高寒高海拔地區水電站施工擾動區生態修復技術及植物物種選擇

應 豐，李 健，王 靜，林靚靚(中國電建集團 華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 310014)

高寒高海拔地區水電站施工擾動區生態修復技術及植物物種選擇

應 豐，李 健，王 靜，林靚靚
(中國電建集團 華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 310014)

水電站；施工擾動區；生態修復；植物物種選擇；高寒高海拔地區；西藏

以西藏雅魯藏布江中游某在建水電站為例，通過對水電站各施工擾動區的施工特點、擾動情況及其立地條件的分析，進行擾動破壞面及其問題的歸類梳理，結合項目區環境特點和國內外水電站工程施工擾動區生態修復技術，對巖質邊坡、土(石)質邊坡、棄土棄渣堆墊面、施工硬化地表和一般擾動面，分類提出了相應的生態修復措施和植物配置方式，并通過對項目區植被類型、物種的調查、研究，篩選出了可能適宜各施工擾動區的植物物種。最后結合項目特點探討了高寒高海拔地區水電站施工擾動區植被生態修復的研究思路。

隨著國家對清潔、可再生能源的日益重視，以及能源利用結構調整的持續深入，水電開發建設一直在穩步推進。目前，西藏雅魯藏布江水電開發已初步啟動，但因位于高寒高海拔區域、空氣稀薄、大氣干燥、太陽輻射強烈、風力強勁、無(少)雨期較長、土壤貧瘠、生態脆弱等地域、氣候的特殊性，故其施工擾動區植被破壞后存在采用傳統恢復技術難以恢復等難題。因此，適用于該地區可行的水電站施工擾動區生態修復技術，尤其是植物物種配置成為研究的熱點和難點。

基于以上原因，高寒高海拔地區水電站施工擾動區生態修復技術及其植被恢復與重建特別重要、意義重大[1]。在高寒高海拔地區，傳統的植被生態修復技術大多具有短期效果好但長期效果差、成本高等不足，為此，本研究結合西藏雅魯藏布江中游某水電站各類施工擾動區特點，分類提出生態修復措施，并按適地適樹(草)、優先選擇鄉土物種的原則，選出相應的植物物種，旨在為后續水電站施工擾動區生態修復及深化研究提供參考。

1 項目概況及施工擾動特點

1.1 項目概況

位于西藏雅魯藏布江中游的某水電站工程，裝機容量600 MW，等級為二等，規模為大(二)型工程，電站樞紐采用混凝土重力壩+右岸壩后式廠房布置格局。電站由樞紐建筑工程、施工輔助工程、水庫淹沒區和移民安置區等四部分組成。

項目區位于青藏高原中南部，屬高山峽谷地貌，局部發育裂谷盆地。壩址兩岸山體雄厚，河谷狹窄，呈V形，兩岸沖溝較發育，階地不發育。項目區屬于高原溫帶季風半濕潤氣候區，海拔3 200～4 300 m，多年平均氣溫5.3 ℃，極端最低氣溫為-23 ℃，具有高寒高海拔等特點。多年平均相對濕度為51%，多年平均降水量527.4 mm，多年平均地面蒸發量為2 084.1 mm，歷年最大日降水量為51.3 mm，降水年內不均，每年11月至次年4月為旱季，降雨少且多風，5—10月為雨季，降水量占全年降水量的70%以上。年日照時數2 770 h，無霜期125～153 d，多年平均風速為1.6 m/s，歷年最大風速為13.8 m/s。項目區歷年最大凍土深度為59.0 cm。

1.2 工程施工擾動區特點

工程施工擾動區主要包括樞紐區、交通設施區、棄渣場、表土堆存場、取料場、施工生產生活區、移民安置區和水庫淹沒區等。

樞紐工程主要涉及大壩開挖、地下廠房開挖，一般會形成大量的高陡巖質或噴混邊坡和大量棄渣。樞紐工程區開挖形成的邊坡海拔在3 500 m以上，巖性為喜山期黑云母花崗閃長巖。

交通設施區主要包括場內外永久道路和臨時道路，施工主要包括路基開挖回填，多形成道路上下邊坡、裸露面和棄渣。交通設施的海拔多在3 400～3 600 m，部分路段涉及冰堆積體等不良地質情況。

棄渣場和表土堆存場，主要堆存棄土棄渣、表土，多為松散體，遇水易產生水土流失，影響周邊環境。由于高山峽谷地區堆渣(土)場地選擇有限，棄渣場和表土堆存場布設在壩址上下游雅魯藏布江兩岸緩坡地或荒溝、支溝中。

取料場，主要包括取土場、采石場，開采形成了開挖平臺和邊坡、大量裸露面，海拔在3 500～3 600 m，巖體中局部夾黑云母角閃石英閃長巖條帶狀巖脈。

施工生產生活區，包括施工場地和營地，主要進行場地堆填、碾壓利用、表層硬化，形成硬化地表、開挖邊坡等，多在雅魯藏布江河谷兩岸平臺或緩坡地布設，場地大多由小型滑坡體堆積而成，局部為冰堆積體挖除后堆填形成。

移民安置區，包括農村安置點、集鎮安置、專線設施復建改建等。施工擾動形成大的挖填場地、邊坡等。

水庫淹沒區，主要施工擾動影響包括庫區清理、水庫消落影響等，形成水庫消落帶、庫區裸地等，海拔為3 200～3 400 m，局部區域為潛在的地質災害消除過程中形成的巖質、土質邊坡。

2 項目區植被調查、評價

根據以上施工擾動區特點，需進行整治、生態修復。而在此之前，需進行項目區植被調查、評價，以選擇適宜的物種進行配置，盡量做到適地適樹(草)。

植被調查范圍：工程施工占地區及鄰近區域。工程施工占地區主要包括壩址區、廠房區、施工場地、渣場區等，以及電站水庫庫尾至壩址區間河道兩岸水庫正常蓄水位淹沒線以下至河流現狀水面線的區域。

調查內容及方法、評價：植被調查內容主要包括植被類型、植物區系、分布規律(水平與垂直)、覆蓋度和演替規律等。主要通過現狀調查法(GPS地面類型取樣、群落調查、植物調查等)，采用GPS、RS和GIS相結合的空間信息技術[2]，以衛星影像和1∶50 000的地形圖為基礎數據進行地面類型的遙感解譯。編制項目區植被圖和土地利用類型圖，并進行相關內容的評價。

依據《中國植被》和《西藏植被》等分類系統，遵循“外貌—生態學法”的植被分類原則進行分類。項目區為高原溫帶季風半濕潤氣候區，水熱是制約森林植被分布的主導因子。河谷下部3 500 m以下多干溫性灌叢，優勢種多落葉，且有耐寒耐旱特征。項目區3 200～3 700 m高程之間的植物物種主要為干溫性灌叢、落葉闊葉林、寒溫性灌草等，3 800 m高程以上主要為高寒草甸。主要植物物種或群落包括高山松林、藏青楊、高山櫟、水曲柳、杜鵑灌叢、砂生槐、固沙草、野丁香、毛蓮蒿、皺葉香茶菜灌叢、胡枝子灌叢等。通過調查、評價，基本摸清了當地植物種的分布、生物學習性等規律，為施工擾動區的植物配置提供了依據。

3 施工擾動區立地條件及歸類特點

將雅魯藏布江水電站工程各施工擾動區按立地條件進行歸類，可分為巖質邊坡、土(石)質邊坡、棄土棄渣堆墊面、施工硬化地表和一般施工占壓及擾動面等。

巖質邊坡主要涉及樞紐工程區、石料場等開挖或開采坡面。一般坡比為1∶0.3～1∶1.0，局部陡于1∶0.3，海拔多在3 300～3 600 m。該擾動面基質條件為巖質，水文循環完全改變，基本無水分留蓄能力，自我恢復能力差。

土質邊坡或土石混合邊坡主要涉及部分施工場地及道路挖填邊坡等，主要坡比為1∶1.5～1∶4.0，海拔多在3 200～3 400 m，基質條件為土質或土石混合，水文循環發生較大改變，原土壤表層喪失，具一定自我恢復能力。

棄土棄渣堆墊面，主要涉及棄渣頂面、堆渣坡面，一般頂部平臺平緩，堆渣坡面坡比1∶1.5～1∶2.0，堆渣高程為3 400～3 600 m，布設于岸邊緩坡地或荒溝、支溝。基質條件為土石混合，土石比1∶1，原有場地的水文條件基本破壞，自我恢復能力差。

施工硬化地表，主要涉及部分施工場地、營地等，主要在道路一側、沿河相對平坦的緩坡地布設，場地相對平坦，海拔為3 200～3 400 m，場地地表被硬化，其水文條件完全被破壞，無水分滯蓄能力，也無自我恢復能力。

一般施工占壓及擾動面，主要涉及施工便道、部分施工場地(多為機械停放場、材料堆放場)和移民安置區部分占壓設施占地區等，場地相對平緩，海拔為3 200～3 400 m，場地地表為土質，少量占壓擾動，基本不破壞原有的水文條件，具有較強的自我恢復能力。

各類施工擾動面立地條件見表1。

表1 各類施工擾動面立地條件

綜上，工程各施工擾動區主要特點為：原有地貌和水文特點被改變，原有植被和土壤基質完全或局部被破壞，植被與生物多樣性完全或局部喪失，土壤基質局部喪失，水文循環完全或局部改變，喪失或基本喪失自我恢復能力。這些導致坡地穩定性下降，植被和景觀整體性破壞，水土流失加劇，可能產生水力、風力及凍融侵蝕，乃至局部的滑坡等重力侵蝕等。

4 施工擾動區生態修復措施、植物物種配置初探

根據各施工擾動面的擾動特點、立地條件，進行相應的生態修復技術研究，并配置相應的植物類型和物種。根據周邊類似工程案例，在保證邊坡穩定安全基礎上，結合目前國內外生態修復技術研究成果，對雅魯藏布江中游高寒高海拔地區水電站各施工擾動區初擬的生態修復技術和植物配置如下。

巖質邊坡，邊坡立地條件較差，對于坡比1∶0.5～1∶1.0的陡邊坡，因其本身坡面無土壤，基本無保土保水條件，加之區域高寒高海拔、干旱少雨等獨特的自然條件，故采用傳統的客土植生、液力噴播、三維網護坡等技術均不適宜，因此初擬采用新型JYC生態基材護坡技術[3]。該技術是針對高寒高海拔地區的氣候特征和生態環境，使用混凝土噴射機將JYC生態基材和植被種子的混合物，按設計厚度均勻噴射至巖質陡邊坡的一種綠色防護技術，生態基材中配置適應區域氣候特點的保水保土、耐寒抗旱的特種基材。對于邊坡陡于1∶0.5，局部邊坡過陡甚至倒坡區域，采用在邊坡坡腳或馬道內側設置種植槽的方式予以綠化。高陡邊坡植物物種配置以當地適生草本為主，輔以少量灌木種。植物物種主要選擇砂生槐、固沙草、叢生禾草、短花針毛、蒿草、莎草等。

土質邊坡或土石混合邊坡，坡比1∶1.5～1∶4，邊坡立地條件相對較好，但因地域和氣候條件特殊，對于土壤條件貧瘠、坡比陡于1∶2的邊坡區域，考慮采用生態袋技術護坡。生態袋技術是采用土工無紡布袋裝填基質及種子后，利用排水聯結扣堆疊至坡面，形成柔性支護種床，恢復坡面植被的一種技術。生態袋[4]具有耐候性好、透水不透土、適宜植物生長等優點。對于局部視覺敏感區域，為加強或加速綠化效果，考慮采用液力噴播恢復植被。液力噴播技術適用于邊坡坡比緩于1∶1的土質或土石質區域，通過噴射含養分、保水抗旱抗寒劑的混合基質及植物種子，對工程邊坡區域予以生態修復。對于其他坡比緩于1∶2的一般土質、土石邊坡，采用客土植生、植灌草方式恢復生態。植物配置以灌草為主，植物物種主要選擇砂生槐、紫穗槐、云南沙棘、固沙草、蒿草、紫花苜蓿等。

棄土棄渣堆墊面，以土石混合為主，立地條件一般，考慮其場地的立地條件和氣候等特殊情況，堆渣坡面若直接覆土綠化，坡面保土保水性能差，因此對堆渣坡面擬實施框格護坡后植灌草綠化。框格護坡可分散坡面徑流，提高邊坡的粗糙系數，降低坡面徑流流速，減輕徑流對坡面的沖刷程度，同時可提高框格內所覆表土的穩定性，利于邊坡植物措施的實施。堆渣頂面栽植喬灌草綠化。植物種主要選擇銀白楊、深山柏、高山櫟、砂生槐、固沙草、蒿草等。

施工硬化地表，立地條件差，首要工作為破碎硬化地表，改良土壤基層，進行土地整治，之后考慮覆土，栽植喬灌木綠化。植物物種主要選擇藏青楊、沙棘、水曲柳、深山柏、杜鵑、高山櫟、固沙草、蒿草等。

一般施工占壓及擾動面，場地立地條件相對較好，簡單進行場地整治后即可予以恢復，主要采用栽植喬灌草的方式予以直接綠化。植物物種主要選擇藏青楊、沙棘、水曲柳、深山柏、杜鵑、高山櫟、固沙草、蒿草等。

各類施工擾動區生態修復措施及植物配置[5]初擬情況見表2。

表2 各類施工擾動區生態修復措施及植物配置情況

施工擾動區可選擇的主要植物物種的生物學特性詳見表3。

表3 主要植物種生物學特性

5 專項課題研究思路

考慮到高寒高海拔地區生態脆弱，氣候條件特殊，生態修復較為困難，加之水電站建設周期長，因此可根據施工擾動區的生態修復思路，進行高寒高海拔地區水電站工程施工擾動區植被生態修復課題研究。可按5種擾動面情況，配置相應的現場試驗，主要研究內容包括擾動類型劃分及植被恢復生態主導因子研究，植被恢復先鋒物種、優勢物種篩選，植被恢復鄉土物種快繁技術研究，保水保肥技術研究等，現場試驗包括邊坡(巖質、土石質)植被恢復小區、棄渣場(棄土棄渣堆墊面)植被恢復試驗小區、施工生產生活區(施工硬化地表、一般施工擾動面)植被恢復小區等。

課題初擬研究時間為3年，擬通過對工程建設區特有氣候條件、植被特征及開發建設擾動區特征的研究，開發出技術可行、成本相對較低的水電站工程施工擾動破壞區植被恢復技術體系，探索區域社會經濟與環境建設協調發展的途徑，達到工程建設與生態環境的和諧統一，以有效節省工程投資，緩解高寒高海拔地區水電開發與生態環境保護之間的矛盾，實現經濟建設與生態保護的協調統一。

6 結 論

目前我國雅魯藏布江的水電開發已逐步開展，如何在高寒高海拔地區水電站施工擾動區做好開發中的保護和恢復工作，是一個技術難題。

本研究通過對水電站各施工擾動區的施工特點、擾動情況及其立地條件的分析，進行了擾動破壞面及其問題處理的歸類，結合區域環境特點和當地的植物物種調查，提出了各擾動破壞區相應的恢復技術及其物種選擇。另外，提出了各施工擾動區的恢復思路、物種選擇等想法，初擬進行課題研究。擬通過現場的小區試驗，提取相關參數，開發出技術可行、成本相對較低的水電工程施工擾動破壞區植被恢復技術體系，對更深入的課題研究也提出了相應思路。

[1] 張自和.青藏鐵路建設沿線的草地植被恢復與重建[J].草地學報,2003,11(3):246-250.

[2] 梁四海,陳江,金曉媚,等.近21年青藏高原植被覆蓋變化規律[J].地球科學進展,2007,22(1):33-40.

[3] 李天斌,徐華,周雄華,等.高寒高海拔地區巖質陡邊坡JYC生態基材護坡技術[J].巖石力學與工程學報,2008,27(11):2332-2339.

[4] 邢建龍,張慧興.生態袋在邊坡防護工程中的應用[J].四川建材,2012,38(4):87-88.

[5] 沈渭壽,李海東,林乃峰,等.雅魯藏布江高寒河谷流動沙地適生植物種篩選和恢復效果[J].生態學報,2012,32(17):5609-5618.

S157.2

A

1000-0941(2018)01-0036-04

應豐(1980—)，男，浙江杭州市人，高級工程師，碩士，主要從事水土保持及生態治理咨詢、設計工作。

2017-04-16

(責任編輯 徐素霞)