水利水电工程建设中生态植物修复技术应用.doc

水利水电工程建设中生态植物修复技术应用彭凤琼1 冯子元2 （ 1.广西南宁水利电力设计院 广西 南宁 530001；2.广州市香根草业科技有限公司 广东 广州 510665）摘 要 随着我国水土保持法的实施和“生态环境”要求的提高，各类工程建设中采用“生态植物修复技术”方案治理挖填边坡的概率越来越大。但是，由于跨专业、无规范化标准的原因，使得在具体方案的选择上受到较大限制，造成大量人、财、物的浪费和重复建设。笔者通过多年的研究和实践应用，力求在方案的选择和成本与功能的对比上，提出一些建议以供参考。关键词 边坡治理；生态植物；香根草技术；功能与造价；质量标准；水利水电工程1 引言随着社会经济的发展，各种水利水电工程建设已不仅仅只是考虑投资的经济效益和绿色景观的社会效益，更需要考虑水土保持的生态环境效益。而南方丘陵地区因工程建设所挖填的边坡比例较大，原始植被遭到破坏，而使雨水的侵蚀加重，建坝泄洪产生波浪冲刷两岸造成河岸淘刷，因而常导致原本稳定的边坡变得极不稳定，很容易形成新的滑坡与塌方事故。由此，尽快恢复生态环境、加强水土保持、防治滑坡与塌方，已成为工程建设中一个重要的环节。目前，生态技术已成为水利水电工程建设中一项新兴的应用边缘学科得到高度重视。但由于“生态植物修复技术”的跨专业、跨学科因素，在许多设计中对其应用的选择有一定程度的失误，因而出现更多的重复投资，导致预算误差过大，给后期的养护管理带来较多的麻烦和维护费用。为此，笔者从植物学的角度介绍“生态植物修复技术”中的几种不同方案，以供规划设计者选择利用。2 “生态植物修复技术”的概念“生态植物修复技术”指的是在工程建设中采用相关的生态植物（如不同的乔、灌、草、藤等），在特定环境条件下混合配置后，对开挖或填方所形成的边坡进行植被恢复的一种综合技术应用方案，它包含了绿化景观、固土保水、防止浅层滑坡和塌方等生态环境保护的基本内容。3 “生态植物修复技术”的种类在南方地区的工程建设中，可供选择的“生态植物修复技术”方案大体有“普通绿化”、“普通喷播”、“挂网喷播”和“香根草技术”等几种，以下分别介绍其内容和特点。3.1 普通绿化（铺贴草皮）普通绿化指在相对平缓和规整的土质边坡上铺贴草皮，使之快速达到绿色景观的一种绿化技术方案。其适用于土质边坡稳定、平缓、规整，土壤营养成分中等水平，无特殊要求的普通绿化带。如工区中的办公与生活小区、工区道路的土质下边坡等地方。普通绿化主要材料为冷季型草坪或暖季型草坪，如西南地区的混合型草坪草、南方地区的台湾草、马尼拉草等。普通绿化具有如下特点和缺点：特点：施工方法简单、快速；成坪时间快、景观效果明显；工程造价成本低，单位造价约为612元/m2。缺点：固土保水能力低，容易被雨水冲走；铺贴时与土壤接触不紧密，易干枯死亡；在坡度较大或岩石较多的地方不能使用。3.2 普通喷播普通喷播指在不易铺贴草皮、有一定坡度比或强风化岩石地区，采用草种、粘合剂、营养液、纤维质等物质混合后喷播植草的一种技术方案。其适用于土质边坡稳定、有一定坡度、但不规则，土壤和强风化岩石成分较多，土质营养成分要求不高。如工区道路两则未经平整的普通边坡等地方。普通喷播主要材料为冷季型草种或暖季型草种（如黑麦草、早熟禾、高羊茅、百幕大草、百喜草、弯叶画眉草等）、粘合剂、纤维质、保水剂及营养液等。普通绿化具有如下特点和缺点：特点：施工工艺简单、对施工区土壤的平整要求不高；景观效果整齐、统一；成坪时间快慢和功能可以选择和调整；工程造价成本低，单位造价约为510元/m2。缺点：固土保水能力低，容易形成径流沟和侵蚀；施工者容易偷工减料做假，形成表面现象；因品种选择不当和混合材料不够，后期容易造成水土流失或冲沟。3.3 挂网喷播挂网喷播指在弱风化的岩石地区，且工程面大于70的高陡边坡上采用挂网（土工网、铁丝网等），再将草种、纤维质、营养基质、保水剂等物质混合后高压喷植草坪的一种技术方案。其适用于弱风化岩石边坡、坡度陡峭大于70以上，土壤和营养成分极少。如开挖的岩石边坡等地方。挂网喷播主要材料为铁丝网、土工格、固钉、草种（同普通喷播）、粘合剂、纤维质、保水剂、营养液及泥碳土等。挂网喷播具有如下特点和缺点：特点：施工技术相对较难，工程量较大；解决了普通绿化达不到的施工工艺效果；不受地质条件的限制。缺点：喷播的基质材料厚度较薄，被太阳照晒后容易“崩壳”脱落；喷播的基质材料厚度较厚，重量过大，则挂网容易下掉；工程造价较高、投资较大，单位造价约为60110元/m2。3.4 香根草技术1香根草技术指由香根草与其他根系相对发达的辅助草混合配置后，按正确的规划和设计种植，再通过约60d专业化的养护管理后，很快形成高密度的地上绿篱和地下高强度生物墙体的一种综合应用技术。国内外简称“VGT”（Vetiver Grass Technology）方案。其适用于土质或破碎岩层不稳定边坡，坡度较大介于2070之间，表层土易形成冲沟和侵蚀、容易发生浅层滑坡和塌方的地方。如山区、丘陵地带开挖或填方所形成的上、下高陡边坡。香根草技术主要材料为香根草、百喜草、百幕大草、土壤改良剂、香根草专用肥等。香根草技术具有如下特点和缺点：特点：根系发达、高强，抗拉和抗剪强度分别为75Mpa和25Mpa2，能防止浅层滑坡与塌方；生长速度快、拦截能力强，能减少裸露表土73%的地表径流，拦截98%的泥沙4；极耐水淹（完全淹没120d不会死亡）、固土保水能力强、抗冲刷能力强；叶面具有巨大的“蒸腾”作用，能尽快排除土壤中的饱和水2；无性繁殖特点，不会形成杂草；施工不受季节影响；工程造价适中，比传统浆砌石低，单位造价约为3040元/m2。缺点：地上绿篱较高、缺少草坪的景观效果；不耐阴、不能与乔木套种；只适合黄河以南的地区应用。4 应用“生态植物修复技术”方案的选择4上述几种“生态植物修复技术”方案在水利水电工程建设中的应用具有很强的专业性，因此在方案的选择上有较大的不同。同时，由于这几种方案的选材不同、施工工艺不同，其产生的生态功能效益有着本质上的区别。其中，第一、第二及第三种方案是普通的绿化景观方案，仅具有美观的价值，而第三种方案由于受地质条件的制约，使得其施工工艺相对较难，因而其施工成本远大于第一、第二种方案。第四种方案则是抗滑护坡和水土保持方案，其不仅具备恢复植被和绿色景观的内容，更重要的是具有固土保水和防止浅层滑坡与塌方的功能。在工程建设中下列三点是选择具体方案的基本要素。4.1 地质地形条件选择地质条件良好、地形不复杂、坡度比较平缓、土壤成分较多的地方，通常可选用第一、第二种生态技术方案（铺贴草皮与喷播绿化）；地质条件差、弱风化或未风化岩石多、坡度大于70以上的地方，常采用第三种生态技术方案（挂网喷播）；介于上面两者之间和地质条件不稳定、容易出现浅层滑坡或塌方的地方，则选择第四种生态技术方案香根草技术，以部分替代或完全替代传统的浆砌石挡墙、菱型水泥拱杆或固体喷浆护坡工艺。4.2 生态功能条件选择用于绿化景观时通常选用第一、第二、第三种生态技术方案；用于水土保持时可以选择第二、第四种生态技术方案，其中第二种方案中主要是调整植物品种，选用具有水土保持功能的草种。用于固土护坡效果和防治浅层滑坡与塌方时只能选择第四种生态技术方案“香根草技术”方案，这种方案常用于黄河以南的地区。4.3 工程造价选择前面介绍的几种生态技术方案的工程造价是保质保量的基础价格，它包含了基本的材料、人工、税费和利润成本以及施工难度与设计调整的幅度范围（但未包含植物材料的死亡损耗和远程施工的费用）。因此，可供在工程项目建设中的设计和预算时参考。5 “生态植物修复技术”的质量标准“生态植物修复技术”是近年来在水利水电工程建设中新兴的一项边缘学科技术，至今为止国家或部委还没有相关的工程质量检验标准。这的确为设计单位、业主单位和监理单位在鉴定工程质量方面带来许多困难。为此，笔者就植物学范畴和多年在工程建设中应用“生态植物修复技术”的经验所总结、归纳的广州市香根草业科技有限公司“企业标准”，提供给相关人员参考和借鉴（其中的时间和指标均表示是在春、夏、秋季施工，而冬季施工其指标体现顺延3090d）。5.1 普通绿化施工2030d后，植物返青率达到80%，存活率达到90%；养护管理期结束，植物返青率为90%，存活率为98%； 施工结束覆盖率为98%，养护管理期结束无死亡现象，植物叶片色泽鲜艳亮丽、叶体保满，无枯黄或异色，生长发育茂盛；植物根系要求草皮与土壤完全相贴，无中空现象；养护管理结束后达到绿色景观效果。5.2 普通喷播施工1015d后，种子开始发芽，30d后存活率达到90%，养护管理期结束，存活率为100%（冬季施工混播冷季型草种同理）；养护管理结束后植物覆盖率达到100%，无遗漏现象，草坪生长发育茂盛，整齐有序，叶片色泽均匀，无高低不等的凸凹现象和颜色不同的现象；养护管理结束后达到绿色景观效果，无径流沟和冲沟出现。5.3 挂网喷播植物存活率、植物覆盖率、植物营养状况、植物根系要求与普通喷播相同。挂网材料要求固钉坚实、网体不能松动，营养层厚度不能低于3cm；养护管理结束后达到绿色景观效果，无径流沟和冲沟出现，网体无“崩壳”现象。5.4 香根草技术施工30d后，植物返青率达到70%，存活率达到85%，专业养护管理结束后，植物返青率为90%，存活率为95%；专业养护管理期结束，技术体系内的植物覆盖率平均为80%（主要品种香根草是垂直生长、其功能是护坡），体系内的植物生长发育茂盛，叶色鲜艳、根系发达粗壮，香根草分蘖量多，平均为57个以上，香根草根系平均深度为50cm，叶片高度平均为80cm，体系内百喜草的根系长度平均为25cm，百幕大草的根系平均为30cm。成活后初步具备浅层抗滑护坡的功能，无冲沟和径流沟出现，能抵抗40mm以下降雨量和水流速度为3.0m/s以下的冲刷与浸泡3。6 应用实例比较6.1 广西龙滩水电站的道路护坡1左岸3号公路与右岸2号公路上边坡，左岸3号公路采用“普通喷播”，右岸2号公路采用“香根草技术”。两个方案同时于2002年5月实施，第一次复核时间为2002年7月12日，施工一个月半后，“普通喷播”的3号公路，植被还没有完全成型，覆盖的无纺布材料仍没有取掉；而2号公路的“香根草技术”应用后，“绿篱墙体”雏形已经体现。 应用300d后。“普通喷播”的工程面仍有较多的径流沟出现；而“香根草技术”应用的工程面得到了完整的保护（见图1）。从应用的情况对比来看，“香根草技术”方案在水土保持和防止浅层滑坡与塌方的效果方面明显优于“普通喷播”的方案。 （图1应用的香根草技术）6.2 广西百色水利枢纽工程的河堤保护3 在业主前方营地右江河堤，原有方案为123132m高程采用浆砌石，132139m高程采用马尼拉草皮铺贴（普通绿化），由于边坡比大而无法铺贴， 经方案修改后改为123132m高程采用“香根草技术”方案，132139m高程采用百幕大草喷播。 该项目于2002年6月实施，施工100d后观测，两种方案的植物生长发育良好，完全达到了设计的要求。喷播的百幕大草完全覆盖了斜坡面，经过当年雨季考验，未出现水土流失和径流沟现象；而“香根草技术”在应用后则经受了三次河水上涨的淹没浸泡和冲刷考验，特别是经受了2002年8月16日到17日平均水流速度为2.57m/s的强力冲刷。事实证明：“香根草技术”方案对河堤的防冲护岸具有特别重要的生态意义。7 结束语从“生态植物修复技术”的分类和应用效果的对比来看，不同的方案具有不同的效果和意义，而由于其生物性和学科边缘的交叉性，使得该技术在水利水电工程建设中的应用，具有一定程度的风险，如果方案选择不当，必然会导致应用效果适得其反。因此，值得设计者重视的是“功能选择”才是方案选择的首要条件；而业主单位重视的应该是施工队伍的选择；监理单位重视的则是质量标准鉴定。只有三者有机结合，才能使“生态植物修复技术”方案的应用达到科学、合理、经济、实用的目的。也才能使整个工程建设达到降低投资、提高功效、实现生态环境的可持续发展的战略思想。参考文献1 冯子元，香根草技术在龙滩水电站道路边坡上的应用J。广西水利水电， 2003年第一期，2831页.2 Diti Hengchaovanich, Vetiver Grass for Slope Stabilizat