運(yùn)用新型植被種植裝置在高山風(fēng)電邊坡的有效防護(hù)研究

曹亮

（江西中電投新能源發(fā)電有限公司，江西 南昌 330000）

隨著人們對保護(hù)環(huán)境的意識(shí)的提高、國家“雙減”“碳中和”政策的要求和新能源技術(shù)的巨大發(fā)展，人們試圖找到一種能夠大規(guī)模量產(chǎn)的綠色清潔能源，能夠替代傳統(tǒng)石油、煤、天然氣等化石能源。風(fēng)能作為潛力很大的新能源，不僅不會(huì)對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成過分的破壞，而且取之不盡用之不竭，并能夠成規(guī)模地建設(shè)與發(fā)展。并且，我國國土面積廣闊，有充分的地區(qū)來建設(shè)風(fēng)電場。因此，風(fēng)力發(fā)電是我國目前最具商業(yè)前景和建設(shè)規(guī)模的可再生能源發(fā)電方式。

從發(fā)電場的建設(shè)地區(qū)來看，我國風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目主要是以陸上風(fēng)力發(fā)電為主，以及部分海上風(fēng)力發(fā)電。在陸上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目建造中，通常選址在高山風(fēng)口處，在建設(shè)過程中，容易產(chǎn)生許多裸露邊坡，如果不及時(shí)處理，則將會(huì)帶來一系列的環(huán)境問題，如邊坡傾塌、滑坡、水土流失等等一系列問題。而風(fēng)電工程建設(shè)中所形成的邊坡，無法通過自然界自身的力量來恢復(fù)生態(tài)平衡。因此，建設(shè)過程中必須對邊坡采取一定防護(hù)措施，來滿足保護(hù)生態(tài)、消除安全隱患和減少生態(tài)災(zāi)害的需要。

1 研究現(xiàn)狀

針對高山風(fēng)電邊坡的防護(hù)措施中，在風(fēng)電工程中通常采用植被護(hù)坡的方式進(jìn)行護(hù)坡，植被護(hù)坡在實(shí)施操作上具有工藝簡單、工程實(shí)際成本較低的優(yōu)點(diǎn)，也可以在緊急情況下，快速有效地保留水土，進(jìn)行護(hù)坡。此外，植被防護(hù)可以在自然界的恢復(fù)能力下，使邊坡在以后成長的過程中形成一個(gè)整體，有利于穩(wěn)定局部地區(qū)生態(tài)環(huán)境、保證邊坡持續(xù)性的防護(hù)和防止該地區(qū)的生態(tài)破壞和生態(tài)災(zāi)害的發(fā)生。

在我國，植被護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用研究相對較晚。20世紀(jì)90年代以前，在礦山、公路、水利等工程中，植被護(hù)坡一般采用穴播草種、鋪草皮、空心六邊形磚植草等方式。1993年，我國引進(jìn)了植草技術(shù)和巖土材料護(hù)坡技術(shù)。隨后，土木工程行業(yè)創(chuàng)新型的與塑料制品企業(yè)合作，研發(fā)了很多由土工材料而來的產(chǎn)品，如三維植被網(wǎng)、土工格柵、土工網(wǎng)等，并在鐵路、公路、水利等工程的邊坡上應(yīng)用植草技術(shù)進(jìn)行邊坡綠化。自1997年以來，專家對如何防護(hù)巖質(zhì)邊坡的植被開展研究，并且形成了許多知名且可驗(yàn)證的邊坡防護(hù)技術(shù)。我國較為成熟的技術(shù)包括植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)、厚層基材噴播技術(shù)、液壓噴播護(hù)坡技術(shù)、水力噴播護(hù)坡技術(shù)、客土噴播技術(shù)門等。國內(nèi)的植物護(hù)坡應(yīng)用也以這幾種為主。

通過近年來我國植被護(hù)坡技術(shù)的發(fā)展，能夠清晰地看到，盡管我國在植被護(hù)坡應(yīng)用方面的研究較晚，但是發(fā)展迅猛。我國在植被護(hù)坡草種資源的篩選和配置、種植機(jī)械等方面取得一大批成果、專利和產(chǎn)品，同時(shí)，也培養(yǎng)出了一支研究開發(fā)隊(duì)伍和一批專業(yè)化企業(yè)；但是，在如植被護(hù)坡的理念上，我們和國外依舊存在很多不足；在工程技術(shù)體系以及植被護(hù)坡的標(biāo)準(zhǔn)上，仍然有待考究。主要存在以下的問題：

目前國內(nèi)雖然已有根據(jù)不同的生態(tài)區(qū)劃進(jìn)行草種選型的研究，但還只局限于草坪種草的應(yīng)用；由于草種的品種選擇不當(dāng)、品種退化、養(yǎng)護(hù)不足等原因，草坪易于出現(xiàn)局部斑禿等衰退現(xiàn)象。導(dǎo)致固土護(hù)坡的能力較為有限，不能合格地達(dá)到維護(hù)生態(tài)穩(wěn)定、防止水土流失的目的。

植被群落組成成分越多，則生物多樣性指數(shù)越高，保護(hù)邊坡生態(tài)穩(wěn)定的能力越強(qiáng)，其中的優(yōu)勢物種對邊坡環(huán)境生態(tài)條件有最好的適應(yīng)性。例如，選擇用單一草本植物群落，則會(huì)導(dǎo)致邊坡生態(tài)環(huán)境單一，不能與周圍植物形成生物群落，抵抗自然災(zāi)害的能力弱。

由于植被護(hù)坡技術(shù)實(shí)際上包括坡面植物的生長和植被防護(hù)下坡體的穩(wěn)定兩方面的問題，這就要求水分既要滿足坡面植物的生長，又要滿足植被防護(hù)條件下坡體的穩(wěn)定。但國內(nèi)在這方面的研究還非常缺乏，對該部分內(nèi)容研究較少，沒有形成相對成熟的理論體系和防護(hù)評判體系。

2 高山風(fēng)電邊坡的防護(hù)

根據(jù)地層巖性，高山風(fēng)電場邊坡可分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡；根據(jù)邊坡穩(wěn)定性可分為穩(wěn)定邊坡、不穩(wěn)定邊坡和不穩(wěn)定邊坡；按邊坡傾角可分為緩坡、中坡、陡坡、陡坡和倒坡；根據(jù)使用年限，可分為臨時(shí)邊坡和永久邊坡。我們主要以江西蓮花山風(fēng)電場為研究對象，對土質(zhì)邊坡以及巖質(zhì)邊坡進(jìn)行應(yīng)用植被種植裝置防護(hù)的有效性進(jìn)行研究。

對于土質(zhì)邊坡，主要分為碎石類邊坡、黃土類邊坡、粘性土質(zhì)邊坡3類。傳統(tǒng)的土質(zhì)邊坡防護(hù)主要又綜合防護(hù)、植物防護(hù)、圬工防護(hù)3種。圬工防護(hù)被劃分為2種，干砌石工程成本低廉，但只適合穩(wěn)定邊坡或者坡度較小的緩坡和中等坡，且不如植被護(hù)坡具有美觀性；漿砌石工程成本高昂、不具美觀性、不利于生態(tài)修復(fù)，但適用于絕大部分土質(zhì)邊坡防護(hù)，同時(shí)，是一項(xiàng)永久性的防護(hù)工程措施，但兩者都不適用與風(fēng)電工程。綜合防護(hù)內(nèi)容呢主要利用拱形混凝土預(yù)制塊搭建構(gòu)成骨架，在混凝土骨架內(nèi)進(jìn)行植草、養(yǎng)護(hù)等內(nèi)容措施，既美觀還有利于草種的生長，在自然界的恢復(fù)能力下逐漸穩(wěn)定生態(tài)，適用于砂石較多、邊坡角度小、邊坡長度小的地區(qū)。目前國內(nèi)綜合防護(hù)多用于公路建設(shè)，在風(fēng)電邊坡中應(yīng)用較少。植被護(hù)坡是在風(fēng)電場邊坡防護(hù)施工中最常見的防護(hù)方式，不僅施工的工藝簡單，成本也相對較低，能有效地保證邊坡生態(tài)地穩(wěn)定、防止水土流失，在相對短暫的時(shí)間內(nèi)能有效地加固邊坡，確保邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。另外，植物在邊坡上生長長時(shí)間后有可能形成一個(gè)具有繁殖、演替功能的群落，從而保證邊坡能進(jìn)行持續(xù)而非短暫的防護(hù)。

對于巖質(zhì)邊坡，按巖石體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不同，可分為硬巖邊坡、軟巖邊坡和風(fēng)化巖邊坡三種。要想針對巖質(zhì)邊坡達(dá)成植被防護(hù)的目的，通常情況下，選擇攀援植物。攀援類植物能將攀附性作用發(fā)揮出來，將植物密集的種植在下邊坡，通過生長會(huì)逐漸覆蓋到整個(gè)邊坡，從而可有效保持邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保持邊坡的水土不流失。選擇合適種類的植物和栽植方式，確保種植時(shí)間的合理，滿足種植需要的生長條件，就可以憑借較少的投入達(dá)到較為理想的防護(hù)效果。目前，國內(nèi)高山風(fēng)電邊坡植被防護(hù)常采用的攀援植物為爬山虎、常春藤、扶芳藤、野葛等植物,雖然植物的成活率高，但生態(tài)結(jié)構(gòu)相對單一，不能很好地達(dá)到恢復(fù)生態(tài)的要求。

目前，國內(nèi)較常采用的植物護(hù)坡形式主要分為種草形式、鋪草皮形式和植樹形式。

種草時(shí)，應(yīng)注意選擇根系發(fā)達(dá)、固土效果好的草種。用于綠化的草籽、黏合劑、肥料、微量元素和其他物質(zhì)應(yīng)在容器中與水混合，形成膠體混合溶液，通過壓力泵作用噴灑在坡面上。由于混合漿液含有多種營養(yǎng)物質(zhì)和生存所需的原材料，保證了植物生長所需的水源和其他營養(yǎng)物質(zhì)，使植物生長迅速，縮短生長周期，從而達(dá)到固土和水土保持的目的。

噴灑在客土上的保水劑應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓闆r而有所不同，以改變保水劑的比例。降水量較多的地區(qū)比例應(yīng)減少，降水量較少的地區(qū)比例應(yīng)增加，通常為3g/m2。同時(shí)，向黏合劑和pH緩沖基質(zhì)中添加黏合劑，應(yīng)首先使基質(zhì)層和巖石邊坡形成一個(gè)整體，以避免雨水對客土噴灑的強(qiáng)烈沖刷能力，從而導(dǎo)致養(yǎng)分損失。普通硅酸鹽水泥通常用作黏合劑。水泥含量應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)。如果用量過多，基質(zhì)層中的土壤會(huì)變硬，不利于噴灑在客土上的草籽的正常生長；使用太少會(huì)導(dǎo)致黏合效果差?？屯林皇潜挥晁疀_刷和侵蝕，導(dǎo)致基質(zhì)層坍塌。

影響客土噴播水泥用量主要有以下因素：邊坡的斜度、客土的力學(xué)結(jié)構(gòu)、降水量多少等。巖石邊坡斜度較大、客土的黏性差、降水量多，水泥的混合比例應(yīng)適當(dāng)加大；相反，水泥混合比例應(yīng)適當(dāng)減小。噴播完成后，應(yīng)選用無紡布遮蓋，目的之一是防止成型后的噴播面被雨水侵蝕；二是可保證濕度和溫度，保證客土噴播后植物的正常生長。

客土噴播植物種子在出芽至幼苗時(shí)期內(nèi)，需要堅(jiān)持澆水養(yǎng)護(hù)，并保持土壤濕潤。從一開始保持土壤水分充足，澆水時(shí)將均勻噴灑，如利用水物化噴頭。隨著植物的生長漸漸減少澆水次數(shù)，并及時(shí)調(diào)整，避免水土流失、恢復(fù)植被，增強(qiáng)邊坡美觀性。

同時(shí)，我們應(yīng)首先考慮以下幾點(diǎn)：在選擇植物物種時(shí)，植物物種應(yīng)基于選擇適應(yīng)性強(qiáng)的物種的原則。所選植物品種應(yīng)滿足抗旱、生長迅速、根系發(fā)達(dá)、土壤滲透深、耐瘠薄的要求，并能夠適應(yīng)邊坡的惡劣環(huán)境條件。通過種子、營養(yǎng)液、土壤等的配比設(shè)計(jì)，控制種子植物的快速生長和緩慢生長相結(jié)合，盡快形成地被，實(shí)現(xiàn)植被的長期繁殖和演替。

與一般傳統(tǒng)的植草方法相比，客土噴播機(jī)噴播種植植被含有很多優(yōu)點(diǎn)：

（1）客土噴霧器播種效率高，可以一次完成播種、覆蓋、施肥等過程，幾乎不受外界因素的影響，可以獲得較高的播種速度和播種質(zhì)量；（2）可以克服不良外部因素的影響，在難以直接播種的陡坡上可以幾乎不受影響地進(jìn)行噴播，達(dá)到在不同環(huán)境下都可以進(jìn)行噴播的效果，同時(shí)能夠抵抗外界不利條件；（3）能夠減少人工成本，降低人力的勞動(dòng)強(qiáng)度，依靠電能來實(shí)現(xiàn)播種、且不必花費(fèi)過多成本用來養(yǎng)護(hù)；（4）能夠?qū)⒉莘N、肥料和營養(yǎng)物質(zhì)包在一起，將生物能、化學(xué)能融和一起，再通過壓力將之施于地表，展現(xiàn)了生物種植的先進(jìn)性和科學(xué)性。

一般來說，植草護(hù)坡是目前土壤護(hù)坡中最常用的防護(hù)措施，也是最有效的防護(hù)方法。然而，在一些極端環(huán)境的地區(qū)，例如，極冷和極熱，植物無法滿足生存條件，因此無法使用。目前，通過植樹來達(dá)到護(hù)坡目的的風(fēng)電場應(yīng)用相對較少。高山風(fēng)電場邊坡往往坡度較大，在外力因素下，容易發(fā)生水土流失等情況，且環(huán)境因素制約較大，許多樹木種植不足成活，不利于種植樹木。因此，種樹只能在坡度較緩的情況下進(jìn)行植被防護(hù)措施。在選擇樹種時(shí)，應(yīng)全面調(diào)查土壤環(huán)境，并根據(jù)與植物生長發(fā)育密切相關(guān)的土壤因素，如土壤成分、微生物、酸堿度、有機(jī)質(zhì)、厚度和肥力，確定所選邊坡植物是否能生長良好。其中，選擇植物時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮土壤肥力、土壤結(jié)構(gòu)和pH值等關(guān)鍵因素。同時(shí)，為了適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，在選擇邊坡植物時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇當(dāng)?shù)刂参?。?dāng)?shù)刂参锿鶎Ξ?dāng)?shù)丨h(huán)境有一定的適應(yīng)性，易于生存；也可以從外部引進(jìn)合適的植物，但成本相對較高。植樹時(shí)，可利用山坡植樹機(jī)在預(yù)定的植樹點(diǎn)鉆孔，然后放置、掩埋和固定需要種植的種子。綜合來看，在高山風(fēng)電場邊坡中植樹護(hù)坡是一種應(yīng)用較少但有效的防護(hù)方法。但是樹種的選擇相比植草而言較難選擇，但易于抵抗水土流失、山體滑坡等災(zāi)害，有利于形成相對完備的生物鏈。

3 結(jié)語

邊坡恢復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的長期工程。在風(fēng)電場的建設(shè)過程中，邊坡的形成是極為常見的。如果這個(gè)問題處理得不及時(shí)，就會(huì)形成很多裸露邊坡。這些邊坡在雨、雪、風(fēng)等各種外部因素的長期影響下，會(huì)導(dǎo)致邊坡結(jié)構(gòu)失衡，最終導(dǎo)致水土流失，生態(tài)失衡，不止對建筑物，對周圍的生物等也會(huì)造成影響。由于邊坡的整體環(huán)境因素比較復(fù)雜，影響因素往往很多，因此邊坡防護(hù)措施的選擇必須結(jié)合實(shí)際情況?？赏瑫r(shí)采取多種護(hù)坡措施，提高邊坡穩(wěn)定性，減少水土流失，盡可能保護(hù)環(huán)境。