運用新型植被種植裝置在高山風電邊坡的有效防護研究

曹亮

（江西中電投新能源發電有限公司，江西 南昌 330000）

隨著人們對保護環境的意識的提高、國家“雙減”“碳中和”政策的要求和新能源技術的巨大發展，人們試圖找到一種能夠大規模量產的綠色清潔能源，能夠替代傳統石油、煤、天然氣等化石能源。風能作為潛力很大的新能源，不僅不會對當地環境造成過分的破壞，而且取之不盡用之不竭，并能夠成規模地建設與發展。并且，我國國土面積廣闊，有充分的地區來建設風電場。因此，風力發電是我國目前最具商業前景和建設規模的可再生能源發電方式。

從發電場的建設地區來看，我國風力發電項目主要是以陸上風力發電為主，以及部分海上風力發電。在陸上風力發電項目建造中，通常選址在高山風口處，在建設過程中，容易產生許多裸露邊坡，如果不及時處理，則將會帶來一系列的環境問題，如邊坡傾塌、滑坡、水土流失等等一系列問題。而風電工程建設中所形成的邊坡，無法通過自然界自身的力量來恢復生態平衡。因此，建設過程中必須對邊坡采取一定防護措施，來滿足保護生態、消除安全隱患和減少生態災害的需要。

1 研究現狀

針對高山風電邊坡的防護措施中，在風電工程中通常采用植被護坡的方式進行護坡，植被護坡在實施操作上具有工藝簡單、工程實際成本較低的優點，也可以在緊急情況下，快速有效地保留水土，進行護坡。此外，植被防護可以在自然界的恢復能力下，使邊坡在以后成長的過程中形成一個整體，有利于穩定局部地區生態環境、保證邊坡持續性的防護和防止該地區的生態破壞和生態災害的發生。

在我國，植被護坡技術的應用研究相對較晚。20世紀90年代以前，在礦山、公路、水利等工程中，植被護坡一般采用穴播草種、鋪草皮、空心六邊形磚植草等方式。1993年，我國引進了植草技術和巖土材料護坡技術。隨后，土木工程行業創新型的與塑料制品企業合作，研發了很多由土工材料而來的產品，如三維植被網、土工格柵、土工網等，并在鐵路、公路、水利等工程的邊坡上應用植草技術進行邊坡綠化。自1997年以來，專家對如何防護巖質邊坡的植被開展研究，并且形成了許多知名且可驗證的邊坡防護技術。我國較為成熟的技術包括植被混凝土生態防護技術、厚層基材噴播技術、液壓噴播護坡技術、水力噴播護坡技術、客土噴播技術門等。國內的植物護坡應用也以這幾種為主。

通過近年來我國植被護坡技術的發展，能夠清晰地看到，盡管我國在植被護坡應用方面的研究較晚，但是發展迅猛。我國在植被護坡草種資源的篩選和配置、種植機械等方面取得一大批成果、專利和產品，同時，也培養出了一支研究開發隊伍和一批專業化企業；但是，在如植被護坡的理念上，我們和國外依舊存在很多不足；在工程技術體系以及植被護坡的標準上，仍然有待考究。主要存在以下的問題：

目前國內雖然已有根據不同的生態區劃進行草種選型的研究，但還只局限于草坪種草的應用；由于草種的品種選擇不當、品種退化、養護不足等原因，草坪易于出現局部斑禿等衰退現象。導致固土護坡的能力較為有限，不能合格地達到維護生態穩定、防止水土流失的目的。

植被群落組成成分越多，則生物多樣性指數越高，保護邊坡生態穩定的能力越強，其中的優勢物種對邊坡環境生態條件有最好的適應性。例如，選擇用單一草本植物群落，則會導致邊坡生態環境單一，不能與周圍植物形成生物群落，抵抗自然災害的能力弱。

由于植被護坡技術實際上包括坡面植物的生長和植被防護下坡體的穩定兩方面的問題，這就要求水分既要滿足坡面植物的生長，又要滿足植被防護條件下坡體的穩定。但國內在這方面的研究還非常缺乏，對該部分內容研究較少，沒有形成相對成熟的理論體系和防護評判體系。

2 高山風電邊坡的防護

根據地層巖性，高山風電場邊坡可分為土質邊坡和巖質邊坡；根據邊坡穩定性可分為穩定邊坡、不穩定邊坡和不穩定邊坡；按邊坡傾角可分為緩坡、中坡、陡坡、陡坡和倒坡；根據使用年限，可分為臨時邊坡和永久邊坡。我們主要以江西蓮花山風電場為研究對象，對土質邊坡以及巖質邊坡進行應用植被種植裝置防護的有效性進行研究。

對于土質邊坡，主要分為碎石類邊坡、黃土類邊坡、粘性土質邊坡3類。傳統的土質邊坡防護主要又綜合防護、植物防護、圬工防護3種。圬工防護被劃分為2種，干砌石工程成本低廉，但只適合穩定邊坡或者坡度較小的緩坡和中等坡，且不如植被護坡具有美觀性；漿砌石工程成本高昂、不具美觀性、不利于生態修復，但適用于絕大部分土質邊坡防護，同時，是一項永久性的防護工程措施，但兩者都不適用與風電工程。綜合防護內容呢主要利用拱形混凝土預制塊搭建構成骨架，在混凝土骨架內進行植草、養護等內容措施，既美觀還有利于草種的生長，在自然界的恢復能力下逐漸穩定生態，適用于砂石較多、邊坡角度小、邊坡長度小的地區。目前國內綜合防護多用于公路建設，在風電邊坡中應用較少。植被護坡是在風電場邊坡防護施工中最常見的防護方式，不僅施工的工藝簡單，成本也相對較低，能有效地保證邊坡生態地穩定、防止水土流失，在相對短暫的時間內能有效地加固邊坡，確保邊坡的結構穩定性。另外，植物在邊坡上生長長時間后有可能形成一個具有繁殖、演替功能的群落，從而保證邊坡能進行持續而非短暫的防護。

對于巖質邊坡，按巖石體結構強度不同，可分為硬巖邊坡、軟巖邊坡和風化巖邊坡三種。要想針對巖質邊坡達成植被防護的目的，通常情況下，選擇攀援植物。攀援類植物能將攀附性作用發揮出來，將植物密集的種植在下邊坡，通過生長會逐漸覆蓋到整個邊坡，從而可有效保持邊坡的結構穩定性，保持邊坡的水土不流失。選擇合適種類的植物和栽植方式，確保種植時間的合理，滿足種植需要的生長條件，就可以憑借較少的投入達到較為理想的防護效果。目前，國內高山風電邊坡植被防護常采用的攀援植物為爬山虎、常春藤、扶芳藤、野葛等植物,雖然植物的成活率高，但生態結構相對單一，不能很好地達到恢復生態的要求。

目前，國內較常采用的植物護坡形式主要分為種草形式、鋪草皮形式和植樹形式。

種草時，應注意選擇根系發達、固土效果好的草種。用于綠化的草籽、黏合劑、肥料、微量元素和其他物質應在容器中與水混合，形成膠體混合溶液，通過壓力泵作用噴灑在坡面上。由于混合漿液含有多種營養物質和生存所需的原材料，保證了植物生長所需的水源和其他營養物質，使植物生長迅速，縮短生長周期，從而達到固土和水土保持的目的。

噴灑在客土上的保水劑應根據當地的降水情況而有所不同，以改變保水劑的比例。降水量較多的地區比例應減少，降水量較少的地區比例應增加，通常為3g/m2。同時，向黏合劑和pH緩沖基質中添加黏合劑，應首先使基質層和巖石邊坡形成一個整體，以避免雨水對客土噴灑的強烈沖刷能力，從而導致養分損失。普通硅酸鹽水泥通常用作黏合劑。水泥含量應控制在合理范圍內。如果用量過多，基質層中的土壤會變硬，不利于噴灑在客土上的草籽的正常生長；使用太少會導致黏合效果差。客土只是被雨水沖刷和侵蝕，導致基質層坍塌。

影響客土噴播水泥用量主要有以下因素：邊坡的斜度、客土的力學結構、降水量多少等。巖石邊坡斜度較大、客土的黏性差、降水量多，水泥的混合比例應適當加大；相反，水泥混合比例應適當減小。噴播完成后，應選用無紡布遮蓋，目的之一是防止成型后的噴播面被雨水侵蝕；二是可保證濕度和溫度，保證客土噴播后植物的正常生長。

客土噴播植物種子在出芽至幼苗時期內，需要堅持澆水養護，并保持土壤濕潤。從一開始保持土壤水分充足，澆水時將均勻噴灑，如利用水物化噴頭。隨著植物的生長漸漸減少澆水次數，并及時調整，避免水土流失、恢復植被，增強邊坡美觀性。

同時，我們應首先考慮以下幾點：在選擇植物物種時，植物物種應基于選擇適應性強的物種的原則。所選植物品種應滿足抗旱、生長迅速、根系發達、土壤滲透深、耐瘠薄的要求，并能夠適應邊坡的惡劣環境條件。通過種子、營養液、土壤等的配比設計，控制種子植物的快速生長和緩慢生長相結合，盡快形成地被，實現植被的長期繁殖和演替。

與一般傳統的植草方法相比，客土噴播機噴播種植植被含有很多優點：

（1）客土噴霧器播種效率高，可以一次完成播種、覆蓋、施肥等過程，幾乎不受外界因素的影響，可以獲得較高的播種速度和播種質量；（2）可以克服不良外部因素的影響，在難以直接播種的陡坡上可以幾乎不受影響地進行噴播，達到在不同環境下都可以進行噴播的效果，同時能夠抵抗外界不利條件；（3）能夠減少人工成本，降低人力的勞動強度，依靠電能來實現播種、且不必花費過多成本用來養護；（4）能夠將草種、肥料和營養物質包在一起，將生物能、化學能融和一起，再通過壓力將之施于地表，展現了生物種植的先進性和科學性。

一般來說，植草護坡是目前土壤護坡中最常用的防護措施，也是最有效的防護方法。然而，在一些極端環境的地區，例如，極冷和極熱，植物無法滿足生存條件，因此無法使用。目前，通過植樹來達到護坡目的的風電場應用相對較少。高山風電場邊坡往往坡度較大，在外力因素下，容易發生水土流失等情況，且環境因素制約較大，許多樹木種植不足成活，不利于種植樹木。因此，種樹只能在坡度較緩的情況下進行植被防護措施。在選擇樹種時，應全面調查土壤環境，并根據與植物生長發育密切相關的土壤因素，如土壤成分、微生物、酸堿度、有機質、厚度和肥力，確定所選邊坡植物是否能生長良好。其中，選擇植物時，應優先考慮土壤肥力、土壤結構和pH值等關鍵因素。同時，為了適應當地的生態環境，在選擇邊坡植物時應優先選擇當地植物。當地植物往往對當地環境有一定的適應性，易于生存；也可以從外部引進合適的植物，但成本相對較高。植樹時，可利用山坡植樹機在預定的植樹點鉆孔，然后放置、掩埋和固定需要種植的種子。綜合來看，在高山風電場邊坡中植樹護坡是一種應用較少但有效的防護方法。但是樹種的選擇相比植草而言較難選擇，但易于抵抗水土流失、山體滑坡等災害，有利于形成相對完備的生物鏈。

3 結語

邊坡恢復是一項系統而復雜的長期工程。在風電場的建設過程中，邊坡的形成是極為常見的。如果這個問題處理得不及時，就會形成很多裸露邊坡。這些邊坡在雨、雪、風等各種外部因素的長期影響下，會導致邊坡結構失衡，最終導致水土流失，生態失衡，不止對建筑物，對周圍的生物等也會造成影響。由于邊坡的整體環境因素比較復雜，影響因素往往很多，因此邊坡防護措施的選擇必須結合實際情況。可同時采取多種護坡措施，提高邊坡穩定性，減少水土流失，盡可能保護環境。