高边坡生态修复的低碳建养实践

文/ 供图 | 交通运输部公路科学研究院

针对公路高边坡生态修复工程中存在的防护困难、施工效率低、养护难度大等工程难题，破坏面大、固土难度大、土壤水分流失快等环境难题和施工能耗高、施工难度大、高效养护装备缺失等技术难题，该项目提出了基于环境最优、施工便捷、智慧高效的公路高边坡生态修复工程低碳建养技术体系，以公路高边坡生态修复工程低碳建养为主线，从公路路基边坡无损高效检测及生态护坡设计技术、公路边坡低碳施工工法优化技术、公路边坡低碳养护系列装备研发、公路边坡施工运营期碳核算技术等方面，提出了公路高边坡生态修复工程低碳建养技术，并在云南、江西等省份进行了应用示范。

针对公路高边坡生态修复中存在的工程本体潜在病害识别困难问题，该项目研发了边坡检测专用宽带声波换能器，提出了针对边坡病害的高效快速无损耦合声学检测方法，明显提高了施工质量的控制力度和施工效率。

针对以往边坡因为松散滑落而导致复播的问题，项目组发明了植物纤维发泡改进技术，得到菌丝体复合材料，使得植物碎屑防护层在起到防护功能同时还可为植物长期生长提供营养，对比往年复播的边坡数量，减少了20%的复播面积。

项目组研发了便携式植被光合作用光合气体测试装置，提出了采取估算与实测相结合的植物固碳释氧能力分析方法，构建了公路高边坡生态修复工程建设与养护的碳核算模型，增强了实时性、准确性。

项目组还发明了植物纤维发泡改进技术，研发了便携式藤毯、抗冲刷生态毯、生态复合型边坡防护固定装置、移动式树木移植收放支撑架等边坡生态工程低碳化施工和养护成套技术装备。便携式藤毯减少了前期边坡植被种植的死亡率约5%，节约人工和工期成本约13%，边坡绿化初次种植覆盖率明显提高了3%，减少了二次补栽的人工成本约每平方米5元。

四种防护材料的可降解率变化

技术线路图

为克服养护设备缺失的问题，项目组依据水沙运动规律进行技术结构优化，研发了高边坡灌溉施肥时网式过滤器、水力旋流器及施肥机等核心设备，减少了人工成本。据估算，3年内减少的人工成本与系统一次性投入相当，6年能节省成本50%，显著增加了社会经济效益。

基于公路预算全环节和覆盖全生命周期排放系数的碳核算软件平台，解决了材料、运输、现场施工及使用阶段的定量碳排放计算问题，实现了不同边界下的数字化及简明化的公路边坡建养碳排放计算。

此外，项目组还发明了基于植被、材料排放、机械能耗、使用期电气化率逐年减排系数的碳中和路径模拟平台，融合数据库存储与路径图表显示功能，并设计了开放端口单元可调节功能，实现了不同边界下公路边坡建养碳中和路径模拟数字化与可视化。