固結植生生態治理技術施工工藝及質量控制探究

金巧蘭，張 彬

（1.河南建筑職業技術學院，河南鄭州 450000；2.黃河水利科學研究院，河南鄭州 450003）

水利水電工程是我國重點的民生及經濟建設工程，對推動國民經濟高質量發展具有重要的支撐作用，但同時帶來了諸多生態環境破壞問題。土方開挖、填筑等形成的大面積工程區裸露邊坡不僅破壞了原生生境，也極易在自然侵蝕作用下誘發一系列自然災害，造成嚴重的安全隱患[1-2]。正確處理好水利資源開發和生態環境的關系，實現工程區綠水青山，消除邊坡安全隱患是目前應解決的關鍵問題。

近10 年來，以植被自然恢復為核心的生態治理技術日漸成熟，主要有客土噴播技術、三維植被網噴播技術、植生袋技術等，在水利工程邊坡治理中發揮了很大作用[3-7]。其中，固結植生生態治理技術是黃河水利科學研究院在吸收客土噴播施工機械化程度高、簡便快捷等優點的基礎上，通過材料創新研發與核心機理突破形成的新型生態治理技術，具有無需客土覆蓋即可改良原生土壤功能性狀，提升基體生產力，促進植被生長的顯著特征。本文結合陜西省咸陽市長武縣亭口鎮內亭口水庫反調節蓄水工程開挖邊坡生態恢復工作，探討了固結植生生態治理技術應用于高陡黃土邊坡的施工工藝流程，明確了技術實施質量控制要點及注意事項，并對工程實施效果進行了簡要分析。

1 工程概況

亭口水庫反調節蓄水工程位于亭口水庫反調節庫區，開挖邊坡分散分布于庫區進山道路，坡面基體為濕陷性黃土，未設混凝土拱格梁。施工區域邊坡坡度（1 ∶0.75）～（1 ∶0.85），高3～55 m，每 2～12 m 高設一馬道，寬1～8 m。黃土邊坡板結嚴重，坡面陡峭，陽坡蒸發量大，開挖邊坡分散，均不臨近道路，施工養護不便。

2 固結植生技術施工工藝

2.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 施工工藝流程圖

2.2 施工技術要點

固結植生噴播主要施工設備包括液力噴播機1 臺、平板運輸車1 輛、灑水車1 輛。

2.2.1 施工準備

1）結合當地實際情況選取合適施工月份，宜選擇在5—8 月，確保噴播工作結束后氣候條件適宜植被生長，并制訂合理工期計劃，確定主要工期節點。

2）選定施工材料堆放及拌合區域，拌料場位置需靠近取水點，施工區域地面空曠且平整，不宜離噴播作業區域過遠，施工區域至拌料場道路應通暢平坦。

3）依據施工技術方案及相關標準劃分邊坡施工作業單元，并合理制定機噴作業路線，減少噴播設備冗余行進路程，并確保噴播無死角，效率高。

2.2.2 坡面清理

自上而下清除邊坡表面松散的不穩定石塊、垃圾及有害物質，應盡量避免出現浮塵、滑坡、大塊石滾落等情況，清理過程中發現大面積空洞時應用黃土進行填平并擊實。處理后的坡面應能滿足施工要求，保證機噴作業時坡面能順利掛漿。

2.2.3 草種設計

在建植草種選取時要以生態學基本原理為依托，盡量選擇根系發達、生長迅速、抗逆性強、經濟合理的鄉土植物，植物配置時應滿足統一規劃，整體布局，將先鋒植物、中期植物和長期植物合理搭配，可加快邊坡植被恢復和正向演替速度。同時要突出地域特色，因地制宜，必要時可兼顧景觀效應。

2.2.4 材料配制

固結植生生態治理技術主要材料包括固結植生生態復合材料、高摩爾比脲甲醛緩釋肥、混播草種、噴播土、水。

1）固結植生生態復合材料可通過下滲作用對土壤顆粒進行包裹—聯結—固化，形成團粒結構，使土壤顆粒具有黏聚性和保水性，改良黃土邊坡土壤理化性狀，本次施工設計用量為0.02 kg·m-2。

2）高摩爾比脲甲醛緩釋肥可結合土壤基況及改良目標要求自主調控肥效緩釋參數，為草種生長提供充足持續的養分，持續提高土壤生產力，本次施工設計用量為0.15 kg·m-2。

3）混播草種選用高羊茅、披堿草、黑麥草、冰草和草木樨5 種植物。本次施工設計混播比例約為2 ∶1 ∶1 ∶1 ∶1，用量為25～30 g·m-2。在噴播作業前，宜對草種進行泡水預處理，以結束草種的休眠期。

4）噴播土的主要作用是輸送草種和提高工程區邊坡表土含泥量，在邊坡噴播過程中不形成有效厚度，一般選用酸堿度適中的表層黏土和粉土，施用前應剔除大塊碎石等雜物。

5）水，可就近選擇水源。

2.2.5 材料拌和及機械噴播

由于黃土邊坡土質板結嚴重，含泥量低，較為貧瘠，故在噴播時采用雙層噴播設計。基層用定量的固結植生生態復合材料與水噴灑至坡體，提高黃土邊坡基質的理化性能，提高土壤黏聚性和保水性；表層則是將上述材料按設計用量順序投放至液力噴播機料倉進行攪拌，保證草種等材料混合均勻，無離析現象，即可開始噴播作業。噴播時，噴口應與噴面呈10°～45°夾角，噴口沿螺旋型軌跡運動，凹凸部位及死角應噴播充分。噴播時應保證設備輸出壓力持續穩定，當水平輸送距離增長或垂直輸送高度增加時可進行引管操作。

2.2.6 養護管理

噴播工作結束后，應在種子萌發期內加強水肥管理，在灑水時應盡量使用水霧覆蓋邊坡噴播區域，避免水流直接沖擊坡面，導致植生層脫落。同時，應制訂區域性、靈活性的澆水養護計劃，并結合天氣情況及土壤墑情實時調整灑水用量及頻次。如遇長期高溫干旱等極端天氣，可調整為夜間養護，降低水分蒸發量。

3 質量控制

3.1 草種萌發試驗

建植草種質量是決定噴播效果的前提條件。在噴播前，可采集現場土樣為基土，模擬固結植生技術應用的現場條件，進行室內擬種試驗。定期澆水并觀察記錄，測試種子發芽率，以確定黃土邊坡土質對植被發芽率的影響及生態基材對該土質的適用性。

3.2 噴播中試試驗

材料拌和濃度是影響噴播效果的重要因素，漿液濃度過大則噴播霧化效果較差，作用坡面后基材易滾落，掛漿效果不明顯；漿液濃度過小雖霧化效果良好，但難以有效附著在黃土板結邊坡，易流淌。因此，在開展正式噴播工作前，應進行噴播中試試驗，如圖2 所示。通過調整噴播土用量改變材料漿液濃度，并利用泥漿比重計進行稱量，當噴播漿液滿足霧化程度高、噴射至坡面時無滾落、無流淌、無結塊，且基材覆蓋坡面均勻、草種粘接密度均勻時即可確定為正式噴播施工漿液濃度，本次黃土邊坡施工漿液濃度為1.55 g·cm-3，具體見表1。

表1 噴播材料漿液比重試驗參數表

圖2 噴播中試試驗

3.3 植被生長情況監測

定期定點巡查是維持噴播效果的重要保障，巡查工作不可松懈。巡查時可根據作業單元、施工進度及養護情況，制訂分區巡查計劃。做好巡查記錄工作并拍攝影像資料，對發芽率低、成苗情況差的區域應做好標記并持續重點關注。如有長時間未發芽區域，著重養護補肥或根據情況進行補栽處理。

4 工程應用效果分析

亭口水庫反調節蓄水工程開挖邊坡生態恢復工作于2020 年5 月開始實施，2021 年8 月結束。在噴播施工期間，先鋒植被黑麥草生長迅速，植被整體長勢良好。次年后，部分先鋒植物開始退化，植被群落以高羊茅、冰草及披堿草等中長期植物為主，覆蓋率90%以上，實施效果較好。

5 結語

通過亭口水庫反調節蓄水工程開挖邊坡的應用取得的良好效果，可進一步論證固結植生技術在西北內陸垂直氣候條件下黃土邊坡的適用性和可靠性，可有效解決該地區的邊坡植被恢復難題。

通過凝練、總結固結植生生態治理技術的施工工序流程，進一步形成科學合理的設計、施工管理辦法，將有助于固結植生生態治理技術的市場推廣，推動我國生態治理相關產業發展。