生态学理念在水土保持工程中的应用探讨★

王志强 向华浩 姚 军 李林熙

(1.湖南芷兰生态环境建设有限公司，湖南 长沙 410000；2.湖南农业大学，湖南 长沙 410000)

风能为可再生清洁能源，因而在我国能源结构中越来越受到重视,但在风电场工程建设过程中,会造成大量的挖填边坡，且弃渣的堆放会形成一定量的挂渣边坡，会导致项目区的水土流失，对项目区周边的水系、农田、居民点和生态环境造成影响。因此，对场地进行水土保持工程和种植植物，以达到防止水土流失，恢复植物群落，使景观与周边相融的目标。对于风电场的水土保持和生态恢复，有一定的研究，主要集中于通过植物种植和工程措施有机结合的研究[1-5]，而如何应用生态学理念指导风电场的生态恢复还缺少较系统的研究。本文通过对生态学理念的梳理，提出了生态学理念在风电场生态恢复中的应用，并将理论应用于中广核湖南桃江邱家仑50 MW水土保持工程项目，为以后风电场的生态恢复提供借鉴和指导。

1 生态学理念的核心

没有人类的干预，自然环境遵循其发生发展规律，逐渐良性发展。由于有人类的干预，导致了环境受到破坏，导致了生态学科的形成。

生态学理念的核心就是在保护现有环境稳定的前提下，以最小的成本获得最大的收益。也就是保证环境可持续发展的条件下，从环境中获得最大的资源。要做到这一点，需要协调好人与环境，环境中生物与环境，环境中生物与生物间的关系。因而生态学理念在各种工程应用过程中，应当是从系统地角度进行考虑、设计和施工，以减少对环境的破坏和影响，使人与自然共生共处[6]。

2 生态学理念在水土保持工程中的应用

2.1 在地形处理中的应用

水土保持工程项目建设过程中原有的地貌在占用土地、开挖坡面、整修便道、机械碾压等活动中遭到破坏。自然侵蚀下的地表和原有的水文网络系统,在其开挖、回填、碾压等建设活动中遭到扰乱和破坏。同时施工造成裸地面积增加，扰动了原土层和岩层，破坏了土壤表层结构。在生态学理念的指导下，地形处理过程中在保证地形稳定的前提下应当尽量少的对原有地貌进行破坏，减少土方、岩石的挖与填，不仅能加快施工速度，同时能有效降低工程造价[7]。

2.2 在植物种类选择中的应用

生态学理念在指导水土保持工程中植物的选择时应重点考虑植物对于土壤的固定和对水的吸收。在植物种类的选择上重点考虑速生的乡土植物。除此之外，应当根据边坡的土壤条件，优先考虑耐干旱耐瘠薄，根系发达，病虫害少，具有根瘤和生态效益高的植物种类，同时兼顾考虑植物的经济效益。此外，根据场地特点和周边的植物景观特色，可以考虑观赏性的植物种类，特别是季相变化明显的植物种类。因此，植物选择时应综合考虑当地的气候、地形、经济等因素，科学选择出最好的不同种类[8]。

2.3 在植物群落构建中的应用

生态学理念指导水土保持工程中构建植物群落时，应着重考虑各种植物种类的生态位特征，尽量满足各种植物所需要的生态位，避免各类植物的竞争，同时综合考虑短期和长期群落结构的变化。实际的植物配置时，根据生态位理论实行乔、灌、草及湿生植物的合理搭配，并且选择优势度较高的植物种类，使植物景观与当地的环境相溶，发挥出最佳的生态效益，从而促进生态环境的和谐发展。

2.4 在景观设计中的应用

生态学理念指导水土保持工程景观设计时，应以自然植物群落景观为主，但是可以依据具体的环境、周边的植物群落、交通条件构建特色的植物群落景观，体现当地的植物景观特色。设计的过程就是将这些带有场所特征的自然因素结合在设计之中，从而维护场所的健康[9]。作为设计者应尽量保留原场所的自然特征，这是对自然的内在价值的认识和尊重，既能在一定程度上降低投资成本，又能避免为了过分追求形式的美感，对原有的生态系统造成无法弥补的破坏[10]。

2.5 在成本控制中的应用

生态学理念在指导水土保持工程成本控制时，应当以最小成本获得最好的效果，包括几个方面：一是尽量减少挖填以降低成本；二是植物选择抗性强的种类以减少后续的养护；三是科学合理利用开工前的各种资源，如表土、处理的植被等；四是合理利用当地低成本的资源，如废弃的各种农用资源改良土壤；五是合理利用植物，加速植被的恢复，如利用速生的藤本迅速覆盖陡坡，降低工程成本；六是合理使用低成本高效的新型材料降低成本，如新型保水剂可以增强植物的成活，新的藤本植物攀爬系统等，均有利于降低成本。

3 生态学理念在中广核湖南桃江邱家仑50 MW水土保持工程的应用

3.1 项目区概况

邱家仑风电场工程位于湖南省桃江县南部邱家仑境内的山顶(脊)上，区域内地貌主要特征是以山地为主，丘岗盆地相间。地势总体上西南高，东北低，水系呈树枝状，自西北向东南辐射。风机沿着北东向条形山脊上布置，地形坡度一般为20°～35°，局部呈陡崖，无滑坡、泥石流、地陷、溶洞等严重不良地质体。山顶(脊)地面高程为400 m～760 m，地形起伏较大，山体较为单薄。谷底高程为180 m～320 m，相对高差90 m～340 m；山坡上主要为灌木、竹林。坡脚处分布有耕地和水田，零星分布有民房及水库(克让冲水库)。土壤类型主要为黄土、黄壤土、残坡积土，呈浅黄色、黄红色或黄褐色，以壤土为主，沙壤土次之，土壤可蚀性较强。

项目区属亚热带大陆性季风湿润气候，气候温和，四季分明。冬春两季，受蒙古高压控制，盛行偏北的大陆季风，多冷空气活动；夏秋两季，受西太平洋副热带高压和印度低压控制，盛行偏南风的热带海洋性湿润季风。山地广阔，生物资源丰富，高程500 m～800 m处主要是常绿与阳性落叶阔叶混交林、人工杉木林、杉松和阔叶树混交林，高程500 m以下主要是马尾松林、人工杉木林、油茶林以及常绿落阔叶林交混群等。项目区区位见图1。

3.2 水土流失状况

风电机组区风机平台挡护措施不完善，截排水措施不完善，局部水土流失较严重；交通道路区挖填边坡呈裸露状态，截排水沟不完善，无沉沙措施，水土流失较严重;集电线路区，弃渣场区，升压站区未采取有效水土保持措施(见图2)。

3.3 生态学理论在工程中的应用

3.3.1在地形处理中的应用

在工程设计施工中，尊重自然，严格控制工程的占地，在工程施工过程中，充分尊重地域自然地理特征，利用当地生态系统的自我更新能力，尽量减少对原有土地的干扰破坏，在开挖边坡的施工中，现场查勘得知，道路沿线边坡大多为岩质边坡，多呈弱～中风化，只针对现状边坡采取修整、清除风化物，不再采取消坡卸载措施。已被雨水冲毁区域，采用土石料回填，与现状边坡保持平整，边坡风化物清除厚度小于0.5 m。其次是保护表土，例如集电线路区施工周期短，采用逐个杆塔、分段施工，对施工区内表土进行剥离，对道路开挖区和回填区的表层土予以保存，施工生产区地势平坦，则在场地平整前采取表层土保存措施(如图3所示)。

3.3.2在植物种类选择中的应用

植物种类选择应注重以下几点：一是优先选择树形、叶形、高度适合的乔灌木和不同季节的花木以及草坪植物；二是乔灌木树种选择了树形优美并具有较强抗旱、抗低温、抗风能力的树种，例如湿地松、杉木、锦绣杜鹃；三是植物草种选择耐寒、抗污染、耐践踏、耐贫瘠的草种，它们具有改良土壤理化性状能力，具有较强的水土保持作用，优先选用乡土草种，以保证成活率，例如：撒播草籽采用白三叶、黑麦草、波斯菊、大花金鸡菊、黄花槐。而边坡绿化选择葛藤、凌宵，常春油麻藤等易生长又具有美观性的藤本；四是考虑植物多样性，选择时尽量考虑不同类型植物的多样(见表1)。

表1 植物应用表

3.3.3在植物群落构建中的应用

在植物群落构建时，重点考虑以下几点：1)在满足水土保持和区域绿化等基础性要求的基础上考虑采用多种树、草种进行群体配置；2)合理搭配构建复层植物群落，并解决好种间关系，确保植物群体的健康生长与稳定，并保护各种类型以及多种演替阶段的生态系统。

例如下边坡及路基超宽处种植湿地松或桤木，增强中后期固坡效果，构建群落上层，增加落叶生物量。针对块石、碎石含量较多的挂渣边坡，阶梯状小平台内覆土种植小灌木、葛藤、油麻藤，恢复植被。渣场顶部覆土后种植水土保持林，乔木选择杉木和湿地松，混交，林下撒播冬茅草和高羊茅草种,弃渣场整治完毕，根据弃渣场堆渣边坡坡度采取不同的绿化形式，边坡1∶1.5～1∶2.0之间时，覆土种植乔灌草恢复植被，乔木选择杉木、湿地松，灌木选择金叶女贞、锦绣杜鹃、黄花决明，草本选择冬茅草、高羊茅(见表2)。边坡为1∶1.0时，堆渣边坡采用浆砌石网格梁植草护坡,撒播冬茅草、高羊茅绿化。工程中植物群落的上中下层既顺应了当地的生态环境，又营造了良好的景观效果。

表2 弃渣场堆渣边坡(坡度1∶1.5～1∶2.0)植物群落

3.3.4在景观设计中的应用

根据现场情况，打造“风车花海”的绿化理念，在保水保土的基础上，道路两侧、填方边坡区域种植波斯菊、大花金鸡菊、黄花槐等植物，打造一条花的走廊，做到“风车花海，春风十里”(见图4)。

3.3.5在成本控制中的应用

一是较多的应用了一些价格较低的草种以及乡土树种。二是强调新技术、新工艺的使用，工程中加入了芷兰园林三联植被恢复技术体系，以草灌组配为核心，处置工艺为手段，基质结构为基础，实现该区域植被良好长期的生长。在边坡绿化上采用先进的挂网喷播，针对碎石、沙土含量较多的挂渣边坡则采取铺设生态网的形式。新技术的使用有效降低了成本，不仅满足生态效益，也具有经济效益(如图5所示)。

4 结语

水土保持工程中往往会遇到自然环境受到破坏或者植被较少、水土流失较为严重的情况，因此在水土保持工程中，要以生态学理念为指引，在充分保护自然、尊重自然的前提下对工程进行设计施工。我们应该尊重场地原有的地貌条件，因地制宜，保护表土资源，减少对土地的干扰破坏。其次应多选用生态效益高的乡土植物，考虑各种植物的合理配植，构建复层植物群落，在满足水土保持要求的基础上打造特色景观。做到三个“同时”，即同时展开工程建设和生态建设、同时挡护废土废渣、同时加强防护绿化工作。