节水技术在高陡边坡植被恢复中应用

　　1 高陡边坡植被恢复存在的问题

　　高山峡谷地区的生产建设项目，尤其是水电站工程，在建设过程中，往往会形成坝肩、厂房等开挖边坡，导流洞、交通洞、引水隧洞等进出口开挖边坡以及料场开采边坡等高陡边坡。由于工程建设改变了这些边坡的自然生态，隔离了原来岩石边坡的地气和水微循环系统，使植物缺乏自然生长机质，若不进行植被恢复，将形成大面积块状的裸露基岩或喷混凝土坡面，与周围环境产生极大反差，影响视觉景观及生态效应。因此，在工程建设后期水土保持植被恢复中，高陡边坡植被恢复是水土保持工作重点之一，同时，也是难点之一。

　　本文以猴子岩水电工程料场边坡植被恢复为例，对高陡边坡植被恢复节水技术的运用进行研究，以提出适宜的节水系统，有效地改善该类边坡植被恢复效果。

　　猴子岩水电站建设形成的较典型的高陡边坡主要是桃花石料场开采后形成的边坡，该料场采用分级开采施工工艺，边坡每隔 15m 高设置一道马道，马道宽 3m，边坡坡比为 1∶ 0. 4，开挖后的施工通道不再保留。开采形成的高陡边坡上植被赖以生存的土壤不复存在，地下水的补给及天然降水的蓄积均无法实现，水肥条件也发生巨大变化。高陡边坡植被恢复存在以下问题:( 1) 立地条件差，植物赖以生存的土壤缺乏，主要靠人工形成马道种植槽回覆土壤;( 2) 施工条件差;( 3) 灌溉等养护难度大。

　　2 节水技术在高陡边坡植被恢复中应用的必要性

　　从目前国内该类工程区情况来看，高陡边坡植被恢复效果较差，其原因主要包括植被立地条件较差、抚育措施跟不上等，因此，土壤水分是高陡边坡植被生长的限制因素。其中水源缺乏，无法灌溉，土壤水分不能满足植物生长需要是一个关键原因。工程建设形成的高陡边坡，土壤缺乏，只能靠人工覆土形成种植槽、穴等恢复植被，其土壤保水能力较差，仅靠自然降雨，不采取任何措施，很难满足植物生长需水要求，特别是雨量分配不均的干热河谷等区域，植被恢复则更为困难。对生产建设项目来说，由于缺乏交通条件，高陡边坡植被恢复如采取灌溉措施，实施较为困难，灌溉成本也较高，无法长期人工养护。因此，寻找有效、经济、运行管理简单的灌溉养护措施尤为重要，节水技术的应用则可以有效解决这一难题。在目前国内水电站数量之多，形成高陡边坡较多，植被恢复较为困难的情况下，运用节水技术，改善植被恢复效果，特别是对于降水分配不均的干热河谷地区，使水资源得到高效利用，具有重要意义。

　　3 节水技术选择

　　3. 1 主要节水技术

　　目前，可用于生态修复的节水技术主要包括节水灌水技术、农艺节水技术及非常规水源的利用等。

　　植被恢复和园林绿化中常用的节水灌水技术主要有喷灌和滴灌; 农艺节水技术主要包括选种及配置结构措施、纳雨续墒松土技术，覆盖技术，化学制剂调控水分技术，增施有机肥、水肥耦合平衡施肥技术［1］; 生产建设项目水土保持植被恢复中的非常规水源的利用主要指雨水利用，目前雨水利用技术主要有就地拦蓄入渗技术、保水技术、富集叠加高效集约利用技术。

　　3. 2 节水技术的选择

　　高陡边坡植被恢复主要借助人工手段形成马道种植槽回覆土壤后种植植物。但由于自然条件和施工条件差，导致土壤回覆量有限，保水能力较差，植被恢复效果也相应较差。再加上该工程区为高山峡谷地区，属干热河谷区，降雨量分配不均，干湿季分明，年平均降雨量仅为 593. 8mm，蒸发量却高达2 553mm。这种情况下种植槽内土壤水分更难满足植被生长需要。同时，由于料场区边坡较陡，高度较大，开挖后施工通道不再保留，后期植被采取人工灌溉养护则较为困难。

　　根据桃花料场的特点分析，料场开采后形成高陡边坡，在施工结束后，施工通道不保留，同时也无运行维护人员。如采取常规水源的引水灌溉措施则需要从大渡河内抽水，并需要运行人员进行操作，灌溉成本较高，因此很难实施。本区域年均降雨量为593. 8mm，如能很好的利用雨水资源，采取有效简便的雨水利用措施，则可降低成本，在后期无运行维护人员的情况下能够有效的补充土壤水分，满足植被需水要求。就地拦蓄入渗技术简便易实施，且后期维护较少，该技术利用水分的重力效应和土壤的水库效应，通过采用营造微集水面和整地措施，使降雨就地拦蓄入渗，提高土壤的贮水量，进而提高植物对雨水资源的利用效率。保水技术的覆盖和添加保水剂的措施，可抑制水分蒸发或延缓土壤中的水分蒸发、调控土壤水分，从而延长土壤的有效持水量时间。农艺节水技术中选种及配置结构措施，是本工程首要采用的节水措施，主要从选种入手，选择适宜本地气候及高陡边坡的特殊立地条件的植物种，节约灌溉用水，提高植被成活率。初步分析采取三种技术易于操作，维护简单，成本较低，对于桃花料场植被恢复较为适宜。

　　4 节水系统设计

　　通过采用节水措施构建节水系统，以形成自动收集天然降水并予以贮存的机构、同时减少水分蒸发量，并能达到在免除人力的条件下增加为植物供水的时间、减少水分消耗量的目的，从而提高植被成活率，改善植被恢复效果。

　　本次植被恢复措施主要采取马道上设置种植槽，并在其内回覆种植土，以改善立地条件，便于栽植植物。马道与开挖边坡之间设有排水沟，以排除边坡汇水，保证边坡安全。节水系统包含节水结构、保水措施和农艺节水措施三部分内容，节水结构主要利用种植槽和排水沟，设置节水措施; 保水措施主要采用化学制剂调控水分技术和覆盖技术; 农艺节水措施主要采用选种及配置结构措施。节水结构、保水措施及农艺节水措施有机结合，有效的补充土壤水分，减少蒸发，满足植被生长需要。

　　4. 1 节水结构设计

　　节水结构主要由蓄水型排水沟和马道种植槽储水系统构成。蓄水型排水沟由上下两层构成，上层为排水层，下层为蓄水层，上下两层之间以透水盖板分隔。排水层将坡面汇集的多余雨水排走，以保证边坡安全; 蓄水层为透水隔板分割出的蓄水空间，蓄水层高度根据生态需水要求、蒸发量以及经济性三个因素计算。种植槽内底部设有砂砾石储水层，厚度略低于蓄水型排水沟蓄水层高度。砂砾石储水层上方回填种植土，种植土层下设若干土柱伸入砂砾石储水层内，以形成水分上升通道。蓄水型排水沟蓄水层与马道种植槽内砂砾石储水层用排水管连通，马道种植槽外边墙设排水管，设置高度位于蓄水型排水沟蓄水层高度之上，以满足排水要求，使得马道种植槽内不产生内涝。马道种植槽及蓄水型排水沟形成雨水储存及利用机构，可满足植被生长需要，同时达到节水目的。节水结构详见图 1。

　　4. 2 保水措施

　　保水措施主要采用化学制剂调控水分技术和覆盖技术。本工程化学制剂及调控水分技术主要采用添加保水剂措施。保水剂可增加土壤持水量，改善土壤结构，促进植株生长发育，提高旱季成活率［2］。

　　覆盖技术主要采用砂砾石覆盖。砂砾石等无机物覆盖可起到抗旱保水，增加入渗、减少土壤水分蒸发的作用，达到高效利用雨水的目的［3］。所涉及到的保水剂是较易找到的化学制剂，同时由于该工程为料场区，砂砾石也较易找到，两种措施均易于实施。本工程在种植土内加入适量的保水剂，在表层覆盖 5～ 7cm 的砂砾石，一定程度上改善土壤水分条件，对植被生长起到很好的促进作用。

　　4. 3 农艺节水措施

　　本工程采用的农艺节水措施主要是选种及配置结构措施，从选种入手，选择适宜该地区环境，及高陡边坡这一特殊立地条件的植物种。由于该地区处于干热河谷区，且高陡边坡土壤贫瘠，保水性能较差，土壤水库水分匮乏，较难满足植被生长要求，因此主要选择耐旱型植物种。耐旱型植物，在干旱年份，比不耐旱性植物节约灌溉用水 1/3 ～ 2/3 以上［4］，因此对于无法实现人工灌溉的条件下，选用耐旱型植物种尤为重要。同时考虑边坡绿化的特点，采用上攀下缘型植被，以达到较好的绿化效果。

　　葛藤为攀缘植物，且喜生于阳光充足的阳坡，对土壤适应性广，山坡、荒谷、砾石地、石缝都可生长，耐旱，耐寒。根据其生长特点，初步选定葛藤做为植被恢复主要植物种。

　　5 效益分析

　　通过采取成本效益分析的方法，对本工程节水措施进行效益分析。对节水系统采用前后成本和取得的生态效益以及节水效益进行计算分析，以此论证节水系统运用的必要性和可行性。

　　5. 1 成本分析

　　无节水系统的植被恢复措施，如果保证较高成活率以及较好的恢复效果，则需要采取人工灌溉。但采取节水系统后，无需人工灌溉。分别对两种情况下的成本进行分析。根据工程情况估算，未采用节水系统的成本费用主要考虑了灌溉设备购置及安装费用、灌溉运行设施运行费用两部分，约为 62 万元; 采用节水系统的成本费用主要是前期节水措施的构筑费用，约为 38 万元，因此采取节水系统后可节约成本为 24 万元( 详见表 1) 。随着灌溉养护年限的增加，节约成本的效应则更为明显。

　　5. 2 生态效益

　　本工程生态效益主要表现为植被生长良好，成活率高，而对于该工程来说植被生长的限制因素主要是土壤水分。因此生态效益主要通过蓄积水分的可利用时间来表示，间接的体现植被的生长情况，进而体现本措施的生态效益。在无节水系统的情况下，无蓄积雨水可供降雨后植被利用。而采用节水系统情况下，系统内蓄积雨水可持续满足植被对水分的需求。根据葛根的生态需水量及水面蒸发量分别计算每个月蓄积雨水的可利用时间，其中葛藤的生态需水量参照葡萄的需水量进行计算，计算结果见表 2。

　　5. 3 节水效益

　　未采取节水系统的情况下，采用人工灌溉，则每年需要灌溉水约为 6 000m3，而采用节水系统之后，不再需要灌溉水源，每年可节约灌溉水约 6 000m3，由此可见，采用节水系统之后，具有较好的节水效益。

　　6 结 语

　　通过以上分析，高陡边坡植被恢复运用以上节水系统后，后期不再采取人工灌溉措施，不需要专职人员进行维护，可节约运行人员的费用，同时可节约灌溉用水。对于该工程来说植被生长的限制因素主要是土壤水分，节水措施的运用可持续有效地增加土壤水分，从而满足植被生长需要，因此植被生长良好，成活率提高，具有较好的生态效益。

　　参考文献:

　　［1］ 曲军，孙丽丽 . 浅谈农业节水技术［J］. 中国新技术新产品，2009( 11) : 225.

　　［2］ 穆军，李占斌，李鹏，等 . 保水剂在干热河谷水电站弃渣场植被恢复中的应用效果研究［J］. 西安理工大学学报，2009，25( 2) : 151 －155.

　　［3］ 袁翠萍 . 砂石覆盖对蒸发和入渗产流过程影响的实验研究［D］. 中国农业大学，2007.

　　［4］ 朱永兴，园林绿化节水途径探究［J］. 北方园艺，2010( 21) :136 － 138.