高邊坡生態(tài)修復的低碳建養(yǎng)實踐

文/ 供圖 | 交通運輸部公路科學研究院

針對公路高邊坡生態(tài)修復工程中存在的防護困難、施工效率低、養(yǎng)護難度大等工程難題，破壞面大、固土難度大、土壤水分流失快等環(huán)境難題和施工能耗高、施工難度大、高效養(yǎng)護裝備缺失等技術(shù)難題，該項目提出了基于環(huán)境最優(yōu)、施工便捷、智慧高效的公路高邊坡生態(tài)修復工程低碳建養(yǎng)技術(shù)體系，以公路高邊坡生態(tài)修復工程低碳建養(yǎng)為主線，從公路路基邊坡無損高效檢測及生態(tài)護坡設計技術(shù)、公路邊坡低碳施工工法優(yōu)化技術(shù)、公路邊坡低碳養(yǎng)護系列裝備研發(fā)、公路邊坡施工運營期碳核算技術(shù)等方面，提出了公路高邊坡生態(tài)修復工程低碳建養(yǎng)技術(shù)，并在云南、江西等省份進行了應用示范。

針對公路高邊坡生態(tài)修復中存在的工程本體潛在病害識別困難問題，該項目研發(fā)了邊坡檢測專用寬帶聲波換能器，提出了針對邊坡病害的高效快速無損耦合聲學檢測方法，明顯提高了施工質(zhì)量的控制力度和施工效率。

針對以往邊坡因為松散滑落而導致復播的問題，項目組發(fā)明了植物纖維發(fā)泡改進技術(shù)，得到菌絲體復合材料，使得植物碎屑防護層在起到防護功能同時還可為植物長期生長提供營養(yǎng)，對比往年復播的邊坡數(shù)量，減少了20%的復播面積。

項目組研發(fā)了便攜式植被光合作用光合氣體測試裝置，提出了采取估算與實測相結(jié)合的植物固碳釋氧能力分析方法，構(gòu)建了公路高邊坡生態(tài)修復工程建設與養(yǎng)護的碳核算模型，增強了實時性、準確性。

項目組還發(fā)明了植物纖維發(fā)泡改進技術(shù)，研發(fā)了便攜式藤毯、抗沖刷生態(tài)毯、生態(tài)復合型邊坡防護固定裝置、移動式樹木移植收放支撐架等邊坡生態(tài)工程低碳化施工和養(yǎng)護成套技術(shù)裝備。便攜式藤毯減少了前期邊坡植被種植的死亡率約5%，節(jié)約人工和工期成本約13%，邊坡綠化初次種植覆蓋率明顯提高了3%，減少了二次補栽的人工成本約每平方米5元。

四種防護材料的可降解率變化

技術(shù)線路圖

為克服養(yǎng)護設備缺失的問題，項目組依據(jù)水沙運動規(guī)律進行技術(shù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，研發(fā)了高邊坡灌溉施肥時網(wǎng)式過濾器、水力旋流器及施肥機等核心設備，減少了人工成本。據(jù)估算，3年內(nèi)減少的人工成本與系統(tǒng)一次性投入相當，6年能節(jié)省成本50%，顯著增加了社會經(jīng)濟效益。

基于公路預算全環(huán)節(jié)和覆蓋全生命周期排放系數(shù)的碳核算軟件平臺，解決了材料、運輸、現(xiàn)場施工及使用階段的定量碳排放計算問題，實現(xiàn)了不同邊界下的數(shù)字化及簡明化的公路邊坡建養(yǎng)碳排放計算。

此外，項目組還發(fā)明了基于植被、材料排放、機械能耗、使用期電氣化率逐年減排系數(shù)的碳中和路徑模擬平臺，融合數(shù)據(jù)庫存儲與路徑圖表顯示功能，并設計了開放端口單元可調(diào)節(jié)功能，實現(xiàn)了不同邊界下公路邊坡建養(yǎng)碳中和路徑模擬數(shù)字化與可視化。