青海地區(qū)不同壩型水土保持植物措施配置模式研究

曹優(yōu)明

(黃河勘測規(guī)劃設計有限公司，河南 鄭州 450003)

1 研究不同壩型水土保持植物措施配置模式的必要性

青海省河流眾多，水資源豐富，建設有很多水利樞紐工程。在大壩等水利樞紐工程施工過程中，不可避免地會對地貌、植被等造成一定的擾動。青海省水土流失較嚴重，植被自我修復能力較弱、自然恢復時間較長，一旦遭到擾動破壞，則很難恢復，加上近些年來政府和相關部門對大壩區(qū)建設的綠化要求和標準也在逐步提高，因此研究大壩區(qū)的水土保持植物措施如何配置非常必要。

大壩類型主要包括土石壩、重力壩和拱壩等，要根據不同的地形、地質條件來選擇適宜的壩型。而不同壩型條件下，大壩區(qū)布設的水土保持措施也大不相同，要根據壩址區(qū)的實際地形、土壤、植被、邊坡等諸多因素綜合考慮水土保持措施的可行性。現以面板堆石壩和重力壩為例，對不同壩型的水土保持植物措施配置模式進行研究。

2 面板堆石壩大壩區(qū)水土保持植物措施配置

2.1 項目概況

青海省巴音河蓄集峽水利樞紐工程位于海西州德令哈市蓄集鄉(xiāng)，為大(2)型水庫，總庫容1.62億m3，其開發(fā)任務以城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水為主，兼顧發(fā)電、防洪、灌溉等綜合利用。建設性質為新建，建設內容包括主要建筑物(大壩、溢洪道、放空洞、引水發(fā)電洞、進水口等)、電站廠房、次要建筑物、臨時建筑物等。大壩為1級建筑物，建設等級Ⅱ等，為混凝土面板堆石壩，壩頂高程3 471.50 m。

2.2 項目區(qū)概況

項目區(qū)大地構造位于祁連山褶皺系、東昆侖褶皺帶和秦嶺褶皺系三個大地構造單元的交會部位。工程區(qū)基巖地震動峰值加速度為0.13g，基巖地震動反應譜特征周期為0.40 s，相應地震烈度為Ⅶ度。

項目區(qū)地處柴達木盆地東北部邊緣的巴音河中下游峽谷地段，山勢陡峻，兩岸垂直陡崖高差50～60 m，河谷深切。壩址位于巴音河峽谷出口上游約8 km處，壩址處海拔3 500 m左右，河谷底部寬度(目前河槽)11～20 m，壩頂處寬度約為400 m。壩址處河谷為不對稱的U形谷，右岸反向坡，地形較陡，自然坡度在55°以上，局部直立；左岸為順向坡，地形較緩，自然坡度在40°～50°。左、右岸均發(fā)育有大小不等的沖溝，沖溝溝底坡度較陡，基巖裸露。河流在壩址區(qū)呈反S形。

項目區(qū)位于青海柴達木盆地東北部的中緯度內陸高原地區(qū)，屬于高山寒漠氣候區(qū)，具有典型的高原大陸性氣候特征：晝夜溫差大，冬寒夏涼，無霜期短，日照時間長，空氣干燥，降水量少且多集中于夏季，冬季漫長寒冷、多大風，暖季短。德令哈市多年平均氣溫4.0 ℃，年平均降水量180.5 mm，年平均蒸發(fā)量2 098.2 mm，年日照時數2 800 h，年平均無霜期128 d，最大凍土深度196 cm，平均風速2.3 m/s，最大風速18.0 m/s，主風向為東北東。該地區(qū)較大降水出現時間一般在5—9月，河川徑流在4、5月份冰雪融水較多，6—9月份徑流以雨水為主，枯季徑流由地下水補給。項目區(qū)土壤類型以灰漠鈣土為主，也有部分砂姜黑土。植被屬青藏高原高寒植被，以草甸等為主，植物種主要有紫花針茅、芨芨草、紅柳等，林草覆蓋率為36.6%。

項目區(qū)土壤侵蝕類型以風力侵蝕為主，兼有一定程度的水力侵蝕，侵蝕強度為輕度，現狀綜合土壤侵蝕模數為1 200 t/(km2·a)，容許土壤流失量為1 000 t/(km2·a)。項目所在地不涉及國家級水土流失重點防治區(qū)，屬于青海省水土流失重點治理區(qū)。

2.3 大壩區(qū)植物措施體系

2.3.1 植物措施

項目區(qū)立地條件較差、降水量少是植被成活的制約因素。通過與當地水利局專業(yè)技術人員進行溝通，在保證灌溉條件的前提下，加強管理及撫育措施，大壩管理區(qū)可綠化范圍的植物成活率是可以保證的。設計在壩下平臺布設綠化措施，采用喬灌草結合的方式。根據該區(qū)域的地形條件分為兩個區(qū)域，在地形較平坦的斜坡區(qū)域，為了減輕水土流失程度，進行穴狀整地后栽植，在坡度30°以上區(qū)域采用魚鱗坑整地栽植。

(1)斜坡栽植區(qū)。該區(qū)坡度在5°以下，穴狀整地后進行栽植。喬木選擇青楊、祁連圓柏，株行距為4 m×4 m；灌木選擇紅柳、金露梅，株行距為2 m×2 m；草種選擇披堿草、紫花針茅、無芒雀麥，撒播量80 kg/hm2。

(2)魚鱗坑整地區(qū)。該區(qū)坡度為30°～45°，采用魚鱗坑整地，有大、小魚鱗坑兩種類型，分別用于喬木、灌木栽植。大魚鱗坑長徑為1 m，短徑為0.6 m，坑深為0.6 m，邊坡為1∶0.3，坑排距為2 m，坑間距為2 m，土埂頂寬0.2 m，用于喬木栽植；小魚鱗坑長徑為0.6 m，短徑為0.4 m，坑深為0.5 m，邊坡為1∶0.3，坑排距為2 m，坑間距為2 m，土埂頂寬0.1 m，用于灌木栽植。魚鱗坑間撒播草籽。

2.3.2 配套灌溉措施

項目區(qū)降水量較少，綠化需配套灌溉設施，以保證成活率。與主體設計的水工專業(yè)人員進行溝通協商后確定，從導流洞出口生態(tài)基流管上方引接108 mm鋼管引水，供該區(qū)綠化灌溉使用。經過對該地區(qū)進行調查，設計灌水定額為900 m3/(hm2·次)，蓄水池設置為地下封閉式矩形，容積為105 m3，長×寬×高為4.5 m×4.5 m×5.2 m，采用漿砌石基礎，混凝土底板、側板，混凝土空心頂板。灌溉管道引水高程為3 356 m，1號蓄水池高程為3 369 m，用于壩下平臺2號路左側區(qū)域灌溉；2號蓄水池高程為3 372 m，用于壩下平臺2號路右側區(qū)域灌溉；3號蓄水池高程為3 370 m，用于2號路左側明線段行道樹灌溉；4號蓄水池高程為3 368 m，用于2號路右側明線段行道樹灌溉。4個蓄水池之間串聯，連接方式為生態(tài)基流管引水→1號蓄水池→2號蓄水池→3號蓄水池→4號蓄水池。鋼管引水至1、2號蓄水池需加泵，揚程為20 m；2號蓄水池前端管道分至3、4號蓄水池可進行自流蓄水。各區(qū)域蓄水池蓄滿后用于灌溉，灌溉時需要配備管道泵。

3 重力壩大壩區(qū)水土保持植物措施配置

3.1 項目概況

黑河黃藏寺水利樞紐工程位于青海省祁連縣和甘肅省肅南縣交界的黑河干流上游，為大(2)型水庫，開發(fā)任務為合理調配中下游生態(tài)和經濟社會用水，提高黑河水資源綜合管理能力，兼顧發(fā)電等綜合利用。建設性質為新建，建設內容包括主要建筑物(大壩、泄水建筑物、引水發(fā)電建筑物等)、電站廠房、次要建筑物、交通道路等。主要建筑物為2級建筑物，建設等級Ⅱ等，大壩為碾壓混凝土重力壩。該項目水庫總庫容4.06億m3，死水位2 580 m。

3.2 項目區(qū)概況

項目區(qū)地層屬于華北地層大區(qū)祁連—北秦嶺地層分區(qū)的北祁連山地層小區(qū)，推薦壩址黃藏寺壩址場區(qū)地震動峰值加速度0.19g、地震動反應譜特征周期0.40 s，相應地震基本烈度為Ⅷ度。項目區(qū)所在的黑河上游河段地處青藏高原東北部的祁連山脈，位于走廊南山與托勒山之間，地勢南高北低，壩址區(qū)兩岸山體雄厚，河谷狹窄，呈V形谷，河谷谷底高程為2 520.85～2 533.50 m，左岸山頂高程3 121～3 130 m，右岸山頂最大高程3 254 m，谷嶺相對高差600～750 m，屬深切割的中山區(qū)。

項目區(qū)位于青藏高原東北側的祁連山系中，主要受青藏高原氣候的影響，位于高寒半干旱氣候帶。壩址地勢高峻，氣候嚴寒、濕潤，海拔在2 500 m以上。項目區(qū)多年平均降水量400 mm，多年平均氣溫0.7 ℃，多年平均日照時數2 874 h，全年無霜期為40～110 d；常年多為西北風，年平均風速2.0 m/s，最大風速約20 m/s；年降雪期為240～270 d，夏季常降冰雹，每年9月至次年5月為冰凍期，最大凍土深度1.25 m。河川徑流形成、利用、消失分區(qū)明顯，以降水補給為主，年最大洪水一般出現在6—9月。項目區(qū)土壤主要為山地栗鈣土、山地灰鈣土、黑鈣土等。項目區(qū)植被屬溫帶山地森林草原。喬木林主要樹種為青海云杉、祁連圓柏、楊樹，灌木樹種主要為沙棘、高山柳。項目區(qū)山地陽坡多為山地草原和灌叢，河谷地區(qū)主要是耕作區(qū)，種植小麥、青稞、豌豆、油菜等農作物，林草覆蓋率為36.6%。

該項目涉及甘肅省肅南縣和青海省祁連縣。項目區(qū)土壤侵蝕強度為輕度，侵蝕類型以水力侵蝕為主，兼有一定程度的風力侵蝕和凍融侵蝕，現狀綜合土壤侵蝕模數為1 300 t/(km2·a)，容許土壤流失量為1 000 t/(km2·a)。項目所在地位于祁連山-黑河國家級水土流失重點預防區(qū)內。

3.3 大壩區(qū)植物措施體系

重力壩的可綠化范圍有限，因此僅在坡度較緩的邊坡采取高次團粒客土噴播的綠化措施。主體工程已對壩肩邊坡進行了工程防護，以維護邊坡的穩(wěn)定。施工結束后，設計在右壩肩靠近上壩道路位置的邊坡布設高次團粒客土噴播措施。高次團粒噴播技術施工程序具體為：清理、平整作業(yè)面→鉆孔→鋪設并固定網→安裝錨桿→拌和基材混合物→專用噴射設備噴射基材混合物→前期養(yǎng)護。

(1)清理、平整作業(yè)面。清除雜物及松動巖塊，盡可能將作業(yè)面整平整，保證施工前作業(yè)面的凹凸度平均為±10 cm，最大不超過±15 cm；對低洼處適當覆土夯實回填或以植生袋裝土回填，以填至坡面平整為準。對于噴混凝土面的，需要將噴混凝土面人工鑿成魚鱗坑，坑平面尺寸為0.3 m×0.3 m，間排距為1.5 m×1.5 m，以便于喬木或灌木植物根系穿過噴混凝土面進入原自然坡面，利于植物生長。

(2)鋪網、釘網。采用高鍍鋅棱形鐵絲網或高強塑料加強土工網，網孔規(guī)格為8 cm×8 cm。網用錨桿和錨釘固定，梅花形布置，間排距1 m×1 m，錨桿長50～100 cm(土坡及破碎巖石邊坡可以加長到2～3 m)，錨釘長15～40 cm。掛網施工時采用自上而下放卷，相鄰兩卷鐵絲網(土工網)分別用綁扎鐵絲連接固定，兩網交接處至少要求有10 cm的重疊，錨釘不少于5只/m2。網與作業(yè)面保持一定間隙，并均勻一致。較陡巖面處，可用草繩按一定間隔纏繞在網上，以增加附著力。

(3)噴播。將處理好的種子(抗貧瘠、抗病蟲害、耐性好、適合本地生長的進口及鄉(xiāng)土草種、樹種)配以營養(yǎng)土、團粒劑、穩(wěn)定劑、植物纖維、養(yǎng)生基材、緩釋肥等混合均勻，用專業(yè)機械設備噴附在巖面或土層上，噴播厚度10 cm，然后進行前期養(yǎng)護(10～15 d)，管護期1年。用于高次團粒噴播的樹草種主要有披堿草、紫花針茅、無芒雀麥等。

4 植物種選擇

植樹種草要依據“適地適樹，適地適草”的原則，選擇優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種或草種對占地區(qū)進行綠化。選擇樹草種時應考慮以下幾個方面：①選擇當地生長的優(yōu)良鄉(xiāng)土種；②選擇耐寒、耐旱、耐瘠薄、適應當地氣候土壤條件、速生、根系發(fā)達、固土能力強的樹種；③選擇易種、易繁、易管、抗病蟲害能力強的樹種；④選擇與附近植被和景觀協調且樹種來源豐富、經濟可行的樹種。青海地區(qū)的備選綠化植物見表1。

表1 青海地區(qū)工程備選綠化植物

5 不同壩型的水土保持措施對比分析

對兩種壩型的水土保持措施體系進行對比，結果見表2。

6 總 結

大壩區(qū)一直都被看作是綠化的盲區(qū)和難點，隨著先進水保理念的引入和實踐，大壩區(qū)的水土保持植物措施配置近些年越來越受重視。筆者針對青海省兩種不同壩型的水土保持植物措施配置模式進行了研究和對比分析。水土保持植物措施的選擇首先要因地制宜，選擇適合不同壩型的植物措施體系，并選擇適合當地的植物種。后期筆者將繼續(xù)對配置模式的應用效果進行跟蹤研究。

表2 不同壩型水保植物措施對比