水電工程水土保持生態修復理論與實踐

崔 磊，馮 磊，薛聯芳

(水電水利規劃設計總院，北京 100120)

1 國內外生態修復研究進展概況

國外生態修復的研究和實踐可追溯到20世紀30年代，涉及的相關概念有生態恢復、生態修復和生態重建等。其中，生態修復的叫法主要應用在日本和我國。雖然在涵義上有所區別，但都具有恢復和發展的內涵，即使原來受到干擾或者損害的系統恢復后使其可持續發展，并為人類持續利用。以國外河流生態修復工作歷程為例，主要經歷了從水質恢復(20世紀50年代開始)到小型河流以單個物種恢復為標志的生態恢復(20世紀80年代初期開始)，再到大型河流生態恢復工程(20世紀80年代后期開始)、流域尺度的整體生態恢復的過程(20世紀90年代興起至今)[1]。

在我國，20世紀末期至本世紀初期關于生態修復的觀點一般認為，生態修復是指停止人為干擾，解除生態系統所承受的超負荷壓力，依靠生態系統自身規律演替，通過其修養生息的漫長過程，使生態系統向自然狀態演化；為了加速被破壞生態系統的恢復，還可以輔助人工措施，為生態系統健康運轉服務，從而加快恢復的工作。近20年來，國內已在林田山水湖等多個生態領域開展了大量的生態修復實踐工作，并取得了顯著效果。

2 水土保持生態修復概念

水電工程建設涉及道路修建、場地平整、取土采料、大壩基礎和岸坡開挖、棄土棄渣堆放、移民安置等項目，具有土石方量大、占地范圍廣、施工周期長、棄渣量多、點線布置等特點，建設過程會占壓植被，增加植被后期恢復難度，且對土地資源形成一定損失，最終造成對生態環境的綜合影響。傳統上，我國水電工程水土保持措施布設一般優先滿足主體工程的要求，對不穩定邊坡、堆體、場地等擾動區多采用工程治理措施，這導致土壤資源未能得到有效保護，生態修復的目標不能有效落實。為滿足我國新時期生態環境建設的要求，需要在傳統以工程措施為主的水土保持工作的基礎上，對水電工程施工擾動區域和周邊生態脆弱區域從生態優先的角度進行系統考慮。因此，水土保持與生態修復的交匯融合被提上議程進行研究，并逐步應用于工程實踐。

根據已有的研究成果和工程實踐，水電工程水土保持生態修復的概念可定義為，在水電工程建設擾動區域和周邊影響的水土流失區，通過一定的人工輔助措施，促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地發揮[2]，促進植被的持續生長和演替，保護和改善受損生態系統的功能，從而加快水土流失防治的步伐，建立和維系與自然條件相適應，與經濟社會可持續發展相協調并良性發展的生態系統。

水電工程水土保持生態修復應立足于保護中開發、開發中保護。根據生態學原則和水電工程建設特點，控制和減少對原地貌、地表植被、水系的擾動和損毀，依靠生態自我修復能力，對施工擾動區和周邊生態脆弱區輔以人工輔助措施，通過保護、改良、改造、重建、再生等措施，使受損的生態系統恢復到相對健康的狀態，達到水電工程同自然環境相協調、相統一的目的。

3 水土保持生態修復總體規劃

開展水電工程水土保持生態修復工作時，應首先進行總體規劃，規劃工作中，應注重保護，轉變觀念，重視改良，合理配置并重建結構。總體規劃的工作內容與技術要求主要包括查明工程設計條件、診斷區域生態狀況問題、擬定生態修復總體目標以及劃分生態修復分區等方面內容。

(1)查明工程設計條件。工程設計條件調查包括工程規劃、設計、建設及運行期間相關工程資料，包括地形地貌、氣候氣象、水文、土壤、植被、生物多樣性、工程特性和工程運行等。

(2)診斷區域生態狀況問題。對區域生態環境狀況進行調查，調查內容包括生物因子和非生物因子。利用調查結果，并對比歷史資料或類似區域原生的生態環境狀況，診斷區域存在的主要生態環境問題。

(3)擬定生態修復總體目標。根據生態功能確定水土保持生態修復總體目標，可通過各項指標量化確定，如生物多樣性、水土流失總治理度、林草覆蓋率、河道暢通性等。

(4)劃分生態修復分區。在水電工程已有分區(樞紐工程區、棄渣場區、交通設施區、料場區、施工生產生活區等)劃定的基礎上，根據不同類型區域內的生態環境特征、水土流失特點及修復跡地情況，進一步劃定生態修復分區。

4 水土保持生態修復在水電工程建設中的實踐應用

按照國家生態環境建設與生態修復的總體要求，我國水電工程近年來開展了大量的水土保持生態修復的實踐工作，并且取得了較好的生態恢復效果。現以國內水電水土保持工程建設中的生態修復工作為案例，介紹分析表層種植土保護、高陡邊坡治理、消落帶治理、植被修復等水土保持生態修復的具體實踐工作。

4.1 表層種植土保護

表層種植土是生態修復措施必不可少的重要資源，表土資源的數量、質量同生態修復的效果密切相關。水電工程三通一平等工程施工時，表層種植土往往當成開挖棄渣堆至渣場或被回填掩埋，因開挖、回填施工具有不可逆轉性，在后期施工跡地植被重建時，短缺的表層種植土成為生態修復重要的制約因素，直接影響到植物措施實施的質量，甚至制約實施工作的開展。因此，開展表層種植土收集存儲工作是水電工程實施水土保持生態修復的重要組成部分。

金沙江向家壩水電站工程三通一平等工程施工時，對施工區肥沃的表層種植土進行收集保護，收集儲存表土資源約35萬m3，并單獨堆存在專門的表土堆存場。這項工作不僅使表層土壤資源免于占壓浪費，而且為施工區生態修復施工解決了寶貴的表層種植土資源。在表層種植土資源充足保證下，施工區才能在8個月內完成種植喬木63萬株、灌木24萬株，植草40萬m3的任務[3]，較好地重建了施工區植被系統。

4.2 高陡邊坡治理

水電工程開挖邊坡大部分為巖質高陡邊坡，巖質邊坡由于沒有土壤覆蓋，植物難以生長，且開挖邊坡一般坡度比較大，在降雨量較大的地方極易形成沖刷侵蝕，而風化形成的土壤顆粒難以留在坡面，不適宜植被生長。在水電工程建設中，裸露高陡邊坡遍布工程施工現場，根據所處位置和其重要性多采用噴錨等工程防(支)護，此類工程措施雖然保證了邊坡的永久穩定，但改變了土地利用類型，降水難以入滲，隔離了原邊坡的水汽微循環系統，生態系統難以自我恢復。隨著科學技術的發展，客土噴播技術、噴混植生技術、PEB生態護坡技術、植被混凝土生態防護技術、厚層基材噴射技術、有機基材噴播綠化法等新型技術，己成為開發建設項目水土保持生態修復的主要技術方法，并取得良好的效果。

金沙江溪洛渡水電站在進場道路開挖高陡坡邊坡采用了植被混凝土護坡，實施后1個月植被即覆蓋邊坡，2年后逐漸被當地鄉土物種代替，灌草密布，物種豐富。該技術既保證邊坡的穩定性，又提供了植物生長，演替必要的環境要素，生態效果極佳。與此同時，在邊坡馬道、擋墻頂部和底部均設置了植生槽，種植攀援植物，上爬下垂，對工程支護邊坡進行復綠，既修復了邊坡，又形成特色的景觀資源。

4.3 消落帶治理

水庫消落帶是指因水庫調度等原因引起水庫水位變動而在庫區周圍形成的一段特殊區域，是水位反復周期性變化的干濕交替區，是水陸之間的連接帶，也是兩者間進行物質、能量、信息交換的生態過渡帶。水庫消落帶具有自然保護功能，能減緩水庫水流對岸坡沖刷，減少侵蝕，保護岸坡穩定，減少庫區水陸連接帶的水土流失量。因此，維持水庫消落帶的良好性能對水庫水土保持具有重要意義。如何減緩和阻止消落帶自然植被的退化和萎縮，恢復和重建受損的消落帶生態系統，是對水庫消落帶進行生態修復的主要方面。

三峽工程庫區消落帶種植香根草的工作經過多年的試驗研究和現場實踐，水土保持生態修復效應明顯，栽植有香根草的試驗小區土壤物理性質好于裸地，而2年生香根草試驗小區的土壤涵養水源功能明顯好于1年生香根草。2年生香根草不但能防止水土流失的發生，而且還能過濾、沉積由于坡上部農耕地水土流失帶來的大量泥沙，大大減少入庫泥沙量。

4.4 植被修復

水電工程建設過程中，因場內外道路建設，施工生活營地建設、大壩開挖等施工活動影響，原地貌植被將遭到不同程度的擾動、占壓、破壞。為了控制植被破壞加劇水土流失導致石化景觀的異化趨勢[3]，最根本的途徑是確保綠色。因此，除采取工程防護措施外，龍灘、瀑布溝等水電站主動采取了水土保持生態修復措施，將工程措施與生態措施相結合，選擇符合區域生態及景觀特點的當地適生種類進行植被恢復和修復工作，并取得了良好的水土保持生態修復效果。

近年來，建設的水電工程多位于高寒、高海拔、干旱河谷、干熱河谷等區域，傳統的水土保持工作十分困難，主要存在水分不足、溫度過高(或過低)、土壤貧瘠、植被發育差等幾大難點。針對這些問題，藏木、觀音巖等水電站首先對工程所在區域的氣候、水文、現場土樣和原生植被開展了大量的調查分析和取樣測試，總結出工程自身的植被恢復制約因素，針對性地提出對應的解決辦法，初步形成了水、土、生的植被恢復關鍵技術。

5 結 語

水電工程水土保持生態修復工作在水電工程建設全生命周期中發揮了保護生態環境的關鍵作用。新時期水電工程施工建設過程中，應進一步總結已有的生態修復經驗，提高水土保持工作中生態修復措施的應用比例。同時，向國內外各行業推廣成功的水土保持生態修復經驗。

今后規劃待建的水電工程所在地多為高寒和干熱河谷區域，水土保持生態修復工作可以考慮在已有的表層種植土保護、消落帶治理、高陡邊坡治理、植被修復等實踐的基礎上，積極主動探索高寒區域生態修復、干熱河谷區域生態修復研究和試驗工作，并加強前期的調查、勘測和規劃工作，為今后水電開發更加有針對性地做好生態環境保護工作奠定技術基礎。