抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)研究

摘 要：為解決抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生境重建和植物遴選難題，在河南天池抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶建立1 001 m2生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)區(qū)，采用土工格柵+生態(tài)袋+掛網(wǎng)噴播復(fù)合技術(shù)構(gòu)建植物生境。基于植物生長(zhǎng)特性和水位波動(dòng)節(jié)律，在試驗(yàn)區(qū)按照上、中、下三段梯級(jí)共配置13種耐淹植物物種，開(kāi)展植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明：①試驗(yàn)區(qū)喬木實(shí)生苗存活率達(dá)100%，灌木植物平均存活率為58.7%，植物長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良排序?yàn)橄鋷隙危鞠鋷е卸危鞠鋷露?；②試?yàn)區(qū)三個(gè)高程修復(fù)段草本植物平均蓋度達(dá)81.7%，土工格柵+生態(tài)袋+掛網(wǎng)噴播復(fù)合工程技術(shù)在抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)中能有效保持水土，構(gòu)筑植物生長(zhǎng)生境；③試驗(yàn)區(qū)建成后水體總氮濃度消減了25.4%，消落帶生態(tài)修復(fù)能有效消減水體面源污染，發(fā)揮生態(tài)效益。研究成果可為抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：天池抽水蓄能電站；巖質(zhì)邊坡消落帶；生態(tài)修復(fù)；植物遴選

中圖分類(lèi)號(hào)：X171.4 " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

“十四五”以來(lái)，中國(guó)抽水蓄能行業(yè)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展新階段。2022年度我國(guó)抽水蓄能裝機(jī)容量同比增長(zhǎng)25.8%，截至2023年12月，中國(guó)抽水蓄能總規(guī)模超過(guò)2億kW[1-2]。抽水蓄能電站的蓬勃發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境影響帶來(lái)了一定影響。近年來(lái)，抽水蓄能電站生態(tài)環(huán)境相關(guān)研究取得了一些成果，相關(guān)研究多集中于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、生態(tài)環(huán)境影響、水土流失、邊坡土壤特征和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展等[3-7]，但對(duì)于抽水蓄能電站運(yùn)行后產(chǎn)生的消落帶生態(tài)問(wèn)題關(guān)注較少。

受邊坡穩(wěn)定性、水土流失、坡度和地勢(shì)等限制，抽水蓄能電站邊坡在建設(shè)過(guò)程中一般采取噴錨支護(hù)，快速封閉坡面，以保證施工安全[8]，電站建成運(yùn)行后形成大量的巖質(zhì)邊坡消落帶。與常規(guī)水電站消落帶不同，抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶既存在植物生長(zhǎng)困難的問(wèn)題，又兼有水位波動(dòng)更加頻繁的特性，消落帶的生態(tài)修復(fù)對(duì)庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)[9-10]。如何快速構(gòu)建適合植物生長(zhǎng)的生境，篩選出耐淹植物物種是抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵。本文以河南天池抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶為例，開(kāi)展抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)研究，以期為抽水蓄能電站庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

1.1 試驗(yàn)區(qū)設(shè)置

天池抽水蓄能電站位于河南省南陽(yáng)市南召縣馬市坪鄉(xiāng)境內(nèi)，電站裝機(jī)容量為1 200 MW，具有周調(diào)節(jié)性能，廠房?jī)?nèi)布置4臺(tái)單機(jī)容量為300 MW單級(jí)立軸單轉(zhuǎn)速混流可逆式水泵水輪發(fā)電電動(dòng)機(jī)組，電站額定水頭510.0 m，設(shè)計(jì)年發(fā)電量峰荷9.62億kW·h，年抽水耗用低谷電量12.83億kW·h。電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)主要是承擔(dān)河南電網(wǎng)的調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、事故緊急備用和黑啟動(dòng)等。電站上水庫(kù)建在黃鴨河左岸支流，馬蹄河范家溝與炮房溝交匯處的下游，正常蓄水位1 063 m，死水位1 020 m。試驗(yàn)區(qū)為上水庫(kù)右岸擴(kuò)庫(kù)巖質(zhì)邊坡，高程范圍1 080～1 020 m，寬度11 m，總面積1 001 m2。試驗(yàn)區(qū)邊坡為巖質(zhì)邊坡，采用混凝土噴錨支護(hù)，并修建有三級(jí)馬道。一級(jí)馬道高程1 040 m，高程1 040～1 020 m邊坡坡度為33.7°，局部存在反坡；二級(jí)馬道高程1 060 m，高程1 060～1 040 m邊坡坡度為36.5°；三級(jí)馬道高程1 080 m，高程1 080～1 060 m邊坡坡度為49.6°（見(jiàn)圖1）。

1.2 上水庫(kù)水位波動(dòng)節(jié)律

上水庫(kù)水位波動(dòng)頻率高，消落帶高程變幅較大。水庫(kù)正常水位波動(dòng)規(guī)律為日間上漲至高水位，夜間消落至低水位，具體水位依據(jù)實(shí)際發(fā)電調(diào)度需求和庫(kù)水量變化（見(jiàn)圖2）。根據(jù)2023年4月至2023年12月上水庫(kù)水位波動(dòng)數(shù)據(jù)，高程1 080～1 060 m淹水時(shí)間為23 h，高程1 060～1 040 m淹水時(shí)間3 617 h，高程1 040～1 020 m淹水時(shí)間5 715 h，如圖2所示。

1.3 試驗(yàn)區(qū)氣象

試驗(yàn)區(qū)所在的黃鴨河流域?qū)賮啛釒П辈考撅L(fēng)濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)氣候。天池抽水蓄能電站所在馬市坪鄉(xiāng)的降雨量和氣溫統(tǒng)計(jì)顯示，研究區(qū)域多年平均氣溫14.9 ℃，極端最高氣溫41.6 ℃，極端最低氣溫-14.6 ℃，多年平均相對(duì)濕度72%，多年平均降雨量863.4 mm，降水年際變化較大，年內(nèi)分配不均勻。

研究區(qū)域降雨主要集中在6月、7月、8月，這三個(gè)月平均最低氣溫分別是19、23、22 ℃，平均最高氣溫分別是29、31、31 ℃。4月份是植物種子萌發(fā)、發(fā)芽展葉、開(kāi)花時(shí)間，5—8月是植物快速生長(zhǎng)的時(shí)間，雨熱同期有利于植物生物量積累，5月和6月兩個(gè)月降雨較少一定程度上影響了植物生長(zhǎng)。另外，1月馬市坪鄉(xiāng)平均最低溫為-3 ℃，天池抽水蓄能電站上水庫(kù)海拔比下水庫(kù)高出526 m，氣溫更低，消落帶修復(fù)試驗(yàn)區(qū)多年生植物生長(zhǎng)能否抵御低溫和頻繁水位變動(dòng)的疊加影響，需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的監(jiān)測(cè)研究。

2 研究方法

2022年8月至2023年4月，完成天池抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶試驗(yàn)區(qū)建設(shè)及植物種植，2023年5月開(kāi)始植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)，逐月調(diào)查記錄每株木本苗木生長(zhǎng)存活生長(zhǎng)情況，采用精度0.1 cm測(cè)高桿和精度1 mm胸徑尺分別測(cè)量苗木高度和喬木胸徑。木本植物存活率取存活數(shù)量與栽種總數(shù)的比值。草本監(jiān)測(cè)采用樣方調(diào)查，在三個(gè)高程段四角及中間共布設(shè)15個(gè)大小為1 m×1 m的草本樣方，記錄草本植物物種及蓋度，根據(jù)中國(guó)植物圖像庫(kù)和《中國(guó)植物志》對(duì)修復(fù)區(qū)植物進(jìn)行鑒定。

2022年3月至2023年12月，對(duì)天池抽水蓄能電站水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，共布設(shè)了3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，分別位于上庫(kù)壩址下游1 km處（SS1）、下庫(kù)壩址下游1 km處（SS2）和馬蹄河匯入口上游1 km處（SS3），每年監(jiān)測(cè)3次。監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括pH、水溫、懸浮物、化學(xué)需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、總氮（TN）和總磷（TP）等。水溫、pH利用YSI 6600多參數(shù)水質(zhì)分析儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，其余指標(biāo)采樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定，采樣均參照《地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ 91.2—2022）進(jìn)行。懸浮物利用萬(wàn)分之一天平BSA124S測(cè)定，參照《水質(zhì) 懸浮物的測(cè)定 重量法》（GB/T 11901—1989）進(jìn)行。COD濃度利用滴定管測(cè)定，參照《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鹽法》（HJ 828—2017）。BOD5濃度利用精度0.5 mg/L溶解氧測(cè)定儀測(cè)定，參照《水質(zhì) 五日生化需氧量（BOD5）的測(cè)定 稀釋與接種法》（HJ 505—2009）進(jìn)行。TP濃度和TN濃度均采用精度0.01 mg/L紫外分光光度計(jì)（UV-6100）測(cè)定，分別參照《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》（GB/T 11893—89）和《水質(zhì) 總氮的測(cè)定 堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ 636—2012）進(jìn)行。

數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel軟件，繪圖采用Origin 2019軟件。

3 消落帶生態(tài)修復(fù)

3.1 生境構(gòu)建

巖質(zhì)邊坡具有覆土少及硬度高的特點(diǎn)，植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素難以積累，水分難以保持，且坡度大時(shí)容易發(fā)生水土流失，生態(tài)因子變化頻繁且強(qiáng)烈，植被自然恢復(fù)十分困難，需要輔助工程措施進(jìn)行生態(tài)重建[11]。巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)是指在人為干預(yù)下，通過(guò)對(duì)邊坡巖壁采用一定的生態(tài)修復(fù)技術(shù)手段，恢復(fù)邊坡生態(tài)系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)與功能，形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的植物群落。常用的邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)可分為單一技術(shù)形式和多種技術(shù)組合形式。單一技術(shù)形式有液壓噴播護(hù)坡、網(wǎng)籠式護(hù)坡、自嵌磚式護(hù)坡和生態(tài)袋或植生袋堆疊式護(hù)坡等，多種技術(shù)組合形式有格構(gòu)梁+生態(tài)袋式護(hù)坡、掛網(wǎng)+液壓噴播式護(hù)坡等[12-15]。袁磊等[15]對(duì)比多種邊坡修復(fù)工藝生態(tài)修復(fù)效果發(fā)現(xiàn)，從長(zhǎng)期生態(tài)修復(fù)效果來(lái)看，格構(gòu)+生態(tài)袋+掛網(wǎng)噴播復(fù)合工藝在高陡巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)中更具優(yōu)勢(shì)。

本研究中，生境構(gòu)建采用土工格柵+生態(tài)袋+掛網(wǎng)噴播復(fù)合工程技術(shù)，在穩(wěn)定邊坡的同時(shí)營(yíng)造植物生長(zhǎng)必要環(huán)境。土工格柵規(guī)格為30 cm，節(jié)距、焊距均為44 cm，生態(tài)袋規(guī)格為40 cm×50 cm。土工格柵+生態(tài)袋+掛網(wǎng)噴播復(fù)合工程技術(shù)工藝如圖3所示。施工流程為：①清理平整坡面，清除浮石、碎泥塊及雜物等；②測(cè)量定位、鉆孔并固定錨桿；③塑料合金鋼土工立體格柵鋪設(shè)，使用限位帽固定格柵與錨桿；④填充并固定裝有改良種植土和種子的生態(tài)袋；⑤掛網(wǎng)，植生混凝土噴播；⑥覆蓋無(wú)紡布，澆水養(yǎng)護(hù)。

3.2 植物遴選與配置

抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)中生境構(gòu)建不僅要考慮巖質(zhì)邊坡自身特性，還需考慮水位頻繁漲落的影響，因此，植物物種遴選尤為重要。本研究中，試驗(yàn)區(qū)植物生長(zhǎng)面臨夏季出露高溫、冬季出露低溫和高頻率水淹等多重影響，植物遴選需綜合考慮耐旱、耐寒和耐淹特性。結(jié)合前期三峽庫(kù)區(qū)、干熱河谷庫(kù)區(qū)和已運(yùn)行抽水蓄能電站消落帶生態(tài)修復(fù)調(diào)查，以及天池抽水蓄能電站現(xiàn)場(chǎng)植物調(diào)查和消落帶生態(tài)修復(fù)相關(guān)研究文獻(xiàn)[16-19]，天池抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)共選擇植物物種13種，其中喬木3種，包括竹柳、中山杉和皂柳；灌木5種，包括小梾木、秋華柳、疏花水柏枝、中華蚊母和黃荊；多年生草本2種，包括狗牙根和美人蕉；一年生草本3種，包括藜、諸葛菜和秋英。

隨著海拔梯度的降低，消落帶內(nèi)水淹強(qiáng)度增大，土壤養(yǎng)分含量及植被隨著海拔梯度變化在空間格局呈現(xiàn)差異分布，消落帶生態(tài)修復(fù)常依據(jù)水淹強(qiáng)度和高程采用分段配置[20-21]。根據(jù)試驗(yàn)區(qū)立地特征和水淹強(qiáng)度，將試驗(yàn)區(qū)劃分為3個(gè)修復(fù)高程段：消落帶上段（高程1 080～1 060 m）、消落帶中段（高程1 060～1 040 m）和消落帶下段（高程1 040～1 020 m）。消落帶下段主要配置耐淹能力強(qiáng)的草本植物，中段配置耐淹能力較強(qiáng)的灌木和草本植物，上段配置耐淹能力相對(duì)較弱但耐寒性強(qiáng)的鄉(xiāng)土植物及景觀植物，高程1 040 m和1 060 m馬道內(nèi)側(cè)開(kāi)挖種植槽配置喬木。綜合考慮植物的生態(tài)學(xué)及生理學(xué)特性，在消落帶上段配置喬木、灌木和草本植物，如黃荊、皂柳、竹柳、中山杉、秋英、諸葛菜、藜、美人蕉和狗牙根等，在保持水土的同時(shí)增加景觀效果；中段種植耐淹灌木和草本，如秋華柳、小梾木、疏花水柏枝、中華蚊母、秋英、諸葛菜、藜、美人蕉和狗牙根等；下段種植草本狗牙根，以及扦插竹柳和秋華柳等。植物配置如圖4所示。試驗(yàn)區(qū)苗木栽植后進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)，并定期調(diào)查記錄植物生長(zhǎng)存活狀況。

4 生態(tài)修復(fù)成效

4.1 植物生長(zhǎng)

截至2023年12月，試驗(yàn)區(qū)木本植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，栽種的中山杉和竹柳實(shí)生苗存活率100%。中山杉存在枯梢現(xiàn)象，胸徑平均生長(zhǎng)0.12 cm；竹柳新枝萌發(fā)較多，距離樹(shù)干基部0.4 m到樹(shù)干頂端均有新枝萌發(fā)，胸徑平均生長(zhǎng)0.13 cm，扦插于消落帶下段的竹柳無(wú)存活。中山杉及竹柳實(shí)生苗均能較好地適應(yīng)天池抽水蓄能電站水庫(kù)巖質(zhì)邊坡消落帶生境，適宜用于抽水蓄能電站坡消落帶生態(tài)修復(fù)。

試驗(yàn)區(qū)灌木植物存活率監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖5。灌木植物平均存活率為58.7%，消落帶上段灌木存活率由高到低依次是：疏花水柏枝（95%）＞小梾木（93.75%）＞中華蚊母（86.4%）＞黃荊（50%）＞秋華柳（12.8%）。消落帶中段灌木存活率由高到低依次是：小梾木（83.3%）＞疏花水柏枝（76.7%）＞黃荊（62.5%）＞秋華柳（16.2%）＞中華蚊母（10.5%）。灌木植物物種在消落帶上段和中段存活率差異明顯，疏花水柏枝、小梾木、中華蚊母在消落帶上段存活率大于消落帶中段，黃荊、秋華柳在消落帶中段存活率高于上段。按照消落帶上段和中段不同灌木平均存活率計(jì)算，5種灌木在抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶的適應(yīng)性強(qiáng)弱依次是：小梾木＞疏花水柏枝＞黃荊＞中華蚊母＞秋華柳。消落帶疏花水柏枝、小梾木存活率及消落帶上段中華蚊母存活率均在75%以上，表明疏花水柏枝、小梾木和中華蚊母適宜用于天池抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)，其中中華蚊母適宜配置在消落帶上段。受水淹和土壤侵蝕影響，消落帶生境存在較高的空間異質(zhì)性，主要體現(xiàn)在不同高程植物生長(zhǎng)所需的光照、水分、營(yíng)養(yǎng)元素等物質(zhì)環(huán)境差異[22]，試驗(yàn)區(qū)同種灌木在上段和中段的存活差異主要受水淹影響。

表1為草本植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果。可知，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)草本植物生長(zhǎng)更新良好，其中狗牙根占據(jù)生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，三個(gè)修復(fù)高程段平均蓋度為75%。消落帶上段美人蕉、秋英、藜和諸葛菜正常生長(zhǎng)并開(kāi)花結(jié)實(shí)，其中美人蕉根部萌發(fā)1～3個(gè)新株，消落帶中段和下段種植草本除狗牙根外，其他均無(wú)存活。草本植物在消落帶不同高程段生長(zhǎng)差異較大，草本總蓋度由高到低依次是消落帶上段（95%）gt;消落帶中段（90%）gt;消落帶下段（60%），平均蓋度為81.7%。截至2023年12月，整個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)共監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)草本植物物種17種，除5種配置的生態(tài)修復(fù)草本植物，還生長(zhǎng)有苜蓿、水蓼、蒼耳、鬼針草、葎草、光頭稗、一年蓬、野萵苣、狗尾草、高羊茅、龍葵和苘麻等12種草本植物，其中有9種為一年生草本植物。研究表明，一年生植物具有生活周期短、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，在消落帶上段可以通過(guò)休眠避開(kāi)水淹干擾成為消落帶優(yōu)勢(shì)生活型，而在水淹強(qiáng)度較大的消落帶下段，一年生草本種子活性喪失，成苗率低，多年生草本具有較強(qiáng)分殖能力，快速生長(zhǎng)，占據(jù)生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，隨著消落帶高程降低，一年生草本占比降低，多年生草本占比升高，這與三峽水庫(kù)消落帶植被變化趨勢(shì)一致[23]。

另外，狗牙根、鬼針草、水蓼三種草本植物在三個(gè)修復(fù)高程段均能生長(zhǎng)，說(shuō)明3種草本對(duì)周調(diào)節(jié)水淹節(jié)律具有良好的適應(yīng)性。已有研究表明，狗牙根和鬼針草可作為先鋒植物應(yīng)用于小流域的植被恢復(fù)與重建[24]，水蓼能通過(guò)改變?nèi)~片形狀、形成不定根及改變生物量分配等方式適應(yīng)水淹環(huán)境，對(duì)水淹具有較強(qiáng)適應(yīng)性[25-26]，值得注意的是鬼針草被中國(guó)外來(lái)入侵物種信息系統(tǒng)（Invasive Alien Species of China，IASC）列為惡性入侵（1級(jí)）植物物種，可能會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)刂参镔Y源造成不良影響，不適宜用于生態(tài)修復(fù)。因此，狗牙根和水蓼可用于抽水蓄能電站消落帶生態(tài)修復(fù)。

非人工種植的12種草本植物可能是其植物種子由風(fēng)吹或水位漲落攜帶進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)發(fā)芽并生長(zhǎng)，說(shuō)明這些鄉(xiāng)土植物物種適應(yīng)能力較強(qiáng)，且植物生長(zhǎng)繁殖周期與水位波動(dòng)節(jié)律存在一定重疊。張?chǎng)蔚萚27]研究表明，在噴播基質(zhì)中加入一定配比的鄉(xiāng)土植物物種、豆科和禾本科等植物物種，有利于巖質(zhì)邊坡植物群落的構(gòu)建及穩(wěn)定。因此，在抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)中可以考慮在消落帶中上段搭配種植鄉(xiāng)土草本植物，作為伴生種提升植物群落物種多樣性和豐富度。

4.2 水土保持成效

監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，試驗(yàn)區(qū)消落帶上段和中段多年生草本狗牙根生長(zhǎng)聯(lián)結(jié)成片，基本覆蓋生境重建工程措施，坡面無(wú)明顯水土流失，達(dá)到近自然生態(tài)修復(fù)效果。消落帶下段水淹強(qiáng)度較大，水浪淘蝕及局部反坡導(dǎo)致部分水土流失，草本植物蓋度相對(duì)較低。在經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)半年的頻繁水位漲落后，三個(gè)修復(fù)高程段草本植物平均蓋度達(dá)81.7%，試驗(yàn)區(qū)生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀如圖6所示。試驗(yàn)區(qū)所在坡面未修復(fù)區(qū)域未見(jiàn)植物生長(zhǎng)，表明土工格柵+生態(tài)袋+掛網(wǎng)噴播復(fù)合技術(shù)能有效保持水土，構(gòu)建植物生長(zhǎng)生境，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，可推廣應(yīng)用于抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)，促進(jìn)植被與土壤良性互動(dòng)，增強(qiáng)消落帶固土護(hù)岸功能，保持消落帶近自然景觀。

4.3 水體污染防治

水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，2022年3月至2023年9月，3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位（SS1、SS2和SS3）處的pH、水溫、懸浮物、COD、BOD5、TP指標(biāo)分別在7.3～8.6、7.5～25.3 ℃、5～15 mg/L、4～14 mg/L、0.6～3.0 mg/L、0.03～0.16 mg/L范圍內(nèi)變化，溫度、pH、COD、BOD5和TP均符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中III類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。TN濃度在1.43～2.79 mg/L范圍內(nèi)變化，均值為1.96 mg/L，超出《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中III類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。主要水體環(huán)境因子變化規(guī)律如圖7所示。

試驗(yàn)區(qū)建成后，SS1、SS2和SS3監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的BOD5呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，TP和COD濃度在2023年9月均較高，可能是受上游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施肥影響，導(dǎo)致電站水質(zhì)呈現(xiàn)季節(jié)性差異。2022年3月至2023年9月，SS1、SS2和SS3三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位TN濃度均值分別為1.94、1.94、2.00 mg/L，差異不明顯。相比于試驗(yàn)區(qū)建成前，建成后相同月份三個(gè)點(diǎn)位TN濃度總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，2023年9月TN濃度比2022年9月消減了25.4%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，上、下水庫(kù)屬于黃棕壤土類(lèi)，該土類(lèi)易產(chǎn)生比較明顯的淋溶作用，使得易溶鹽分、游離碳酸鈣和氮被淋失，可能造成上、下水庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)TN超標(biāo)。劉曦等[28]研究表明，庫(kù)區(qū)消落帶采用適宜物種進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，可以截留、吸收庫(kù)區(qū)屏障帶進(jìn)入消落帶濕地生態(tài)系統(tǒng)的含氮污水，具有重要生態(tài)效益，是防治庫(kù)區(qū)水體富營(yíng)養(yǎng)化的有效途徑。由此可見(jiàn)，消落帶生態(tài)修復(fù)在消減面源污染方面發(fā)揮了一定的作用。

5 結(jié)論與展望

基于天池抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)，構(gòu)筑了適宜植物生長(zhǎng)的生境，并對(duì)試驗(yàn)區(qū)植物生長(zhǎng)存活狀況和水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)及分析。主要結(jié)論如下：

（1）上庫(kù)巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)中植物生長(zhǎng)主要受水淹影響，總體而言植物長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良排序?yàn)橄鋷隙危局卸危鞠露?，其中喬木?shí)生苗存活100%，灌木植物平均存活率為58.7%。

（2）共配置包括喬木、灌木和草本在內(nèi)的13種植物物種。調(diào)查監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)區(qū)還生長(zhǎng)有12種非人工種植的草本植物。根據(jù)植物生長(zhǎng)存活情況，篩選出8種適宜抽水蓄能電站消落帶生態(tài)修復(fù)的植物物種，包括竹柳、中山杉、小梾木、疏花水柏枝、中華蚊母、狗牙根、美人蕉和水蓼等，其中中華蚊母和美人蕉適宜配置在消落帶上段。

（3）試驗(yàn)區(qū)三個(gè)高程段草本植物平均蓋度達(dá)81.7%，土工格柵+生態(tài)袋+掛網(wǎng)噴播復(fù)合工程技術(shù)能有效保持水土，構(gòu)筑植物生長(zhǎng)生境，并在消落帶上段和中段達(dá)到近自然生態(tài)修復(fù)效果，可推廣應(yīng)用于抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)。

（4）試驗(yàn)區(qū)水質(zhì)TN濃度長(zhǎng)期處于高值，對(duì)比消落帶生態(tài)修復(fù)區(qū)建設(shè)前后，TN濃度明顯下降，消減了25.4%，生態(tài)修復(fù)有效消減了水體面源污染，發(fā)揮環(huán)境效益。

不同抽水蓄能電站消落帶因所在區(qū)域氣候和水位調(diào)度節(jié)律的不同存在局部環(huán)境差異，生態(tài)修復(fù)適宜植物篩選可參照天池抽水蓄能電站消落帶生態(tài)修復(fù)遴選思路。本研究中篩選的8種適生植物物種是否能推廣應(yīng)用于其他抽水蓄能電站消落帶生態(tài)修復(fù)，有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。此外，天池抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)區(qū)栽種植物淹水周期不長(zhǎng)，現(xiàn)階段表現(xiàn)出的生長(zhǎng)和群落特征尚不穩(wěn)定，長(zhǎng)周期水淹和出露下植物適應(yīng)能力和群落結(jié)構(gòu)變化有待進(jìn)一步進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究。

植物生長(zhǎng)表現(xiàn)是多種環(huán)境因子共同作用的結(jié)果，天池抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶生態(tài)修復(fù)區(qū)植物生長(zhǎng)除了考慮生境重建和頻繁水淹這些主要影響因素，還應(yīng)考慮土壤、生物和氣象等影響因子，后續(xù)可綜合多種植物生長(zhǎng)影響因子研究天池抽水蓄能電站巖質(zhì)邊坡消落帶植物生長(zhǎng)存活制約因子及其內(nèi)在聯(lián)系。

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Ecological Restoration in Water-Level Fluctuation Zone of Rock Slope in Pumped Storage Power Station

XING Jihong，YANG Juwei，ZHAO Jie，CHANG Shiju

（Henan Tianchi Pumped Storage Co.，Ltd.，Nanyang 473000，China）

Abstract：To address the difficulty of habitat reconstruction and plant screening in water-level fluctuation zone of rock slope in pumped storage power station，a 1 001 m2 ecological restoration experimental zone was established in Tianchi Pumped Storage Power Station in Henan Province. Plant habitat was constructed by using the composite technology integrating geogrid，ecological bags，and net-suspended spray seeding. According to plant growth characteristics and water-level fluctuation rhythms，we arranged 13 kinds of flood tolerant plants at upper，middle and lower elevation stages，and monitored the plants growth and water quality. Results show that：1）The survival rates of arbor seedlings and shrub seedlings were 100% and 58.7%，respectively. Plants grow better in the upper segment，then the middle segment and lower segment in descending order. 2）The average coverage of herbaceous plants in the three elevation segments was 81.7%，demonstrating that the composite engineering technology effectively preserves soil and water，and builds plant growth habitat in the ecological restoration of rock slope in pumped storage power station. 3）The content of total nitrogen reduced by 25.4% after the construction of the experimental zone，indicating that ecological restoration in water-level fluctuation zone could effectively reduce the non-point source water pollution and exert ecological benefits. The research findings provide reference basis for ecological restoration in water-level fluctuation zone of rock slope in pumped storage power station.

Key words：Tianchi pumped storage power station；water-level fluctuation zone of rock slope；ecological restoration；plant screening

基金項(xiàng)目：國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司科技項(xiàng)目（SGXYKJ-2022-073）

作者簡(jiǎn)介：邢繼宏，男，高級(jí)工程師，本科，主要從事抽水蓄能電站建設(shè)與運(yùn)行管理工作。E-mail：jihong-xing@sgxy.sgcc.com.cn

通信作者：常世舉，男，高級(jí)工程師，本科，主要從事抽水蓄能電站建設(shè)及運(yùn)行管理工作。E-mail：csjlucky@163.com