生態(tài)學(xué)理念在水土保持工程中的應(yīng)用探討★

王志強 向華浩 姚 軍 李林熙

(1.湖南芷蘭生態(tài)環(huán)境建設(shè)有限公司，湖南 長沙 410000；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南 長沙 410000)

風(fēng)能為可再生清潔能源，因而在我國能源結(jié)構(gòu)中越來越受到重視,但在風(fēng)電場工程建設(shè)過程中,會造成大量的挖填邊坡，且棄渣的堆放會形成一定量的掛渣邊坡，會導(dǎo)致項目區(qū)的水土流失，對項目區(qū)周邊的水系、農(nóng)田、居民點和生態(tài)環(huán)境造成影響。因此，對場地進(jìn)行水土保持工程和種植植物，以達(dá)到防止水土流失，恢復(fù)植物群落，使景觀與周邊相融的目標(biāo)。對于風(fēng)電場的水土保持和生態(tài)恢復(fù)，有一定的研究，主要集中于通過植物種植和工程措施有機結(jié)合的研究[1-5]，而如何應(yīng)用生態(tài)學(xué)理念指導(dǎo)風(fēng)電場的生態(tài)恢復(fù)還缺少較系統(tǒng)的研究。本文通過對生態(tài)學(xué)理念的梳理，提出了生態(tài)學(xué)理念在風(fēng)電場生態(tài)恢復(fù)中的應(yīng)用，并將理論應(yīng)用于中廣核湖南桃江邱家侖50 MW水土保持工程項目，為以后風(fēng)電場的生態(tài)恢復(fù)提供借鑒和指導(dǎo)。

1 生態(tài)學(xué)理念的核心

沒有人類的干預(yù)，自然環(huán)境遵循其發(fā)生發(fā)展規(guī)律，逐漸良性發(fā)展。由于有人類的干預(yù)，導(dǎo)致了環(huán)境受到破壞，導(dǎo)致了生態(tài)學(xué)科的形成。

生態(tài)學(xué)理念的核心就是在保護(hù)現(xiàn)有環(huán)境穩(wěn)定的前提下，以最小的成本獲得最大的收益。也就是保證環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的條件下，從環(huán)境中獲得最大的資源。要做到這一點，需要協(xié)調(diào)好人與環(huán)境，環(huán)境中生物與環(huán)境，環(huán)境中生物與生物間的關(guān)系。因而生態(tài)學(xué)理念在各種工程應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)是從系統(tǒng)地角度進(jìn)行考慮、設(shè)計和施工，以減少對環(huán)境的破壞和影響，使人與自然共生共處[6]。

2 生態(tài)學(xué)理念在水土保持工程中的應(yīng)用

2.1 在地形處理中的應(yīng)用

水土保持工程項目建設(shè)過程中原有的地貌在占用土地、開挖坡面、整修便道、機械碾壓等活動中遭到破壞。自然侵蝕下的地表和原有的水文網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),在其開挖、回填、碾壓等建設(shè)活動中遭到擾亂和破壞。同時施工造成裸地面積增加，擾動了原土層和巖層，破壞了土壤表層結(jié)構(gòu)。在生態(tài)學(xué)理念的指導(dǎo)下，地形處理過程中在保證地形穩(wěn)定的前提下應(yīng)當(dāng)盡量少的對原有地貌進(jìn)行破壞，減少土方、巖石的挖與填，不僅能加快施工速度，同時能有效降低工程造價[7]。

2.2 在植物種類選擇中的應(yīng)用

生態(tài)學(xué)理念在指導(dǎo)水土保持工程中植物的選擇時應(yīng)重點考慮植物對于土壤的固定和對水的吸收。在植物種類的選擇上重點考慮速生的鄉(xiāng)土植物。除此之外，應(yīng)當(dāng)根據(jù)邊坡的土壤條件，優(yōu)先考慮耐干旱耐瘠薄，根系發(fā)達(dá)，病蟲害少，具有根瘤和生態(tài)效益高的植物種類，同時兼顧考慮植物的經(jīng)濟(jì)效益。此外，根據(jù)場地特點和周邊的植物景觀特色，可以考慮觀賞性的植物種類，特別是季相變化明顯的植物種類。因此，植物選擇時應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒌匦?、?jīng)濟(jì)等因素，科學(xué)選擇出最好的不同種類[8]。

2.3 在植物群落構(gòu)建中的應(yīng)用

生態(tài)學(xué)理念指導(dǎo)水土保持工程中構(gòu)建植物群落時，應(yīng)著重考慮各種植物種類的生態(tài)位特征，盡量滿足各種植物所需要的生態(tài)位，避免各類植物的競爭，同時綜合考慮短期和長期群落結(jié)構(gòu)的變化。實際的植物配置時，根據(jù)生態(tài)位理論實行喬、灌、草及濕生植物的合理搭配，并且選擇優(yōu)勢度較高的植物種類，使植物景觀與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境相溶，發(fā)揮出最佳的生態(tài)效益，從而促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。

2.4 在景觀設(shè)計中的應(yīng)用

生態(tài)學(xué)理念指導(dǎo)水土保持工程景觀設(shè)計時，應(yīng)以自然植物群落景觀為主，但是可以依據(jù)具體的環(huán)境、周邊的植物群落、交通條件構(gòu)建特色的植物群落景觀，體現(xiàn)當(dāng)?shù)氐闹参锞坝^特色。設(shè)計的過程就是將這些帶有場所特征的自然因素結(jié)合在設(shè)計之中，從而維護(hù)場所的健康[9]。作為設(shè)計者應(yīng)盡量保留原場所的自然特征，這是對自然的內(nèi)在價值的認(rèn)識和尊重，既能在一定程度上降低投資成本，又能避免為了過分追求形式的美感，對原有的生態(tài)系統(tǒng)造成無法彌補的破壞[10]。

2.5 在成本控制中的應(yīng)用

生態(tài)學(xué)理念在指導(dǎo)水土保持工程成本控制時，應(yīng)當(dāng)以最小成本獲得最好的效果，包括幾個方面：一是盡量減少挖填以降低成本；二是植物選擇抗性強的種類以減少后續(xù)的養(yǎng)護(hù)；三是科學(xué)合理利用開工前的各種資源，如表土、處理的植被等；四是合理利用當(dāng)?shù)氐统杀镜馁Y源，如廢棄的各種農(nóng)用資源改良土壤；五是合理利用植物，加速植被的恢復(fù)，如利用速生的藤本迅速覆蓋陡坡，降低工程成本；六是合理使用低成本高效的新型材料降低成本，如新型保水劑可以增強植物的成活，新的藤本植物攀爬系統(tǒng)等，均有利于降低成本。

3 生態(tài)學(xué)理念在中廣核湖南桃江邱家侖50 MW水土保持工程的應(yīng)用

3.1 項目區(qū)概況

邱家侖風(fēng)電場工程位于湖南省桃江縣南部邱家侖境內(nèi)的山頂(脊)上，區(qū)域內(nèi)地貌主要特征是以山地為主，丘崗盆地相間。地勢總體上西南高，東北低，水系呈樹枝狀，自西北向東南輻射。風(fēng)機沿著北東向條形山脊上布置，地形坡度一般為20°～35°，局部呈陡崖，無滑坡、泥石流、地陷、溶洞等嚴(yán)重不良地質(zhì)體。山頂(脊)地面高程為400 m～760 m，地形起伏較大，山體較為單薄。谷底高程為180 m～320 m，相對高差90 m～340 m；山坡上主要為灌木、竹林。坡腳處分布有耕地和水田，零星分布有民房及水庫(克讓沖水庫)。土壤類型主要為黃土、黃壤土、殘坡積土，呈淺黃色、黃紅色或黃褐色，以壤土為主，沙壤土次之，土壤可蝕性較強。

項目區(qū)屬亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤氣候，氣候溫和，四季分明。冬春兩季，受蒙古高壓控制，盛行偏北的大陸季風(fēng)，多冷空氣活動；夏秋兩季，受西太平洋副熱帶高壓和印度低壓控制，盛行偏南風(fēng)的熱帶海洋性濕潤季風(fēng)。山地廣闊，生物資源豐富，高程500 m～800 m處主要是常綠與陽性落葉闊葉混交林、人工杉木林、杉松和闊葉樹混交林，高程500 m以下主要是馬尾松林、人工杉木林、油茶林以及常綠落闊葉林交混群等。項目區(qū)區(qū)位見圖1。

3.2 水土流失狀況

風(fēng)電機組區(qū)風(fēng)機平臺擋護(hù)措施不完善，截排水措施不完善，局部水土流失較嚴(yán)重；交通道路區(qū)挖填邊坡呈裸露狀態(tài)，截排水溝不完善，無沉沙措施，水土流失較嚴(yán)重;集電線路區(qū)，棄渣場區(qū)，升壓站區(qū)未采取有效水土保持措施(見圖2)。

3.3 生態(tài)學(xué)理論在工程中的應(yīng)用

3.3.1在地形處理中的應(yīng)用

在工程設(shè)計施工中，尊重自然，嚴(yán)格控制工程的占地，在工程施工過程中，充分尊重地域自然地理特征，利用當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的自我更新能力，盡量減少對原有土地的干擾破壞，在開挖邊坡的施工中，現(xiàn)場查勘得知，道路沿線邊坡大多為巖質(zhì)邊坡，多呈弱～中風(fēng)化，只針對現(xiàn)狀邊坡采取修整、清除風(fēng)化物，不再采取消坡卸載措施。已被雨水沖毀區(qū)域，采用土石料回填，與現(xiàn)狀邊坡保持平整，邊坡風(fēng)化物清除厚度小于0.5 m。其次是保護(hù)表土，例如集電線路區(qū)施工周期短，采用逐個桿塔、分段施工，對施工區(qū)內(nèi)表土進(jìn)行剝離，對道路開挖區(qū)和回填區(qū)的表層土予以保存，施工生產(chǎn)區(qū)地勢平坦，則在場地平整前采取表層土保存措施(如圖3所示)。

3.3.2在植物種類選擇中的應(yīng)用

植物種類選擇應(yīng)注重以下幾點：一是優(yōu)先選擇樹形、葉形、高度適合的喬灌木和不同季節(jié)的花木以及草坪植物；二是喬灌木樹種選擇了樹形優(yōu)美并具有較強抗旱、抗低溫、抗風(fēng)能力的樹種，例如濕地松、杉木、錦繡杜鵑；三是植物草種選擇耐寒、抗污染、耐踐踏、耐貧瘠的草種，它們具有改良土壤理化性狀能力，具有較強的水土保持作用，優(yōu)先選用鄉(xiāng)土草種，以保證成活率，例如：撒播草籽采用白三葉、黑麥草、波斯菊、大花金雞菊、黃花槐。而邊坡綠化選擇葛藤、凌宵，常春油麻藤等易生長又具有美觀性的藤本；四是考慮植物多樣性，選擇時盡量考慮不同類型植物的多樣(見表1)。

表1 植物應(yīng)用表

3.3.3在植物群落構(gòu)建中的應(yīng)用

在植物群落構(gòu)建時，重點考慮以下幾點：1)在滿足水土保持和區(qū)域綠化等基礎(chǔ)性要求的基礎(chǔ)上考慮采用多種樹、草種進(jìn)行群體配置；2)合理搭配構(gòu)建復(fù)層植物群落，并解決好種間關(guān)系，確保植物群體的健康生長與穩(wěn)定，并保護(hù)各種類型以及多種演替階段的生態(tài)系統(tǒng)。

例如下邊坡及路基超寬處種植濕地松或榿木，增強中后期固坡效果，構(gòu)建群落上層，增加落葉生物量。針對塊石、碎石含量較多的掛渣邊坡，階梯狀小平臺內(nèi)覆土種植小灌木、葛藤、油麻藤，恢復(fù)植被。渣場頂部覆土后種植水土保持林，喬木選擇杉木和濕地松，混交，林下撒播冬茅草和高羊茅草種,棄渣場整治完畢，根據(jù)棄渣場堆渣邊坡坡度采取不同的綠化形式，邊坡1∶1.5～1∶2.0之間時，覆土種植喬灌草恢復(fù)植被，喬木選擇杉木、濕地松，灌木選擇金葉女貞、錦繡杜鵑、黃花決明，草本選擇冬茅草、高羊茅(見表2)。邊坡為1∶1.0時，堆渣邊坡采用漿砌石網(wǎng)格梁植草護(hù)坡,撒播冬茅草、高羊茅綠化。工程中植物群落的上中下層既順應(yīng)了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，又營造了良好的景觀效果。

表2 棄渣場堆渣邊坡(坡度1∶1.5～1∶2.0)植物群落

3.3.4在景觀設(shè)計中的應(yīng)用

根據(jù)現(xiàn)場情況，打造“風(fēng)車花?！钡木G化理念，在保水保土的基礎(chǔ)上，道路兩側(cè)、填方邊坡區(qū)域種植波斯菊、大花金雞菊、黃花槐等植物，打造一條花的走廊，做到“風(fēng)車花海，春風(fēng)十里”(見圖4)。

3.3.5在成本控制中的應(yīng)用

一是較多的應(yīng)用了一些價格較低的草種以及鄉(xiāng)土樹種。二是強調(diào)新技術(shù)、新工藝的使用，工程中加入了芷蘭園林三聯(lián)植被恢復(fù)技術(shù)體系，以草灌組配為核心，處置工藝為手段，基質(zhì)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)該區(qū)域植被良好長期的生長。在邊坡綠化上采用先進(jìn)的掛網(wǎng)噴播，針對碎石、沙土含量較多的掛渣邊坡則采取鋪設(shè)生態(tài)網(wǎng)的形式。新技術(shù)的使用有效降低了成本，不僅滿足生態(tài)效益，也具有經(jīng)濟(jì)效益(如圖5所示)。

4 結(jié)語

水土保持工程中往往會遇到自然環(huán)境受到破壞或者植被較少、水土流失較為嚴(yán)重的情況，因此在水土保持工程中，要以生態(tài)學(xué)理念為指引，在充分保護(hù)自然、尊重自然的前提下對工程進(jìn)行設(shè)計施工。我們應(yīng)該尊重場地原有的地貌條件，因地制宜，保護(hù)表土資源，減少對土地的干擾破壞。其次應(yīng)多選用生態(tài)效益高的鄉(xiāng)土植物，考慮各種植物的合理配植，構(gòu)建復(fù)層植物群落，在滿足水土保持要求的基礎(chǔ)上打造特色景觀。做到三個“同時”，即同時展開工程建設(shè)和生態(tài)建設(shè)、同時擋護(hù)廢土廢渣、同時加強防護(hù)綠化工作。