水庫大壩壩后生態(tài)護(hù)坡植被恢復(fù)設(shè)計(jì)初探

寧 楊，阮 正，向 晶

(1.貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550002；2.貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550081)

1 項(xiàng)目概況

貴州省青龍堡水庫位于貴州省遵義市綏陽縣蒲場(chǎng)鎮(zhèn)老水坪，公路已通到壩址附近，距循環(huán)工業(yè)園區(qū)平均距離9 km，距綏陽縣城23 km。洛水河是烏江二級(jí)支流(一級(jí)為湘江)洛安江左岸的一個(gè)分支，壩址以上集水面積22.2 km2，主河道河道長(zhǎng)9.43 km，主河道比降38.9‰。工程任務(wù)為向綏陽縣煤電化循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)供水，由水庫樞紐工程和供水工程組成。大壩采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程969.1 m，最大壩高73.0 m，壩頂長(zhǎng)210.0 m。水庫校核洪水位967.7 m，總庫容741萬m3，正常蓄水位為965.0 m，相應(yīng)庫容為669萬m3，最大壩高73.0 m，總供水量817萬t/a，下放環(huán)境用水140萬t/a。工程等別為Ⅳ等，工程規(guī)模屬小(1)型。工程為新建項(xiàng)目，主要由水源工程區(qū)，輸水工程區(qū)，施工生產(chǎn)生活區(qū)、道路工程區(qū)、料場(chǎng)區(qū)、渣場(chǎng)區(qū)、專項(xiàng)設(shè)施遷建區(qū)和水庫淹沒區(qū)八部分組成。工程總投資為26 426萬元。

2 總體策劃

設(shè)計(jì)運(yùn)用無人機(jī)對(duì)綏陽縣青龍堡水庫樞紐區(qū)進(jìn)行航測(cè)，建立三維模型，在此基礎(chǔ)上開展內(nèi)業(yè)工作，并結(jié)合其它項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用先進(jìn)的生態(tài)治理技術(shù)，對(duì)該工程進(jìn)行水土保持與生態(tài)景觀策劃[1-3]。提出如下方案：

(1)將大壩壩后干砌石護(hù)坡變更為生態(tài)護(hù)坡。

(2)對(duì)大壩下游兩岸進(jìn)行邊坡生態(tài)修復(fù)，快速恢復(fù)植被。

(3)修整河岸，用柔性材料結(jié)合植被恢復(fù)，建設(shè)生態(tài)護(hù)岸。

(4)將施工營(yíng)地和施工擾動(dòng)區(qū)域改造為生態(tài)綠地，適當(dāng)布置人行步道，點(diǎn)綴景觀小品，以風(fēng)景園林思路進(jìn)行生態(tài)景觀治理。

3 壩后生態(tài)護(hù)坡方案分析

3.1 技術(shù)方案與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

3.1.1 傳統(tǒng)方式

(1)生態(tài)袋護(hù)坡。優(yōu)點(diǎn)：①施工簡(jiǎn)單、快速。②生態(tài)袋裝土填筑不會(huì)產(chǎn)生水土流失，從種子層發(fā)芽綠化。缺點(diǎn)：①堆壘的植生袋會(huì)發(fā)生沉陷，不平整。若沒有掛網(wǎng)輔助，不能起到聯(lián)合護(hù)坡效果，抗沖刷能力不強(qiáng)。②半成品，表層(種子層)技術(shù)相對(duì)薄弱，對(duì)種子發(fā)芽率、整齊度等各種指標(biāo)不易控制。③種子在生態(tài)袋內(nèi)，表面無土，不方便補(bǔ)播。生態(tài)袋護(hù)坡如圖1所示。

圖1 生態(tài)袋

(2)混凝土框格+覆土+撒播種草。優(yōu)點(diǎn)：①施工簡(jiǎn)單、快速。②造價(jià)低廉。缺點(diǎn)：①覆土施工時(shí)間長(zhǎng)，工程形象不佳。②框格中的覆土松散，附著能力有限，在雨水沖刷下造成水土流失；夯實(shí)又不利于植物生長(zhǎng)。③撒播草種在雨水沖刷下極不均勻，植物生長(zhǎng)效果難以保障?；炷量蚋窳喝鐖D2所示。

圖2 混凝土框格梁

(3)混凝土框格+植生袋。優(yōu)點(diǎn)：①施工簡(jiǎn)單、快速。②生態(tài)袋裝土填筑不會(huì)產(chǎn)生水土流失，土層較厚。缺點(diǎn)：①堆壘的植生袋會(huì)發(fā)生沉陷。植生袋中的植物生長(zhǎng)后，沒有掛網(wǎng)輔助，不能起到聯(lián)合護(hù)坡效果，抗沖刷能力不強(qiáng)。②半成品，表層(種子層)技術(shù)相對(duì)薄弱，對(duì)種子發(fā)芽率、整齊度等各種指標(biāo)不易控制。③種子在生態(tài)袋內(nèi)，表面無土，不方便補(bǔ)播。④造價(jià)高?；炷量蚋?植生袋如圖3所示。

圖3 混凝土框格+植生袋

傳統(tǒng)的三種生態(tài)護(hù)坡方式都存在較多的不足，已不能滿足目前生態(tài)景觀的要求，故提出以下兩種優(yōu)化方案。

3.1.2 優(yōu)化方案

(1)壩面填筑生態(tài)袋+鋪掛柔性防護(hù)網(wǎng)+錨固+安裝水肥一體化系統(tǒng)+厚基質(zhì)噴播。在大壩壩坡填筑生態(tài)袋，鋪掛柔性防護(hù)網(wǎng)并錨固，安裝水肥一體化系統(tǒng)，采用厚基質(zhì)噴播進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡。生態(tài)袋填筑保證了植物生長(zhǎng)的土壤條件，柔性防護(hù)網(wǎng)較強(qiáng)的拉張力確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，厚基質(zhì)噴播種子可快速發(fā)芽，使整個(gè)邊坡迅速綠化。植物生長(zhǎng)后，根系與柔性防護(hù)網(wǎng)可起到聯(lián)合護(hù)坡作用，并能抵抗雨水沖刷，達(dá)到和硬質(zhì)護(hù)坡同樣的效果。設(shè)計(jì)預(yù)算：353.24萬元(綜合單價(jià)：251.02元/m2)，具體如表1所示。

表1 優(yōu)化方案(1)設(shè)計(jì)預(yù)算

優(yōu)點(diǎn)：①可達(dá)到整個(gè)大壩下游面坡綠化；因掛網(wǎng)噴播，坡面較為平整。②生態(tài)袋裝土填筑不會(huì)產(chǎn)生水土流失，土層較厚，能為植物生長(zhǎng)提供土源保障。③堆壘的生態(tài)袋會(huì)發(fā)生沉陷，坡體表面變形，但經(jīng)過鋪掛柔性防護(hù)網(wǎng)并錨固后可起到聯(lián)合護(hù)坡效果，提高平整度和抗沖刷能力。厚基質(zhì)噴播待植物生長(zhǎng)后，根系可與柔性防護(hù)網(wǎng)相結(jié)合。④厚基質(zhì)噴播表層(種子層)技術(shù)較完善，配比可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)靈活調(diào)整，對(duì)種子發(fā)芽率、整齊度等控制性較強(qiáng)。補(bǔ)播方便。⑤采用水肥一體化系統(tǒng)，可達(dá)到長(zhǎng)期綠化效果，運(yùn)行成本降低。缺點(diǎn)：①施工工藝較復(fù)雜。②造價(jià)高。

(2)預(yù)制混凝土框格梁護(hù)坡+填筑編織土袋+鋪掛覆塑格賓網(wǎng)+錨固+安裝水肥一體化系統(tǒng)+厚基質(zhì)噴播。在壩后坡面修建預(yù)制混凝土框格梁護(hù)坡，單個(gè)框格尺寸長(zhǎng)×寬×深=3.0 m×3.0 m×0.4 m，在框格內(nèi)填筑編織土袋、鋪掛覆塑格賓網(wǎng)并錨固，安裝水肥一體化系統(tǒng)，采用厚基質(zhì)噴播進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡。框格梁護(hù)坡確保土袋填筑結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，且坡面更平整，整體視覺效果好，填土袋可保證植物生長(zhǎng)的土壤條件，覆塑格賓網(wǎng)較強(qiáng)的拉張力固定住土袋確保框內(nèi)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，厚基質(zhì)噴播種子可快速發(fā)芽，使整個(gè)邊坡迅速綠化。設(shè)計(jì)預(yù)算：452.97萬元(綜合單價(jià)：321.89元/m2)，具體如表2所示。

表2 優(yōu)化方案(2)設(shè)計(jì)預(yù)算

優(yōu)點(diǎn)：①框格梁生態(tài)護(hù)坡能確保結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，且坡面更平整，整體視覺效果好。②編織土袋具備和生態(tài)袋同樣的優(yōu)點(diǎn)，填筑不會(huì)產(chǎn)生水土流失，土層較厚，能為植物生長(zhǎng)提供土源保障。③在框格內(nèi)使用鋪掛覆塑格賓網(wǎng)和錨桿對(duì)土袋固定，以防止土袋沉降。④噴播種子均勻附著在框格內(nèi)坡面上，植物生長(zhǎng)以后，根系與掛網(wǎng)形成聯(lián)合護(hù)坡，有較強(qiáng)的抗沖刷能力。⑤厚基質(zhì)噴播表層(種子層)技術(shù)較完善，配比可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)靈活調(diào)整，對(duì)種子發(fā)芽率、整齊度等控制性較強(qiáng)。補(bǔ)播方便。⑥采用水肥一體化系統(tǒng)，可達(dá)到長(zhǎng)期綠化效果，運(yùn)行成本降低。缺點(diǎn)：①施工工藝較復(fù)雜。②造價(jià)高。

為維持壩面長(zhǎng)期綠化效果，降低運(yùn)行成本，在方案(1)和方案(2)中均設(shè)置微灌設(shè)施，實(shí)現(xiàn)水肥一體化，造價(jià)增加約10元/m2。兩種方案比選結(jié)果如表3所示，設(shè)計(jì)推薦方案(2)。

表3 壩后生態(tài)護(hù)坡方案對(duì)比表

3.2 植物配置方案比較

(1)植物配置方案一：選擇純冷季型草種組合作為本次植被恢復(fù)的主要品種。建群種為高羊茅，伴生種為紫羊茅和早熟禾，先鋒種為多年生黑麥草。

高羊茅保證了該配方有細(xì)葉、深綠的顯著特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的抗熱、抗旱性和耐踐踏性；早熟禾和紫羊茅保證了該配方具有很強(qiáng)的抗寒性，在高寒山地能安全越冬；多年生黑麥草啟明星使該配方的出苗成坪迅速，有效解決苗期雜草問題。無論是干旱、炎熱的夏季還是寒冷的冬季，其適應(yīng)性都大大增強(qiáng)。

優(yōu)點(diǎn)：①矮生，30 cm以內(nèi)。②整齊，初植時(shí)美觀。③各草種發(fā)芽穩(wěn)定。④常綠。缺點(diǎn)：①抗逆性不強(qiáng)。②需要維護(hù)。③5～8 a可能會(huì)退化。

(2)植物配置方案二：采用矮生型花卉組合。應(yīng)用了領(lǐng)先理念“野花組合”設(shè)計(jì)，在防治水土流失、快速恢復(fù)植被的基礎(chǔ)上，豐富了生物多樣性，防止草坪退化，更增添了項(xiàng)目區(qū)景觀。野花組合配置方案如表4所示。

野花組合具有野生花卉強(qiáng)健的生態(tài)適應(yīng)性和抗逆性。這些“野花”一經(jīng)播種，一年生花卉通常具有很強(qiáng)自播繁衍能力，能保持多年連續(xù)開花不斷，多年生花卉可常年生長(zhǎng)開花。精心制定種子配比的野花組合能達(dá)到花色范圍最廣、開花時(shí)期最長(zhǎng)的目的，可達(dá)到三、四季開花，具有省工省時(shí)、景觀效果好的特點(diǎn)。

表4 野花組合植物配置方案

注：生命周期na為多年生。

結(jié)合項(xiàng)目區(qū)立地條件，反復(fù)比較各種常用“野花”的特性，精心選擇了多種“野花”，花期從2—12月，顏色各異，既能保證播種當(dāng)年和次年的景觀，又能讓第二年、第三年保持開花不斷，種子配比還能用于多年后的補(bǔ)播。

優(yōu)點(diǎn)：①矮生，50 cm以內(nèi)。②較整齊，整齊度不如草種。③一年三個(gè)季度開花，強(qiáng)烈的視覺感官。④抗逆性優(yōu)于草坪。缺點(diǎn)：①冬季視覺感官不佳。②需要多次補(bǔ)播，直至生長(zhǎng)穩(wěn)定。

(3)植物配置方案三：采用矮生型草灌組合。利用抗逆性強(qiáng)的矮生型灌木作為主要建群品種，如表5所示。

優(yōu)點(diǎn)：①一勞永逸，基本免維護(hù)。②抗力性強(qiáng)。缺點(diǎn)：①植被較高，120 cm以內(nèi)。②不整齊。③初期效果緩慢。

經(jīng)三種植物配置方案分析比較，推薦方案(1)(純冷季型草種組合)。

3.3 投資匡算

對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行投資匡算，壩后生態(tài)護(hù)坡優(yōu)化方案(1)設(shè)計(jì)預(yù)算353.24萬元，優(yōu)化方案(2)設(shè)計(jì)預(yù)算452.97萬元。具體列表如表6所示。

表5 草灌組合植物配置方案

表6 壩后生態(tài)護(hù)坡水土保持投資匡算

4 結(jié) 語

本設(shè)計(jì)根據(jù)生態(tài)文明建設(shè)精神，結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際需求，對(duì)青龍堡水庫工程進(jìn)行了水土保持與生態(tài)景觀策劃，將大壩壩后干砌石護(hù)坡變更為生態(tài)護(hù)坡。本文主要對(duì)山區(qū)水庫工程大壩壩后生態(tài)護(hù)坡形式做了分析比較總結(jié)，旨在為類似項(xiàng)目大壩面坡生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)提供選擇和參考，但具體的設(shè)計(jì)和施工仍存在諸多問題，需要不斷更新技術(shù)，恢復(fù)效果也需要得到時(shí)間的驗(yàn)證。