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    运用新型植被种植装置在高山风电边坡的有效防护研究

    时间：2023-01-22 13:35:09 来源：东东创业网 本文已影响人 东东创业网手机站

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    曹亮

    （江西中电投新能源发电有限公司，江西 南昌 330000）

    随着人们对保护环境的意识的提高、国家“双减”“碳中和”政策的要求和新能源技术的巨大发展，人们试图找到一种能够大规模量产的绿色清洁能源，能够替代传统石油、煤、天然气等化石能源。风能作为潜力很大的新能源，不仅不会对当地环境造成过分的破坏，而且取之不尽用之不竭，并能够成规模地建设与发展。并且，我国国土面积广阔，有充分的地区来建设风电场。因此，风力发电是我国目前最具商业前景和建设规模的可再生能源发电方式。

    从发电场的建设地区来看，我国风力发电项目主要是以陆上风力发电为主，以及部分海上风力发电。在陆上风力发电项目建造中，通常选址在高山风口处，在建设过程中，容易产生许多裸露边坡，如果不及时处理，则将会带来一系列的环境问题，如边坡倾塌、滑坡、水土流失等等一系列问题。而风电工程建设中所形成的边坡，无法通过自然界自身的力量来恢复生态平衡。因此，建设过程中必须对边坡采取一定防护措施，来满足保护生态、消除安全隐患和减少生态灾害的需要。

    针对高山风电边坡的防护措施中，在风电工程中通常采用植被护坡的方式进行护坡，植被护坡在实施操作上具有工艺简单、工程实际成本较低的优点，也可以在紧急情况下，快速有效地保留水土，进行护坡。此外，植被防护可以在自然界的恢复能力下，使边坡在以后成长的过程中形成一个整体，有利于稳定局部地区生态环境、保证边坡持续性的防护和防止该地区的生态破坏和生态灾害的发生。

    在我国，植被护坡技术的应用研究相对较晚。20世纪90年代以前，在矿山、公路、水利等工程中，植被护坡一般采用穴播草种、铺草皮、空心六边形砖植草等方式。1993年，我国引进了植草技术和岩土材料护坡技术。随后，土木工程行业创新型的与塑料制品企业合作，研发了很多由土工材料而来的产品，如三维植被网、土工格栅、土工网等，并在铁路、公路、水利等工程的边坡上应用植草技术进行边坡绿化。自1997年以来，专家对如何防护岩质边坡的植被开展研究，并且形成了许多知名且可验证的边坡防护技术。我国较为成熟的技术包括植被混凝土生态防护技术、厚层基材喷播技术、液压喷播护坡技术、水力喷播护坡技术、客土喷播技术门等。国内的植物护坡应用也以这几种为主。

    通过近年来我国植被护坡技术的发展，能够清晰地看到，尽管我国在植被护坡应用方面的研究较晚，但是发展迅猛。我国在植被护坡草种资源的筛选和配置、种植机械等方面取得一大批成果、专利和产品，同时，也培养出了一支研究开发队伍和一批专业化企业；
    但是，在如植被护坡的理念上，我们和国外依旧存在很多不足；
    在工程技术体系以及植被护坡的标准上，仍然有待考究。主要存在以下的问题：

    目前国内虽然已有根据不同的生态区划进行草种选型的研究，但还只局限于草坪种草的应用；
    由于草种的品种选择不当、品种退化、养护不足等原因，草坪易于出现局部斑秃等衰退现象。导致固土护坡的能力较为有限，不能合格地达到维护生态稳定、防止水土流失的目的。

    植被群落组成成分越多，则生物多样性指数越高，保护边坡生态稳定的能力越强，其中的优势物种对边坡环境生态条件有最好的适应性。例如，选择用单一草本植物群落，则会导致边坡生态环境单一，不能与周围植物形成生物群落，抵抗自然灾害的能力弱。

    由于植被护坡技术实际上包括坡面植物的生长和植被防护下坡体的稳定两方面的问题，这就要求水分既要满足坡面植物的生长，又要满足植被防护条件下坡体的稳定。但国内在这方面的研究还非常缺乏，对该部分内容研究较少，没有形成相对成熟的理论体系和防护评判体系。

    根据地层岩性，高山风电场边坡可分为土质边坡和岩质边坡；
    根据边坡稳定性可分为稳定边坡、不稳定边坡和不稳定边坡；
    按边坡倾角可分为缓坡、中坡、陡坡、陡坡和倒坡；
    根据使用年限，可分为临时边坡和永久边坡。我们主要以江西莲花山风电场为研究对象，对土质边坡以及岩质边坡进行应用植被种植装置防护的有效性进行研究。

    对于土质边坡，主要分为碎石类边坡、黄土类边坡、粘性土质边坡3类。传统的土质边坡防护主要又综合防护、植物防护、圬工防护3种。圬工防护被划分为2种，干砌石工程成本低廉，但只适合稳定边坡或者坡度较小的缓坡和中等坡，且不如植被护坡具有美观性；
    浆砌石工程成本高昂、不具美观性、不利于生态修复，但适用于绝大部分土质边坡防护，同时，是一项永久性的防护工程措施，但两者都不适用与风电工程。综合防护内容呢主要利用拱形混凝土预制块搭建构成骨架，在混凝土骨架内进行植草、养护等内容措施，既美观还有利于草种的生长，在自然界的恢复能力下逐渐稳定生态，适用于砂石较多、边坡角度小、边坡长度小的地区。目前国内综合防护多用于公路建设，在风电边坡中应用较少。植被护坡是在风电场边坡防护施工中最常见的防护方式，不仅施工的工艺简单，成本也相对较低，能有效地保证边坡生态地稳定、防止水土流失，在相对短暂的时间内能有效地加固边坡，确保边坡的结构稳定性。另外，植物在边坡上生长长时间后有可能形成一个具有繁殖、演替功能的群落，从而保证边坡能进行持续而非短暂的防护。

    对于岩质边坡，按岩石体结构强度不同，可分为硬岩边坡、软岩边坡和风化岩边坡三种。要想针对岩质边坡达成植被防护的目的，通常情况下，选择攀援植物。攀援类植物能将攀附性作用发挥出来，将植物密集的种植在下边坡，通过生长会逐渐覆盖到整个边坡，从而可有效保持边坡的结构稳定性，保持边坡的水土不流失。选择合适种类的植物和栽植方式，确保种植时间的合理，满足种植需要的生长条件，就可以凭借较少的投入达到较为理想的防护效果。目前，国内高山风电边坡植被防护常采用的攀援植物为爬山虎、常春藤、扶芳藤、野葛等植物,虽然植物的成活率高，但生态结构相对单一，不能很好地达到恢复生态的要求。

    目前，国内较常采用的植物护坡形式主要分为种草形式、铺草皮形式和植树形式。

    种草时，应注意选择根系发达、固土效果好的草种。用于绿化的草籽、黏合剂、肥料、微量元素和其他物质应在容器中与水混合，形成胶体混合溶液，通过压力泵作用喷洒在坡面上。由于混合浆液含有多种营养物质和生存所需的原材料，保证了植物生长所需的水源和其他营养物质，使植物生长迅速，缩短生长周期，从而达到固土和水土保持的目的。

    喷洒在客土上的保水剂应根据当地的降水情况而有所不同，以改变保水剂的比例。降水量较多的地区比例应减少，降水量较少的地区比例应增加，通常为3g/m2。同时，向黏合剂和pH缓冲基质中添加黏合剂，应首先使基质层和岩石边坡形成一个整体，以避免雨水对客土喷洒的强烈冲刷能力，从而导致养分损失。普通硅酸盐水泥通常用作黏合剂。水泥含量应控制在合理范围内。如果用量过多，基质层中的土壤会变硬，不利于喷洒在客土上的草籽的正常生长；
    使用太少会导致黏合效果差。客土只是被雨水冲刷和侵蚀，导致基质层坍塌。

    影响客土喷播水泥用量主要有以下因素：边坡的斜度、客土的力学结构、降水量多少等。岩石边坡斜度较大、客土的黏性差、降水量多，水泥的混合比例应适当加大；
    相反，水泥混合比例应适当减小。喷播完成后，应选用无纺布遮盖，目的之一是防止成型后的喷播面被雨水侵蚀；
    二是可保证湿度和温度，保证客土喷播后植物的正常生长。

    客土喷播植物种子在出芽至幼苗时期内，需要坚持浇水养护，并保持土壤湿润。从一开始保持土壤水分充足，浇水时将均匀喷洒，如利用水物化喷头。随着植物的生长渐渐减少浇水次数，并及时调整，避免水土流失、恢复植被，增强边坡美观性。

    同时，我们应首先考虑以下几点：在选择植物物种时，植物物种应基于选择适应性强的物种的原则。所选植物品种应满足抗旱、生长迅速、根系发达、土壤渗透深、耐瘠薄的要求，并能够适应边坡的恶劣环境条件。通过种子、营养液、土壤等的配比设计，控制种子植物的快速生长和缓慢生长相结合，尽快形成地被，实现植被的长期繁殖和演替。

    与一般传统的植草方法相比，客土喷播机喷播种植植被含有很多优点：

    （1）客土喷雾器播种效率高，可以一次完成播种、覆盖、施肥等过程，几乎不受外界因素的影响，可以获得较高的播种速度和播种质量；
    （2）可以克服不良外部因素的影响，在难以直接播种的陡坡上可以几乎不受影响地进行喷播，达到在不同环境下都可以进行喷播的效果，同时能够抵抗外界不利条件；
    （3）能够减少人工成本，降低人力的劳动强度，依靠电能来实现播种、且不必花费过多成本用来养护；
    （4）能够将草种、肥料和营养物质包在一起，将生物能、化学能融和一起，再通过压力将之施于地表，展现了生物种植的先进性和科学性。

    一般来说，植草护坡是目前土壤护坡中最常用的防护措施，也是最有效的防护方法。然而，在一些极端环境的地区，例如，极冷和极热，植物无法满足生存条件，因此无法使用。目前，通过植树来达到护坡目的的风电场应用相对较少。高山风电场边坡往往坡度较大，在外力因素下，容易发生水土流失等情况，且环境因素制约较大，许多树木种植不足成活，不利于种植树木。因此，种树只能在坡度较缓的情况下进行植被防护措施。在选择树种时，应全面调查土壤环境，并根据与植物生长发育密切相关的土壤因素，如土壤成分、微生物、酸碱度、有机质、厚度和肥力，确定所选边坡植物是否能生长良好。其中，选择植物时，应优先考虑土壤肥力、土壤结构和pH值等关键因素。同时，为了适应当地的生态环境，在选择边坡植物时应优先选择当地植物。当地植物往往对当地环境有一定的适应性，易于生存；
    也可以从外部引进合适的植物，但成本相对较高。植树时，可利用山坡植树机在预定的植树点钻孔，然后放置、掩埋和固定需要种植的种子。综合来看，在高山风电场边坡中植树护坡是一种应用较少但有效的防护方法。但是树种的选择相比植草而言较难选择，但易于抵抗水土流失、山体滑坡等灾害，有利于形成相对完备的生物链。

    边坡恢复是一项系统而复杂的长期工程。在风电场的建设过程中，边坡的形成是极为常见的。如果这个问题处理得不及时，就会形成很多裸露边坡。这些边坡在雨、雪、风等各种外部因素的长期影响下，会导致边坡结构失衡，最终导致水土流失，生态失衡，不止对建筑物，对周围的生物等也会造成影响。由于边坡的整体环境因素比较复杂，影响因素往往很多，因此边坡防护措施的选择必须结合实际情况。可同时采取多种护坡措施，提高边坡稳定性，减少水土流失，尽可能保护环境。

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