水電站施工擾動區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

水電站施工擾動區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

隨著國家對清潔能源能源的高度重視，能源使用結(jié)構(gòu)得到了很好的調(diào)整，水電的開發(fā)和建設(shè)正在不斷推進。目前,西藏雅魯藏布江水電開發(fā)已初步啟動,但因位于高寒高海拔區(qū)域、空氣稀薄、大氣干燥、太陽輻射強烈、風(fēng)力強勁、無(少)雨期較長、土壤貧瘠、生態(tài)脆弱等地域、氣候的特殊性,故其施工擾動區(qū)植被破壞后存在采用傳統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)難以恢復(fù)等難題。因此,適用于該地區(qū)可行的水電站施工擾動區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù),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(qū)水電站施工擾動區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)及其植被恢復(fù)與重建特別重要、意義重大1項目特點和施工干擾特點1.1項目區(qū)氣候、降水量特征位于西藏雅魯藏布江中游的某水電站工程,裝機容量600MW,等級為二等,規(guī)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(qū)和移民安置區(qū)等四部分組成。項目區(qū)位于青藏高原中南部,屬高山峽谷地貌,局部發(fā)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(fā)育,階地不發(fā)育。項目區(qū)屬于高原溫帶季風(fēng)半濕潤氣候區(qū),海拔3200~4300m,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527.4mm,多年平均地面蒸發(fā)量為2084.1mm,歷年最大日降水量為51.3mm,降水年內(nèi)不均,每年11月至次年4月為旱季,降雨少且多風(fēng),5—10月為雨季,降水量占全年降水量的70%以上。年日照時數(shù)2770h,無霜期125~153d,多年平均風(fēng)速為1.6m/s,歷年最大風(fēng)速為13.8m/s。項目區(qū)歷年最大凍土深度為59.0cm。1.2路下邊坡水土流失工程施工擾動區(qū)主要包括樞紐區(qū)、交通設(shè)施區(qū)、棄渣場、表土堆存場、取料場、施工生產(chǎn)生活區(qū)、移民安置區(qū)和水庫淹沒區(qū)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(zhì)或噴混邊坡和大量棄渣。樞紐工程區(qū)開挖形成的邊坡海拔在3500m以上,巖性為喜山期黑云母花崗閃長巖。交通設(shè)施區(qū)主要包括場內(nèi)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(shè)施的海拔多在3400~3600m,部分路段涉及冰堆積體等不良地質(zhì)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(chǎn)生水土流失,影響周邊環(huán)境。由于高山峽谷地區(qū)堆渣(土)場地選擇有限,棄渣場和表土堆存場布設(shè)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3500~3600m,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(chǎn)生活區(qū),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(shè),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(qū),包括農(nóng)村安置點、集鎮(zhèn)安置、專線設(shè)施復(fù)建改建等。施工擾動形成大的挖填場地、邊坡等。水庫淹沒區(qū),主要施工擾動影響包括庫區(qū)清理、水庫消落影響等,形成水庫消落帶、庫區(qū)裸地等,海拔為3200~3400m,局部區(qū)域為潛在的地質(zhì)災(zāi)害消除過程中形成的巖質(zhì)、土質(zhì)邊坡。2調(diào)查內(nèi)容及方法根據(jù)以上施工擾動區(qū)特點,需進行整治、生態(tài)修復(fù)。而在此之前,需進行項目區(qū)植被調(diào)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(diào)查范圍:工程施工占地區(qū)及鄰近區(qū)域。工程施工占地區(qū)主要包括壩址區(qū)、廠房區(qū)、施工場地、渣場區(qū)等,以及電站水庫庫尾至壩址區(qū)間河道兩岸水庫正常蓄水位淹沒線以下至河流現(xiàn)狀水面線的區(qū)域。調(diào)查內(nèi)容及方法、評價:植被調(diào)查內(nèi)容主要包括植被類型、植物區(qū)系、分布規(guī)律(水平與垂直)、覆蓋度和演替規(guī)律等。主要通過現(xiàn)狀調(diào)查法(GPS地面類型取樣、群落調(diào)查、植物調(diào)查等),采用GPS、RS和GIS相結(jié)合的空間信息技術(shù)依據(jù)《中國植被》和《西藏植被》等分類系統(tǒng),遵循“外貌—生態(tài)學(xué)法”的植被分類原則進行分類。項目區(qū)為高原溫帶季風(fēng)半濕潤氣候區(qū),水熱是制約森林植被分布的主導(dǎo)因子。河谷下部3500m以下多干溫性灌叢,優(yōu)勢種多落葉,且有耐寒耐旱特征。項目區(qū)3200~3700m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,3800m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(diào)查、評價,基本摸清了當(dāng)?shù)刂参锓N的分布、生物學(xué)習(xí)性等規(guī)律,為施工擾動區(qū)的植物配置提供了依據(jù)。3主要施工擾動面立地條件將雅魯藏布江水電站工程各施工擾動區(qū)按立地條件進行歸類,可分為巖質(zhì)邊坡、土(石)質(zhì)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(zhì)邊坡主要涉及樞紐工程區(qū)、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3300~3600m。該擾動面基質(zhì)條件為巖質(zhì),水文循環(huán)完全改變,基本無水分留蓄能力,自我恢復(fù)能力差。土質(zhì)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3200~3400m,基質(zhì)條件為土質(zhì)或土石混合,水文循環(huán)發(fā)生較大改變,原土壤表層喪失,具一定自我恢復(fù)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3400~3600m,布設(shè)于岸邊緩坡地或荒溝、支溝。基質(zhì)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(fù)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(cè)、沿河相對平坦的緩坡地布設(shè),場地相對平坦,海拔為3200~3400m,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(fù)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(qū)部分占壓設(shè)施占地區(qū)等,場地相對平緩,海拔為3200~3400m,場地地表為土質(zhì),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(fù)能力。各類施工擾動面立地條件見表1。綜上,工程各施工擾動區(qū)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(zhì)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(zhì)局部喪失,水文循環(huán)完全或局部改變,喪失或基本喪失自我恢復(fù)能力。這些導(dǎo)致坡地穩(wěn)定性下降,植被和景觀整體性破壞,水土流失加劇,可能產(chǎn)生水力、風(fēng)力及凍融侵蝕,乃至局部的滑坡等重力侵蝕等。4邊坡立地條件及植物物種的選擇根據(jù)各施工擾動面的擾動特點、立地條件,進行相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究,并配置相應(yīng)的植物類型和物種。根據(jù)周邊類似工程案例,在保證邊坡穩(wěn)定安全基礎(chǔ)上,結(jié)合目前國內(nèi)外生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究成果,對雅魯藏布江中游高寒高海拔地區(qū)水電站各施工擾動區(qū)初擬的生態(tài)修復(fù)技術(shù)和植物配置如下。巖質(zhì)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(qū)域高寒高海拔、干旱少雨等獨特的自然條件,故采用傳統(tǒng)的客土植生、液力噴播、三維網(wǎng)護坡等技術(shù)均不適宜,因此初擬采用新型JYC生態(tài)基材護坡技術(shù)土質(zhì)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(qū)域,考慮采用生態(tài)袋技術(shù)護坡。生態(tài)袋技術(shù)是采用土工無紡布袋裝填基質(zhì)及種子后,利用排水聯(lián)結(jié)扣堆疊至坡面,形成柔性支護種床,恢復(fù)坡面植被的一種技術(shù)。生態(tài)袋棄土棄渣堆墊面,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?？蚋褡o坡可分散坡面徑流,提高邊坡的粗糙系數(shù),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(nèi)所覆表土的穩(wěn)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(fù),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(qū)生態(tài)修復(fù)措施及植物配置施工擾動區(qū)可選擇的主要植物物種的生物學(xué)特性詳見表3。5技術(shù)研究內(nèi)容及現(xiàn)場試驗考慮到高寒高海拔地區(qū)生態(tài)脆弱,氣候條件特殊,生態(tài)修復(fù)較為困難,加之水電站建設(shè)周期長,因此可根據(jù)施工擾動區(qū)的生態(tài)修復(fù)思路,進行高寒高海拔地區(qū)水電站工程施工擾動區(qū)植被生態(tài)修復(fù)課題研究?？砂?種擾動面情況,配置相應(yīng)的現(xiàn)場試驗,主要研究內(nèi)容包括擾動類型劃分及植被恢復(fù)生態(tài)主導(dǎo)因子研究,植被恢復(fù)先鋒物種、優(yōu)勢物種篩選,植被恢復(fù)鄉(xiāng)土物種快繁技術(shù)研究,保水保肥技術(shù)研究等,現(xiàn)場試驗包括邊坡(巖質(zhì)、土石質(zhì))植被恢復(fù)小區(qū)、棄渣場(棄土棄渣堆墊面)植被恢復(fù)試驗小區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)(施工硬化地表、一般施工擾動面)植被恢復(fù)小區(qū)等。課題初擬研究時間為3年,擬通過對工程建設(shè)區(qū)特有氣候條件、植被特征及開發(fā)建設(shè)擾動區(qū)特征的研究,開發(fā)出技術(shù)可行、成本相對較低的水電站工程施工擾動破壞區(qū)植被恢復(fù)技術(shù)體系,探索區(qū)域社會經(jīng)濟與環(huán)境建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展的途徑,達到工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一,以有效節(jié)省工程投資,緩解高寒高海拔地區(qū)水電開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護之間的矛盾,實現(xiàn)經(jīng)濟建設(shè)與生態(tài)保護的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。6施工擾動區(qū)的恢復(fù)技術(shù)及物種選擇目前我國雅魯藏布江的水電開發(fā)已逐步開展,如何在高寒高海拔地區(qū)水電站施工擾動區(qū)做好開發(fā)中的