水库大坝坝后生态护坡植被恢复设计初探

宁 杨，阮 正，向 晶

(1.贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550002；2.贵州省建筑设计研究院有限责任公司，贵州 贵阳 550081)

1 项目概况

贵州省青龙堡水库位于贵州省遵义市绥阳县蒲场镇老水坪，公路已通到坝址附近，距循环工业园区平均距离9 km，距绥阳县城23 km。洛水河是乌江二级支流(一级为湘江)洛安江左岸的一个分支，坝址以上集水面积22.2 km2，主河道河道长9.43 km，主河道比降38.9‰。工程任务为向绥阳县煤电化循环经济工业园区供水，由水库枢纽工程和供水工程组成。大坝采用混凝土面板堆石坝，坝顶高程969.1 m，最大坝高73.0 m，坝顶长210.0 m。水库校核洪水位967.7 m，总库容741万m3，正常蓄水位为965.0 m，相应库容为669万m3，最大坝高73.0 m，总供水量817万t/a，下放环境用水140万t/a。工程等别为Ⅳ等，工程规模属小(1)型。工程为新建项目，主要由水源工程区，输水工程区，施工生产生活区、道路工程区、料场区、渣场区、专项设施迁建区和水库淹没区八部分组成。工程总投资为26 426万元。

2 总体策划

设计运用无人机对绥阳县青龙堡水库枢纽区进行航测，建立三维模型，在此基础上开展内业工作，并结合其它项目设计经验，运用先进的生态治理技术，对该工程进行水土保持与生态景观策划[1-3]。提出如下方案：

(1)将大坝坝后干砌石护坡变更为生态护坡。

(2)对大坝下游两岸进行边坡生态修复，快速恢复植被。

(3)修整河岸，用柔性材料结合植被恢复，建设生态护岸。

(4)将施工营地和施工扰动区域改造为生态绿地，适当布置人行步道，点缀景观小品，以风景园林思路进行生态景观治理。

3 坝后生态护坡方案分析

3.1 技术方案与经济指标比较

3.1.1 传统方式

(1)生态袋护坡。优点：①施工简单、快速。②生态袋装土填筑不会产生水土流失，从种子层发芽绿化。缺点：①堆垒的植生袋会发生沉陷，不平整。若没有挂网辅助，不能起到联合护坡效果，抗冲刷能力不强。②半成品，表层(种子层)技术相对薄弱，对种子发芽率、整齐度等各种指标不易控制。③种子在生态袋内，表面无土，不方便补播。生态袋护坡如图1所示。

图1 生态袋

(2)混凝土框格+覆土+撒播种草。优点：①施工简单、快速。②造价低廉。缺点：①覆土施工时间长，工程形象不佳。②框格中的覆土松散，附着能力有限，在雨水冲刷下造成水土流失；夯实又不利于植物生长。③撒播草种在雨水冲刷下极不均匀，植物生长效果难以保障。混凝土框格梁如图2所示。

图2 混凝土框格梁

(3)混凝土框格+植生袋。优点：①施工简单、快速。②生态袋装土填筑不会产生水土流失，土层较厚。缺点：①堆垒的植生袋会发生沉陷。植生袋中的植物生长后，没有挂网辅助，不能起到联合护坡效果，抗冲刷能力不强。②半成品，表层(种子层)技术相对薄弱，对种子发芽率、整齐度等各种指标不易控制。③种子在生态袋内，表面无土，不方便补播。④造价高。混凝土框格+植生袋如图3所示。

图3 混凝土框格+植生袋

传统的三种生态护坡方式都存在较多的不足，已不能满足目前生态景观的要求，故提出以下两种优化方案。

3.1.2 优化方案

(1)坝面填筑生态袋+铺挂柔性防护网+锚固+安装水肥一体化系统+厚基质喷播。在大坝坝坡填筑生态袋，铺挂柔性防护网并锚固，安装水肥一体化系统，采用厚基质喷播进行生态护坡。生态袋填筑保证了植物生长的土壤条件，柔性防护网较强的拉张力确保结构稳定，厚基质喷播种子可快速发芽，使整个边坡迅速绿化。植物生长后，根系与柔性防护网可起到联合护坡作用，并能抵抗雨水冲刷，达到和硬质护坡同样的效果。设计预算：353.24万元(综合单价：251.02元/m2)，具体如表1所示。

表1 优化方案(1)设计预算

优点：①可达到整个大坝下游面坡绿化；因挂网喷播，坡面较为平整。②生态袋装土填筑不会产生水土流失，土层较厚，能为植物生长提供土源保障。③堆垒的生态袋会发生沉陷，坡体表面变形，但经过铺挂柔性防护网并锚固后可起到联合护坡效果，提高平整度和抗冲刷能力。厚基质喷播待植物生长后，根系可与柔性防护网相结合。④厚基质喷播表层(种子层)技术较完善，配比可根据现场灵活调整，对种子发芽率、整齐度等控制性较强。补播方便。⑤采用水肥一体化系统，可达到长期绿化效果，运行成本降低。缺点：①施工工艺较复杂。②造价高。

(2)预制混凝土框格梁护坡+填筑编织土袋+铺挂覆塑格宾网+锚固+安装水肥一体化系统+厚基质喷播。在坝后坡面修建预制混凝土框格梁护坡，单个框格尺寸长×宽×深=3.0 m×3.0 m×0.4 m，在框格内填筑编织土袋、铺挂覆塑格宾网并锚固，安装水肥一体化系统，采用厚基质喷播进行生态护坡。框格梁护坡确保土袋填筑结构更稳定，且坡面更平整，整体视觉效果好，填土袋可保证植物生长的土壤条件，覆塑格宾网较强的拉张力固定住土袋确保框内结构稳定，厚基质喷播种子可快速发芽，使整个边坡迅速绿化。设计预算：452.97万元(综合单价：321.89元/m2)，具体如表2所示。

表2 优化方案(2)设计预算

优点：①框格梁生态护坡能确保结构更稳定，且坡面更平整，整体视觉效果好。②编织土袋具备和生态袋同样的优点，填筑不会产生水土流失，土层较厚，能为植物生长提供土源保障。③在框格内使用铺挂覆塑格宾网和锚杆对土袋固定，以防止土袋沉降。④喷播种子均匀附着在框格内坡面上，植物生长以后，根系与挂网形成联合护坡，有较强的抗冲刷能力。⑤厚基质喷播表层(种子层)技术较完善，配比可根据现场灵活调整，对种子发芽率、整齐度等控制性较强。补播方便。⑥采用水肥一体化系统，可达到长期绿化效果，运行成本降低。缺点：①施工工艺较复杂。②造价高。

为维持坝面长期绿化效果，降低运行成本，在方案(1)和方案(2)中均设置微灌设施，实现水肥一体化，造价增加约10元/m2。两种方案比选结果如表3所示，设计推荐方案(2)。

表3 坝后生态护坡方案对比表

3.2 植物配置方案比较

(1)植物配置方案一：选择纯冷季型草种组合作为本次植被恢复的主要品种。建群种为高羊茅，伴生种为紫羊茅和早熟禾，先锋种为多年生黑麦草。

高羊茅保证了该配方有细叶、深绿的显著特点，具有很强的抗热、抗旱性和耐践踏性；早熟禾和紫羊茅保证了该配方具有很强的抗寒性，在高寒山地能安全越冬；多年生黑麦草启明星使该配方的出苗成坪迅速，有效解决苗期杂草问题。无论是干旱、炎热的夏季还是寒冷的冬季，其适应性都大大增强。

优点：①矮生，30 cm以内。②整齐，初植时美观。③各草种发芽稳定。④常绿。缺点：①抗逆性不强。②需要维护。③5～8 a可能会退化。

(2)植物配置方案二：采用矮生型花卉组合。应用了领先理念“野花组合”设计，在防治水土流失、快速恢复植被的基础上，丰富了生物多样性，防止草坪退化，更增添了项目区景观。野花组合配置方案如表4所示。

野花组合具有野生花卉强健的生态适应性和抗逆性。这些“野花”一经播种，一年生花卉通常具有很强自播繁衍能力，能保持多年连续开花不断，多年生花卉可常年生长开花。精心制定种子配比的野花组合能达到花色范围最广、开花时期最长的目的，可达到三、四季开花，具有省工省时、景观效果好的特点。

表4 野花组合植物配置方案

注：生命周期na为多年生。

结合项目区立地条件，反复比较各种常用“野花”的特性，精心选择了多种“野花”，花期从2—12月，颜色各异，既能保证播种当年和次年的景观，又能让第二年、第三年保持开花不断，种子配比还能用于多年后的补播。

优点：①矮生，50 cm以内。②较整齐，整齐度不如草种。③一年三个季度开花，强烈的视觉感官。④抗逆性优于草坪。缺点：①冬季视觉感官不佳。②需要多次补播，直至生长稳定。

(3)植物配置方案三：采用矮生型草灌组合。利用抗逆性强的矮生型灌木作为主要建群品种，如表5所示。

优点：①一劳永逸，基本免维护。②抗力性强。缺点：①植被较高，120 cm以内。②不整齐。③初期效果缓慢。

经三种植物配置方案分析比较，推荐方案(1)(纯冷季型草种组合)。

3.3 投资匡算

对优化方案进行投资匡算，坝后生态护坡优化方案(1)设计预算353.24万元，优化方案(2)设计预算452.97万元。具体列表如表6所示。

表5 草灌组合植物配置方案

表6 坝后生态护坡水土保持投资匡算

4 结 语

本设计根据生态文明建设精神，结合工程建设实际需求，对青龙堡水库工程进行了水土保持与生态景观策划，将大坝坝后干砌石护坡变更为生态护坡。本文主要对山区水库工程大坝坝后生态护坡形式做了分析比较总结，旨在为类似项目大坝面坡生态护坡设计提供选择和参考，但具体的设计和施工仍存在诸多问题，需要不断更新技术，恢复效果也需要得到时间的验证。