陇东黄土高原取弃土场综合治理技术模式探索

田晋华

(甘肃省水土保持科学研究所，甘肃 兰州 730030)

1 引言

陇东黄土高原地区梁峁起伏，沟壑纵横，降雨量丰富，以中强度水力侵蚀为主，局部存在重力侵蚀和轻度侵蚀，该区域多年来生产建设形成了大量取弃土场，水土资源现状被破坏后不利于控制取弃土场水土流失和生态修复。植被护坡的历史源远流长[1]，最早有记载的植被护坡应用出现在1591年的中国[1，2]。单独使用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合的边坡生态防护工程，是扰动边坡生态恢复和水土保持的常用措施[3]。边坡生态防护工程在实施时，通常利用土木工程手段在扰动坡面附着一层基材，以利于植物生长和发育﹐而基材的肥力持续性往往是边坡生态防护工程后期植被生长和演替的重要影响因素[3，4]。取弃土场治理后形成大量边坡和大面积的有效集流场，非常便于地表径流的收集，通过构建取弃土场治理与水土资源高效利用技术模式加速取弃土场生态修复和可持续利用，可有效缓解区域性人与生态环境的矛盾。取弃土场水土资源高效利用技术模式路线详见图1。

2 取土场综合治理利用技术模式

2.1 取土场边坡截渗一体生态防护技术模式

利用活性植物结合土工合成材料，在边坡表面覆盖一层土工合成材料，按一定的组合与间距种植多种植物，对边坡进行加固和稳固。每级马道截渗水沟内壁铺筑滤水型土工织物，控制水流入渗速率，补充坡面水分满足植物需要，坡面植被可有效提高边坡的稳定性和抗冲刷能力[5～7]，提升生态修复力度。技术模式详见图2。

图1 取弃土场水土资源高效利用技术模式

图2 取土场边坡截渗一体生态防护技术模式

2.2 取土场平台集雨+坡面用水一体稳定生态边坡技术模式

该技术模式通过对取土场坡顶(坡上)、坡面(坡中)及坡脚(坡底)，根据其不同高程位置的特点及需求，建设不同的集流面及储水设施，对有效径流资源进行收集存储，通过布设在坡面的微润管，均匀补给坡面植被所需水分，坡脚采用浆砌石护脚进一步加固坡面[5，6]。其技术模式详见图3。

图3 平台集雨+坡面用水一体稳定生态边坡技术模式

3 弃土场(松散堆积体)低成本自然修复技术模式

通过人工干预，使一个系统的结构与功能恢复到受破坏、干扰之前那种相似或相同的状态，最终能够生成一个可以自我调节、自我恢复，具有一定生产力的生态系统[8，9]。弃土场刚性挡护措施存在诸多制约性因素，采用柔性挡护措施可克服刚性挡护措施缺陷及成本高昂的因素，加速弃土场后期自然修复，有效降低弃土场水土流失量[10]。柔性挡土墙可加速弃土场后期自然修复，快速降低水土流失，同时造价低廉、便于黄土高原区施工及后期维护，能起到同等的拦挡作用。在遭受高速水流冲刷破坏后，允许挡土墙整体结构形式不破坏的情形下存在局部损坏，拦挡作用不受影响。局部破损区域修复后拦挡功能不受影响，在一定程度上弥补了现有刚性挡土墙的一些缺陷。技术模式图详见图4。

图4 弃土场(松散堆积体)低成本自然修复技术模式

4 取弃土场裸露面植物空间立体结构配置技术模式

4.1 技术体系

Carroll C.等[11，12]认为植被对防治水土流失有积极作用，植被覆盖可以减弱雨滴击溅侵蚀，避免土壤大孔隙堵塞，保护表土不受侵蚀。取弃土场坡面植被体系空间配置，要求植被类型、区域适应性具有生物学稳定性与整体目标的一致性，强调生态安全效应。植被体系的空间配置主要从水平配置和立体配置两个方面进行优化，形成取弃土场裸露面顶部植草中部灌草结合低部乔灌草交错的植物空间立体结构配置技术。

基于取弃土场不同位置与植被配置形式上考虑主体植被类型、坡面分布、植被覆盖率(30%～50%)、坡位影响的整体目标，考虑植物种的选择、搭配及经济性，注意其适生性和生物多样性，通过空间优化配置，使林农、林牧、林草、林药合理结合，形成多功能、多系统的防治和开发利用体系。

4.2 技术模式与树草种选择

根据边坡特性和气候条件而选择植物种及其栽培方式是边坡生态恢复成功的关键考虑因素[13]。取弃土场生态修复是以恢复裸露区域植被为目的，以耐干旱、耐贫瘠、根系发达的先锋物种为主，依靠植物的根系与土壤间的附着力以及植物根茎间的相互缠绕来达到加固边坡，提高坡面抗冲刷能力。合理选择正确的坡面植被和植被覆盖度的高低对边坡稳定性作用显著，坡面植被覆盖度越高，越有利于表层风化层土壤的固定，抑制坡面的水土流失作用更明显，边坡安全性更好。植被覆盖率低，植被类型以根系发育较浅的草本或灌木为主时，松软的土壤表层遭受降雨冲刷时侵蚀更加严重，存在边坡滑塌的风险显著增加，安全性较差。

基于不同植被群落演替规律，采用人工坡面建植工程，构建一个稳定健康、自然演替的人工坡面植被群落，形成边坡乔灌草混合目标植被群落。应考虑植物间的合理生态搭配，同时具有一定的自播能力，边坡生态修复还应选择固氮作用显著的乡土植物。陇东黄土高原区取弃土场植物措施配置技术要点详见表1。

4.2.1 坡顶及顶部平台

在顶部平台外侧种植灌木一排，内侧种植乔木一排。灌木选用紫穗槐、柠条、侧柏、沙棘等，种植间距1 m；乔木选用刺槐、臭椿、紫穗槐、侧柏等，种植间距1.5～2 m；林下撒播草籽，提高植被覆盖率，主要选用黑麦草等。

4.2.2 坡面

(1)坡比小于1∶1.25的土质边坡。采用不挂网直播植草+种植灌木的模式绿化，直播的草种为紫花苜蓿、红豆草，并混播少量黑麦草，种植的灌木选用柠条、沙棘等。灌木栽植株行距为1.5 m×1.5 m。

(2)坡比为大于1∶1.25的土质高陡边坡。采用挂网(单层网或者双层网)直播植生的模式恢复植被，草种选择紫花苜蓿、红豆草、黑麦草等。

表1 取弃土场植物措施配置技术要点

4.2.3 马道

马道植被建设方法为乔灌混交的方式，乔木以小乔木为主，选择侧柏、紫穗槐等，灌木选择沙棘、柠条等。

4.2.4 坡脚

坡脚以乔草结合为主。乔木选择刺槐、臭椿、紫穗槐、侧柏等，草种选择紫花苜蓿、红豆草、红豆草黑麦草等(图5)。

图5 取弃土场裸露面植物空间立体结构配置技术模式

5 结语

(1)取土场边坡截渗一体生态防护技术模式与平台集雨+坡面用水一体稳定生态边坡技术模式，可加速坡面生态快速修复，提高陡坡面的植被成活率与生态修复效果。

(2)针对弃土场(松散堆积体)边坡提出低成本自然修复技术模式，该技术针对弃土场结构松散、不稳定及土体养分缺乏的特殊堆积形态，提出构建安全、稳定、植被易于生长的低成本自然修复技术体系。

(3)取弃土场裸露面植物空间立体结构配置技术模式针对特殊的小地形立体结构与植被生长立地条件，提出合理的植被选择与有效的空间立体结构配置技术。