向演替速度。同時要突出地域特色，因地制宜，必要時可兼顧景觀效應(yīng)。

2.2.4 材料配制

固結(jié)植生生態(tài)治理技術(shù)主要材料包括固結(jié)植生生態(tài)復(fù)合材料、高摩爾比脲甲醛緩釋肥、混播草種、噴播土、水。

1）固結(jié)植生生態(tài)復(fù)合材料可通過下滲作用對土壤顆粒進行包裹—聯(lián)結(jié)—固化，形成團粒結(jié)構(gòu)，使土壤顆粒具有黏聚性和保水性，改良黃土邊坡土壤理化性狀，本次施工設(shè)計用量為0.02 kg·m-2。

2）高摩爾比脲甲醛緩釋肥可結(jié)合土壤基況及改良目標要求自主調(diào)控肥效緩釋參數(shù)，為草種生長提供充足持續(xù)的養(yǎng)分，持續(xù)提高土壤生產(chǎn)力，本次施工設(shè)計用量為0.15 kg·m-2。

3）混播草種選用高羊茅、披堿草、黑麥草、冰草和草木樨5 種植物。本次施工設(shè)計混播比例約為2 ∶1 ∶1 ∶1 ∶1，用量為25～30 g·m-2。在噴播作業(yè)前，宜對草種進行泡水預(yù)處理，以結(jié)束草種的休眠期。

4）噴播土的主要作用是輸送草種和提高工程區(qū)邊坡表土含泥量，在邊坡噴播過程中不形成有效厚度，一般選用酸堿度適中的表層黏土和粉土，施用前應(yīng)剔除大塊碎石等雜物。

5）水，可就近選擇水源。

2.2.5 材料拌和及機械噴播

由于黃土邊坡土質(zhì)板結(jié)嚴重，含泥量低，較為貧瘠，故在噴播時采用雙層噴播設(shè)計?；鶎佑枚康墓探Y(jié)植生生態(tài)復(fù)合材料與水噴灑至坡體，提高黃土邊坡基質(zhì)的理化性能，提高土壤黏聚性和保水性；表層則是將上述材料按設(shè)計用量順序投放至液力噴播機料倉進行攪拌，保證草種等材料混合均勻，無離析現(xiàn)象，即可開始噴播作業(yè)。噴播時，噴口應(yīng)與噴面呈10°～45°夾角，噴口沿螺旋型軌跡運動，凹凸部位及死角應(yīng)噴播充分。噴播時應(yīng)保證設(shè)備輸出壓力持續(xù)穩(wěn)定，當水平輸送距離增長或垂直輸送高度增加時可進行引管操作。

2.2.6 養(yǎng)護管理

噴播工作結(jié)束后，應(yīng)在種子萌發(fā)期內(nèi)加強水肥管理，在灑水時應(yīng)盡量使用水霧覆蓋邊坡噴播區(qū)域，避免水流直接沖擊坡面，導(dǎo)致植生層脫落。同時，應(yīng)制訂區(qū)域性、靈活性的澆水養(yǎng)護計劃，并結(jié)合天氣情況及土壤墑情實時調(diào)整灑水用量及頻次。如遇長期高溫干旱等極端天氣，可調(diào)整為夜間養(yǎng)護，降低水分蒸發(fā)量。

3 質(zhì)量控制

3.1 草種萌發(fā)試驗

建植草種質(zhì)量是決定噴播效果的前提條件。在噴播前，可采集現(xiàn)場土樣為基土，模擬固結(jié)植生技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)場條件，進行室內(nèi)擬種試驗。定期澆水并觀察記錄，測試種子發(fā)芽率，以確定黃土邊坡土質(zhì)對植被發(fā)芽率的影響及生態(tài)基材對該土質(zhì)的適用性。

3.2 噴播中試試驗

材料拌和濃度是影響噴播效果的重要因素，漿液濃度過大則噴播霧化效果較差，作用坡面后基材易滾落，掛漿效果不明顯；漿液濃度過小雖霧化效果良好，但難以有效附著在黃土板結(jié)邊坡，易流淌。因此，在開展正式噴播工作前，應(yīng)進行噴播中試試驗，如圖2 所示。通過調(diào)整噴播土用量改變材料漿液濃度，并利用泥漿比重計進行稱量，當噴播漿液滿足霧化程度高、噴射至坡面時無滾落、無流淌、無結(jié)塊，且基材覆蓋坡面均勻、草種粘接密度均勻時即可確定為正式噴播施工漿液濃度，本次黃土邊坡施工漿液濃度為1.55 g·cm-3，具體見表1。

表1 噴播材料漿液比重試驗參數(shù)表

圖2 噴播中試試驗

3.3 植被生長情況監(jiān)測

定期定點巡查是維持噴播效果的重要保障，巡查工作不可松懈。巡查時可根據(jù)作業(yè)單元、施工進度及養(yǎng)護情況，制訂分區(qū)巡查計劃。做好巡查記錄工作并拍攝影像資料，對發(fā)芽率低、成苗情況差的區(qū)域應(yīng)做好標記并持續(xù)重點關(guān)注。如有長時間未發(fā)芽區(qū)域，著重養(yǎng)護補肥或根據(jù)情況進行補栽處理。

4 工程應(yīng)用效果分析

亭口水庫反調(diào)節(jié)蓄水工程開挖邊坡生態(tài)恢復(fù)工作于2020 年5 月開始實施，2021 年8 月結(jié)束。在噴播施工期間，先鋒植被黑麥草生長迅速，植被整體長勢良好。次年后，部分先鋒植物開始退化，植被群落以高羊茅、冰草及披堿草等中長期植物為主，覆蓋率90%以上，實施效果較好。

5 結(jié)語

通過亭口水庫反調(diào)節(jié)蓄水工程開挖邊坡的應(yīng)用取得的良好效果，可進一步論證固結(jié)植生技術(shù)在西北內(nèi)陸垂直氣候條件下黃土邊坡的適用性和可靠性，可有效解決該地區(qū)的邊坡植被恢復(fù)難題。

通過凝練、總結(jié)固結(jié)植生生態(tài)治理技術(shù)的施工工序流程，進一步形成科學(xué)合理的設(shè)計、施工管理辦法，將有助于固結(jié)植生生態(tài)治理技術(shù)的市場推廣，推動我國生態(tài)治理相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。