青海地区不同坝型水土保持植物措施配置模式研究

曹优明

(黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州 450003)

1 研究不同坝型水土保持植物措施配置模式的必要性

青海省河流众多，水资源丰富，建设有很多水利枢纽工程。在大坝等水利枢纽工程施工过程中，不可避免地会对地貌、植被等造成一定的扰动。青海省水土流失较严重，植被自我修复能力较弱、自然恢复时间较长，一旦遭到扰动破坏，则很难恢复，加上近些年来政府和相关部门对大坝区建设的绿化要求和标准也在逐步提高，因此研究大坝区的水土保持植物措施如何配置非常必要。

大坝类型主要包括土石坝、重力坝和拱坝等，要根据不同的地形、地质条件来选择适宜的坝型。而不同坝型条件下，大坝区布设的水土保持措施也大不相同，要根据坝址区的实际地形、土壤、植被、边坡等诸多因素综合考虑水土保持措施的可行性。现以面板堆石坝和重力坝为例，对不同坝型的水土保持植物措施配置模式进行研究。

2 面板堆石坝大坝区水土保持植物措施配置

2.1 项目概况

青海省巴音河蓄集峡水利枢纽工程位于海西州德令哈市蓄集乡，为大(2)型水库，总库容1.62亿m3，其开发任务以城镇生活和工业供水为主，兼顾发电、防洪、灌溉等综合利用。建设性质为新建，建设内容包括主要建筑物(大坝、溢洪道、放空洞、引水发电洞、进水口等)、电站厂房、次要建筑物、临时建筑物等。大坝为1级建筑物，建设等级Ⅱ等，为混凝土面板堆石坝，坝顶高程3 471.50 m。

2.2 项目区概况

项目区大地构造位于祁连山褶皱系、东昆仑褶皱带和秦岭褶皱系三个大地构造单元的交会部位。工程区基岩地震动峰值加速度为0.13g，基岩地震动反应谱特征周期为0.40 s，相应地震烈度为Ⅶ度。

项目区地处柴达木盆地东北部边缘的巴音河中下游峡谷地段，山势陡峻，两岸垂直陡崖高差50～60 m，河谷深切。坝址位于巴音河峡谷出口上游约8 km处，坝址处海拔3 500 m左右，河谷底部宽度(目前河槽)11～20 m，坝顶处宽度约为400 m。坝址处河谷为不对称的U形谷，右岸反向坡，地形较陡，自然坡度在55°以上，局部直立；左岸为顺向坡，地形较缓，自然坡度在40°～50°。左、右岸均发育有大小不等的冲沟，冲沟沟底坡度较陡，基岩裸露。河流在坝址区呈反S形。

项目区位于青海柴达木盆地东北部的中纬度内陆高原地区，属于高山寒漠气候区，具有典型的高原大陆性气候特征：昼夜温差大，冬寒夏凉，无霜期短，日照时间长，空气干燥，降水量少且多集中于夏季，冬季漫长寒冷、多大风，暖季短。德令哈市多年平均气温4.0 ℃，年平均降水量180.5 mm，年平均蒸发量2 098.2 mm，年日照时数2 800 h，年平均无霜期128 d，最大冻土深度196 cm，平均风速2.3 m/s，最大风速18.0 m/s，主风向为东北东。该地区较大降水出现时间一般在5—9月，河川径流在4、5月份冰雪融水较多，6—9月份径流以雨水为主，枯季径流由地下水补给。项目区土壤类型以灰漠钙土为主，也有部分砂姜黑土。植被属青藏高原高寒植被，以草甸等为主，植物种主要有紫花针茅、芨芨草、红柳等，林草覆盖率为36.6%。

项目区土壤侵蚀类型以风力侵蚀为主，兼有一定程度的水力侵蚀，侵蚀强度为轻度，现状综合土壤侵蚀模数为1 200 t/(km2·a)，容许土壤流失量为1 000 t/(km2·a)。项目所在地不涉及国家级水土流失重点防治区，属于青海省水土流失重点治理区。

2.3 大坝区植物措施体系

2.3.1 植物措施

项目区立地条件较差、降水量少是植被成活的制约因素。通过与当地水利局专业技术人员进行沟通，在保证灌溉条件的前提下，加强管理及抚育措施，大坝管理区可绿化范围的植物成活率是可以保证的。设计在坝下平台布设绿化措施，采用乔灌草结合的方式。根据该区域的地形条件分为两个区域，在地形较平坦的斜坡区域，为了减轻水土流失程度，进行穴状整地后栽植，在坡度30°以上区域采用鱼鳞坑整地栽植。

(1)斜坡栽植区。该区坡度在5°以下，穴状整地后进行栽植。乔木选择青杨、祁连圆柏，株行距为4 m×4 m；灌木选择红柳、金露梅，株行距为2 m×2 m；草种选择披碱草、紫花针茅、无芒雀麦，撒播量80 kg/hm2。

(2)鱼鳞坑整地区。该区坡度为30°～45°，采用鱼鳞坑整地，有大、小鱼鳞坑两种类型，分别用于乔木、灌木栽植。大鱼鳞坑长径为1 m，短径为0.6 m，坑深为0.6 m，边坡为1∶0.3，坑排距为2 m，坑间距为2 m，土埂顶宽0.2 m，用于乔木栽植；小鱼鳞坑长径为0.6 m，短径为0.4 m，坑深为0.5 m，边坡为1∶0.3，坑排距为2 m，坑间距为2 m，土埂顶宽0.1 m，用于灌木栽植。鱼鳞坑间撒播草籽。

2.3.2 配套灌溉措施

项目区降水量较少，绿化需配套灌溉设施，以保证成活率。与主体设计的水工专业人员进行沟通协商后确定，从导流洞出口生态基流管上方引接108 mm钢管引水，供该区绿化灌溉使用。经过对该地区进行调查，设计灌水定额为900 m3/(hm2·次)，蓄水池设置为地下封闭式矩形，容积为105 m3，长×宽×高为4.5 m×4.5 m×5.2 m，采用浆砌石基础，混凝土底板、侧板，混凝土空心顶板。灌溉管道引水高程为3 356 m，1号蓄水池高程为3 369 m，用于坝下平台2号路左侧区域灌溉；2号蓄水池高程为3 372 m，用于坝下平台2号路右侧区域灌溉；3号蓄水池高程为3 370 m，用于2号路左侧明线段行道树灌溉；4号蓄水池高程为3 368 m，用于2号路右侧明线段行道树灌溉。4个蓄水池之间串联，连接方式为生态基流管引水→1号蓄水池→2号蓄水池→3号蓄水池→4号蓄水池。钢管引水至1、2号蓄水池需加泵，扬程为20 m；2号蓄水池前端管道分至3、4号蓄水池可进行自流蓄水。各区域蓄水池蓄满后用于灌溉，灌溉时需要配备管道泵。

3 重力坝大坝区水土保持植物措施配置

3.1 项目概况

黑河黄藏寺水利枢纽工程位于青海省祁连县和甘肃省肃南县交界的黑河干流上游，为大(2)型水库，开发任务为合理调配中下游生态和经济社会用水，提高黑河水资源综合管理能力，兼顾发电等综合利用。建设性质为新建，建设内容包括主要建筑物(大坝、泄水建筑物、引水发电建筑物等)、电站厂房、次要建筑物、交通道路等。主要建筑物为2级建筑物，建设等级Ⅱ等，大坝为碾压混凝土重力坝。该项目水库总库容4.06亿m3，死水位2 580 m。

3.2 项目区概况

项目区地层属于华北地层大区祁连—北秦岭地层分区的北祁连山地层小区，推荐坝址黄藏寺坝址场区地震动峰值加速度0.19g、地震动反应谱特征周期0.40 s，相应地震基本烈度为Ⅷ度。项目区所在的黑河上游河段地处青藏高原东北部的祁连山脉，位于走廊南山与托勒山之间，地势南高北低，坝址区两岸山体雄厚，河谷狭窄，呈V形谷，河谷谷底高程为2 520.85～2 533.50 m，左岸山顶高程3 121～3 130 m，右岸山顶最大高程3 254 m，谷岭相对高差600～750 m，属深切割的中山区。

项目区位于青藏高原东北侧的祁连山系中，主要受青藏高原气候的影响，位于高寒半干旱气候带。坝址地势高峻，气候严寒、湿润，海拔在2 500 m以上。项目区多年平均降水量400 mm，多年平均气温0.7 ℃，多年平均日照时数2 874 h，全年无霜期为40～110 d；常年多为西北风，年平均风速2.0 m/s，最大风速约20 m/s；年降雪期为240～270 d，夏季常降冰雹，每年9月至次年5月为冰冻期，最大冻土深度1.25 m。河川径流形成、利用、消失分区明显，以降水补给为主，年最大洪水一般出现在6—9月。项目区土壤主要为山地栗钙土、山地灰钙土、黑钙土等。项目区植被属温带山地森林草原。乔木林主要树种为青海云杉、祁连圆柏、杨树，灌木树种主要为沙棘、高山柳。项目区山地阳坡多为山地草原和灌丛，河谷地区主要是耕作区，种植小麦、青稞、豌豆、油菜等农作物，林草覆盖率为36.6%。

该项目涉及甘肃省肃南县和青海省祁连县。项目区土壤侵蚀强度为轻度，侵蚀类型以水力侵蚀为主，兼有一定程度的风力侵蚀和冻融侵蚀，现状综合土壤侵蚀模数为1 300 t/(km2·a)，容许土壤流失量为1 000 t/(km2·a)。项目所在地位于祁连山-黑河国家级水土流失重点预防区内。

3.3 大坝区植物措施体系

重力坝的可绿化范围有限，因此仅在坡度较缓的边坡采取高次团粒客土喷播的绿化措施。主体工程已对坝肩边坡进行了工程防护，以维护边坡的稳定。施工结束后，设计在右坝肩靠近上坝道路位置的边坡布设高次团粒客土喷播措施。高次团粒喷播技术施工程序具体为：清理、平整作业面→钻孔→铺设并固定网→安装锚杆→拌和基材混合物→专用喷射设备喷射基材混合物→前期养护。

(1)清理、平整作业面。清除杂物及松动岩块，尽可能将作业面整平整，保证施工前作业面的凹凸度平均为±10 cm，最大不超过±15 cm；对低洼处适当覆土夯实回填或以植生袋装土回填，以填至坡面平整为准。对于喷混凝土面的，需要将喷混凝土面人工凿成鱼鳞坑，坑平面尺寸为0.3 m×0.3 m，间排距为1.5 m×1.5 m，以便于乔木或灌木植物根系穿过喷混凝土面进入原自然坡面，利于植物生长。

(2)铺网、钉网。采用高镀锌棱形铁丝网或高强塑料加强土工网，网孔规格为8 cm×8 cm。网用锚杆和锚钉固定，梅花形布置，间排距1 m×1 m，锚杆长50～100 cm(土坡及破碎岩石边坡可以加长到2～3 m)，锚钉长15～40 cm。挂网施工时采用自上而下放卷，相邻两卷铁丝网(土工网)分别用绑扎铁丝连接固定，两网交接处至少要求有10 cm的重叠，锚钉不少于5只/m2。网与作业面保持一定间隙，并均匀一致。较陡岩面处，可用草绳按一定间隔缠绕在网上，以增加附着力。

(3)喷播。将处理好的种子(抗贫瘠、抗病虫害、耐性好、适合本地生长的进口及乡土草种、树种)配以营养土、团粒剂、稳定剂、植物纤维、养生基材、缓释肥等混合均匀，用专业机械设备喷附在岩面或土层上，喷播厚度10 cm，然后进行前期养护(10～15 d)，管护期1年。用于高次团粒喷播的树草种主要有披碱草、紫花针茅、无芒雀麦等。

4 植物种选择

植树种草要依据“适地适树，适地适草”的原则，选择优良乡土树种或草种对占地区进行绿化。选择树草种时应考虑以下几个方面：①选择当地生长的优良乡土种；②选择耐寒、耐旱、耐瘠薄、适应当地气候土壤条件、速生、根系发达、固土能力强的树种；③选择易种、易繁、易管、抗病虫害能力强的树种；④选择与附近植被和景观协调且树种来源丰富、经济可行的树种。青海地区的备选绿化植物见表1。

表1 青海地区工程备选绿化植物

5 不同坝型的水土保持措施对比分析

对两种坝型的水土保持措施体系进行对比，结果见表2。

6 总 结

大坝区一直都被看作是绿化的盲区和难点，随着先进水保理念的引入和实践，大坝区的水土保持植物措施配置近些年越来越受重视。笔者针对青海省两种不同坝型的水土保持植物措施配置模式进行了研究和对比分析。水土保持植物措施的选择首先要因地制宜，选择适合不同坝型的植物措施体系，并选择适合当地的植物种。后期笔者将继续对配置模式的应用效果进行跟踪研究。

表2 不同坝型水保植物措施对比