生態學理念在水土保持工程中的應用探討★

王志強 向華浩 姚 軍 李林熙

(1.湖南芷蘭生態環境建設有限公司，湖南 長沙 410000；2.湖南農業大學，湖南 長沙 410000)

風能為可再生清潔能源，因而在我國能源結構中越來越受到重視,但在風電場工程建設過程中,會造成大量的挖填邊坡，且棄渣的堆放會形成一定量的掛渣邊坡，會導致項目區的水土流失，對項目區周邊的水系、農田、居民點和生態環境造成影響。因此，對場地進行水土保持工程和種植植物，以達到防止水土流失，恢復植物群落，使景觀與周邊相融的目標。對于風電場的水土保持和生態恢復，有一定的研究，主要集中于通過植物種植和工程措施有機結合的研究[1-5]，而如何應用生態學理念指導風電場的生態恢復還缺少較系統的研究。本文通過對生態學理念的梳理，提出了生態學理念在風電場生態恢復中的應用，并將理論應用于中廣核湖南桃江邱家侖50 MW水土保持工程項目，為以后風電場的生態恢復提供借鑒和指導。

1 生態學理念的核心

沒有人類的干預，自然環境遵循其發生發展規律，逐漸良性發展。由于有人類的干預，導致了環境受到破壞，導致了生態學科的形成。

生態學理念的核心就是在保護現有環境穩定的前提下，以最小的成本獲得最大的收益。也就是保證環境可持續發展的條件下，從環境中獲得最大的資源。要做到這一點，需要協調好人與環境，環境中生物與環境，環境中生物與生物間的關系。因而生態學理念在各種工程應用過程中，應當是從系統地角度進行考慮、設計和施工，以減少對環境的破壞和影響，使人與自然共生共處[6]。

2 生態學理念在水土保持工程中的應用

2.1 在地形處理中的應用

水土保持工程項目建設過程中原有的地貌在占用土地、開挖坡面、整修便道、機械碾壓等活動中遭到破壞。自然侵蝕下的地表和原有的水文網絡系統,在其開挖、回填、碾壓等建設活動中遭到擾亂和破壞。同時施工造成裸地面積增加，擾動了原土層和巖層，破壞了土壤表層結構。在生態學理念的指導下，地形處理過程中在保證地形穩定的前提下應當盡量少的對原有地貌進行破壞，減少土方、巖石的挖與填，不僅能加快施工速度，同時能有效降低工程造價[7]。

2.2 在植物種類選擇中的應用

生態學理念在指導水土保持工程中植物的選擇時應重點考慮植物對于土壤的固定和對水的吸收。在植物種類的選擇上重點考慮速生的鄉土植物。除此之外，應當根據邊坡的土壤條件，優先考慮耐干旱耐瘠薄，根系發達，病蟲害少，具有根瘤和生態效益高的植物種類，同時兼顧考慮植物的經濟效益。此外，根據場地特點和周邊的植物景觀特色，可以考慮觀賞性的植物種類，特別是季相變化明顯的植物種類。因此，植物選擇時應綜合考慮當地的氣候、地形、經濟等因素，科學選擇出最好的不同種類[8]。

2.3 在植物群落構建中的應用

生態學理念指導水土保持工程中構建植物群落時，應著重考慮各種植物種類的生態位特征，盡量滿足各種植物所需要的生態位，避免各類植物的競爭，同時綜合考慮短期和長期群落結構的變化。實際的植物配置時，根據生態位理論實行喬、灌、草及濕生植物的合理搭配，并且選擇優勢度較高的植物種類，使植物景觀與當地的環境相溶，發揮出最佳的生態效益，從而促進生態環境的和諧發展。

2.4 在景觀設計中的應用

生態學理念指導水土保持工程景觀設計時，應以自然植物群落景觀為主，但是可以依據具體的環境、周邊的植物群落、交通條件構建特色的植物群落景觀，體現當地的植物景觀特色。設計的過程就是將這些帶有場所特征的自然因素結合在設計之中，從而維護場所的健康[9]。作為設計者應盡量保留原場所的自然特征，這是對自然的內在價值的認識和尊重，既能在一定程度上降低投資成本，又能避免為了過分追求形式的美感，對原有的生態系統造成無法彌補的破壞[10]。

2.5 在成本控制中的應用

生態學理念在指導水土保持工程成本控制時，應當以最小成本獲得最好的效果，包括幾個方面：一是盡量減少挖填以降低成本；二是植物選擇抗性強的種類以減少后續的養護；三是科學合理利用開工前的各種資源，如表土、處理的植被等；四是合理利用當地低成本的資源，如廢棄的各種農用資源改良土壤；五是合理利用植物，加速植被的恢復，如利用速生的藤本迅速覆蓋陡坡，降低工程成本；六是合理使用低成本高效的新型材料降低成本，如新型保水劑可以增強植物的成活，新的藤本植物攀爬系統等，均有利于降低成本。

3 生態學理念在中廣核湖南桃江邱家侖50 MW水土保持工程的應用

3.1 項目區概況

邱家侖風電場工程位于湖南省桃江縣南部邱家侖境內的山頂(脊)上，區域內地貌主要特征是以山地為主，丘崗盆地相間。地勢總體上西南高，東北低，水系呈樹枝狀，自西北向東南輻射。風機沿著北東向條形山脊上布置，地形坡度一般為20°～35°，局部呈陡崖，無滑坡、泥石流、地陷、溶洞等嚴重不良地質體。山頂(脊)地面高程為400 m～760 m，地形起伏較大，山體較為單薄。谷底高程為180 m～320 m，相對高差90 m～340 m；山坡上主要為灌木、竹林。坡腳處分布有耕地和水田，零星分布有民房及水庫(克讓沖水庫)。土壤類型主要為黃土、黃壤土、殘坡積土，呈淺黃色、黃紅色或黃褐色，以壤土為主，沙壤土次之，土壤可蝕性較強。

項目區屬亞熱帶大陸性季風濕潤氣候，氣候溫和，四季分明。冬春兩季，受蒙古高壓控制，盛行偏北的大陸季風，多冷空氣活動；夏秋兩季，受西太平洋副熱帶高壓和印度低壓控制，盛行偏南風的熱帶海洋性濕潤季風。山地廣闊，生物資源豐富，高程500 m～800 m處主要是常綠與陽性落葉闊葉混交林、人工杉木林、杉松和闊葉樹混交林，高程500 m以下主要是馬尾松林、人工杉木林、油茶林以及常綠落闊葉林交混群等。項目區區位見圖1。

3.2 水土流失狀況

風電機組區風機平臺擋護措施不完善，截排水措施不完善，局部水土流失較嚴重；交通道路區挖填邊坡呈裸露狀態，截排水溝不完善，無沉沙措施，水土流失較嚴重;集電線路區，棄渣場區，升壓站區未采取有效水土保持措施(見圖2)。

3.3 生態學理論在工程中的應用

3.3.1在地形處理中的應用

在工程設計施工中，尊重自然，嚴格控制工程的占地，在工程施工過程中，充分尊重地域自然地理特征，利用當地生態系統的自我更新能力，盡量減少對原有土地的干擾破壞，在開挖邊坡的施工中，現場查勘得知，道路沿線邊坡大多為巖質邊坡，多呈弱～中風化，只針對現狀邊坡采取修整、清除風化物，不再采取消坡卸載措施。已被雨水沖毀區域，采用土石料回填，與現狀邊坡保持平整，邊坡風化物清除厚度小于0.5 m。其次是保護表土，例如集電線路區施工周期短，采用逐個桿塔、分段施工，對施工區內表土進行剝離，對道路開挖區和回填區的表層土予以保存，施工生產區地勢平坦，則在場地平整前采取表層土保存措施(如圖3所示)。

3.3.2在植物種類選擇中的應用

植物種類選擇應注重以下幾點：一是優先選擇樹形、葉形、高度適合的喬灌木和不同季節的花木以及草坪植物；二是喬灌木樹種選擇了樹形優美并具有較強抗旱、抗低溫、抗風能力的樹種，例如濕地松、杉木、錦繡杜鵑；三是植物草種選擇耐寒、抗污染、耐踐踏、耐貧瘠的草種，它們具有改良土壤理化性狀能力，具有較強的水土保持作用，優先選用鄉土草種，以保證成活率，例如：撒播草籽采用白三葉、黑麥草、波斯菊、大花金雞菊、黃花槐。而邊坡綠化選擇葛藤、凌宵，常春油麻藤等易生長又具有美觀性的藤本；四是考慮植物多樣性，選擇時盡量考慮不同類型植物的多樣(見表1)。

表1 植物應用表

3.3.3在植物群落構建中的應用

在植物群落構建時，重點考慮以下幾點：1)在滿足水土保持和區域綠化等基礎性要求的基礎上考慮采用多種樹、草種進行群體配置；2)合理搭配構建復層植物群落，并解決好種間關系，確保植物群體的健康生長與穩定，并保護各種類型以及多種演替階段的生態系統。

例如下邊坡及路基超寬處種植濕地松或榿木，增強中后期固坡效果，構建群落上層，增加落葉生物量。針對塊石、碎石含量較多的掛渣邊坡，階梯狀小平臺內覆土種植小灌木、葛藤、油麻藤，恢復植被。渣場頂部覆土后種植水土保持林，喬木選擇杉木和濕地松，混交，林下撒播冬茅草和高羊茅草種,棄渣場整治完畢，根據棄渣場堆渣邊坡坡度采取不同的綠化形式，邊坡1∶1.5～1∶2.0之間時，覆土種植喬灌草恢復植被，喬木選擇杉木、濕地松，灌木選擇金葉女貞、錦繡杜鵑、黃花決明，草本選擇冬茅草、高羊茅(見表2)。邊坡為1∶1.0時，堆渣邊坡采用漿砌石網格梁植草護坡,撒播冬茅草、高羊茅綠化。工程中植物群落的上中下層既順應了當地的生態環境，又營造了良好的景觀效果。

表2 棄渣場堆渣邊坡(坡度1∶1.5～1∶2.0)植物群落

3.3.4在景觀設計中的應用

根據現場情況，打造“風車花海”的綠化理念，在保水保土的基礎上，道路兩側、填方邊坡區域種植波斯菊、大花金雞菊、黃花槐等植物，打造一條花的走廊，做到“風車花海，春風十里”(見圖4)。

3.3.5在成本控制中的應用

一是較多的應用了一些價格較低的草種以及鄉土樹種。二是強調新技術、新工藝的使用，工程中加入了芷蘭園林三聯植被恢復技術體系，以草灌組配為核心，處置工藝為手段，基質結構為基礎，實現該區域植被良好長期的生長。在邊坡綠化上采用先進的掛網噴播，針對碎石、沙土含量較多的掛渣邊坡則采取鋪設生態網的形式。新技術的使用有效降低了成本，不僅滿足生態效益，也具有經濟效益(如圖5所示)。

4 結語

水土保持工程中往往會遇到自然環境受到破壞或者植被較少、水土流失較為嚴重的情況，因此在水土保持工程中，要以生態學理念為指引，在充分保護自然、尊重自然的前提下對工程進行設計施工。我們應該尊重場地原有的地貌條件，因地制宜，保護表土資源，減少對土地的干擾破壞。其次應多選用生態效益高的鄉土植物，考慮各種植物的合理配植，構建復層植物群落，在滿足水土保持要求的基礎上打造特色景觀。做到三個“同時”，即同時展開工程建設和生態建設、同時擋護廢土廢渣、同時加強防護綠化工作。