凌 峰，石艷龍，羅 冰

（1.海河水利委員會海河流域水土保持監(jiān)測中心站，天津 300170；2.國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能有限公司，河北 承德 068350；3.北京海策工程咨詢有限公司，北京 100000）

抽水蓄能電站作為目前技術最為成熟的大規(guī)模儲能方式，具有調峰、調頻、調相、儲能、系統(tǒng)備用和黑啟動“六大功能”以及超大容量、系統(tǒng)友好、經(jīng)濟可靠、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)勢，已經(jīng)成為新型電力系統(tǒng)的重要支撐措施。截至2020年底，我國已在25個省區(qū)開展抽蓄電站選點規(guī)劃或選點規(guī)劃調整，已建、在建及規(guī)劃批復抽蓄電站裝機容量合計約1.3億kW[1]，是全球抽水蓄能電站規(guī)模最大的國家?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》明確提出，要“加快抽水蓄能電站建設和新型儲能技術規(guī)?；瘧谩?，抽水蓄能電站建設力度將繼續(xù)加大。

抽水蓄能電站建設在提供清潔能源的同時也帶來了建設過程中的水土流失問題，應引起有關部門和建設單位的高度關注。為貫徹落實“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”理念，做好抽水蓄能電站建設過程中的邊坡防護工作，落實水土保持責任，突出工程的科學性、生態(tài)性、景觀性，筆者以豐寧抽水蓄能電站一二期工程建設為例，對實施的多類生態(tài)護坡工程進行介紹分析，并提出了意見建議。

1 項目概況

河北豐寧抽水蓄能電站工程地處燕山山脈和內(nèi)蒙古高原交界部位，位于河北省豐寧滿族自治縣境內(nèi)西北部的灤河干流上，工程區(qū)距北京市公路里程約254 km，位于華北用電負荷中心。項目區(qū)屬冀北山地區(qū)，區(qū)內(nèi)地形地勢復雜，海拔高程一般為980～1 720 m；屬中溫帶半濕潤半干旱大陸性季風氣候，多年平均降水量422.1 mm，多年平均蒸發(fā)量1458.5 mm；多年平均氣溫1.3℃，無霜期98～105 d；多大風天氣，夏季以西南風居多，冬季則以西北風為主，春季風速最大24 m∕s，多年平均風速4.2 m∕s；多年平均0 cm地溫3.6℃，多年平均相對濕度63%，最大凍土厚度136 cm。項目區(qū)山地地形復雜，營地區(qū)域三面環(huán)山，業(yè)主營地、下水庫、上水庫等高差大，小氣候特征明顯。

豐寧電站為一等大（1）型工程，電站裝機容量3 600 MW。樞紐工程主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、地面開關站及下水庫等建筑物組成。上水庫正常蓄水位1 505 m，總庫容4 882 萬m3，有效庫容4 129 萬m3；下水庫正常蓄水位1 061 m，總庫容6 583 萬m3，有效庫容4 770 萬m3。項目分一、二期建設，一期水土流失防治責任范圍1 057.9 hm2，土石方挖填總量358.5 萬m3；二期水土流失防治責任范圍224.4 hm2，土石方挖填總量1 784.7萬m3。

電站建成后，能夠提供綠色環(huán)保的清潔能源，合理消納風能，減少污染物排放，相當于年節(jié)約標準煤48.08萬t，在促進可再生能源示范基地建設、京津冀環(huán)境污染治理、響應國家舉辦低碳奧運承諾中將發(fā)揮積極作用。電站建成后在國家電網(wǎng)系統(tǒng)中承擔調峰、填谷、調頻、調相和緊急事故備用等任務，對保障京津及冀北電網(wǎng)安全、維護電網(wǎng)穩(wěn)定運行和促進資源有效利用具有重要作用。

2 抽水蓄能電站建設邊坡擾動及水土流失特點

豐寧抽水蓄能電站位于北方土石山區(qū)中的燕山山地丘陵水源涵養(yǎng)生態(tài)維護區(qū)，區(qū)域內(nèi)土層較薄。由于抽水蓄能電站的特殊性，建設地點相對偏僻，地形起伏較大，生態(tài)脆弱，恢復難度大。同時，工程擾動范圍大，工作面多，土石方挖填量大，建設周期長，給水土流失防治帶來較大困難。其中，建設期道路修建、棄渣堆砌、隧洞開挖等對原地貌造成擾動，形成裸露邊坡成為水土流失的重點部位。該類區(qū)域主要特點是下墊面條件差、物質松散、坡度陡、表土層不易附著、工程施工難度大、植物措施成活率低，極易造成水土流失。因此，合理區(qū)分抽水蓄能電站區(qū)域不同邊坡施工擾動和水土流失特點，因地制宜，分類施策，是做好抽水蓄能電站建設期水土保持工作的必然選擇。

2.1 道路建設邊坡

抽水蓄能電站道路建設主要包括兩類：一是臨時施工道路，主要在項目建設初期用于進場施工和連接上下庫，同時滿足不同工作面施工需要；二是永久道路，主要包括1—5號公路等，用于項目建設后期及建成后交通使用。由于項目所處區(qū)域為燕山山地，道路開挖會對原地貌造成破壞，道路靠山坡一側部分形成陡峭開挖邊坡，道路靠山腳一側容易形成溜渣、掛渣等水土流失，對道路安全和景觀造成一定負面影響。該類水土流失主要特點是坡度較陡，一般都在45°以上，位置分散且不集中，水土保持措施施工難度大。

2.2 渣場邊坡

本項目共設置東灣子渣場、東溝渣場、鞭子溝渣場、灰窯子溝渣場、上庫渣場和攔河壩渣場6處。其中，上庫渣場為庫盆型渣場，在上庫范圍內(nèi)，不進行邊坡綠化等措施布置；其余5 處渣場均存在邊坡水土流失防治問題。該類水土流失主要特點是渣體物質穩(wěn)定性差，邊坡表面覆土后不易鞏固，坡面面積較大，坡度雖緩但坡長較長，一遇短歷時強暴雨，容易造成水流迅速匯集，對邊坡中下部造成劇烈沖刷，造成嚴重水土流失。普通的撒播草籽等措施很難在短時間內(nèi)快速實現(xiàn)渣場邊坡防護問題。

2.3 隧洞邊坡

隧洞主要包括上下庫進出水口、泄洪排沙洞等，是為滿足上下庫引水及泄洪排沙等功能開挖的。開挖過程中會對山體坡面造成一定的破壞，形成洞臉。該區(qū)域的特點是坡度陡、下墊面土層薄或沒有土層，一般情況下采用混凝土護坡形式，但隨著生態(tài)文明建設日益深入人心，加上豐寧抽水蓄能電站建設國家水利風景區(qū)等需求，需要對隧洞邊坡進行生態(tài)防護，提高隧洞景觀效果。同時，由于坡度較陡，加上部位特殊，常規(guī)植物措施無法實施。

2.4 施工營地邊坡

在項目建設過程中，主要存在3 處規(guī)模較大的施工營地，分別位于東溝、灰窯子溝和上庫區(qū)域。由于東溝和灰窯子溝是行洪溝道，在布設施工營地時，勢必需要墊高基地，由此產(chǎn)生了施工營地邊坡，較為明顯的區(qū)域如鋼管加工廠等。該邊坡主要特點是堆積物質松散、景觀綠化要求高、人為擾動頻繁，同時要求承擔一定程度的防洪功能。

2.5 其他邊坡

在項目建設過程中，還存在部分開挖形成的邊坡，如上庫大壩壩肩、料場開挖坡面、溢洪道開挖邊坡、導沙明渠開挖邊坡等。該類邊坡開挖坡度較陡，開挖面均為基巖，且與工程整體很難分割，一般情況下采取混凝土護坡技術。

3 生態(tài)護坡技術分析

生態(tài)護坡是綜合工程力學、土壤學、生態(tài)學和植物學等學科的基本知識，對斜坡或邊坡進行支護，形成由植物或工程和植物組成的綜合護岸系統(tǒng)的護岸技術。在豐寧抽水蓄能電站建設過程中，主要采用的生態(tài)護坡技術有高次團粒噴播、植生袋護坡和植生毯護坡等。

3.1 高次團粒噴播技術

高次團粒噴播技術是在邊坡綠化噴播時發(fā)生“團粒化”連續(xù)作用反應，形成具有一定“團粒結構”的優(yōu)良的營養(yǎng)基盤。該技術采用配置好的含草種的基材混合物，通過專業(yè)的機械設備進行攪拌并噴播施工。為保證樹苗順利生長，噴播后，坡面上覆蓋遮蔭網(wǎng)、無紡布、草簾、抗沖刷生物毯等遮擋材料，施工安全性高，速度快。

3.1.1 技術要求

（1）地質要求。高次團粒噴播技術適用于土質邊坡和石質邊坡，需要邊坡整體穩(wěn)定，坡比和平整度達到設計要求，坡度一般可定在1%～3%，以利排水。

（2）材料要求。種子應選用抗性好、適應性強、對環(huán)境要求低、耐干旱的優(yōu)良草本和灌木進行混播。營養(yǎng)材料選擇高效化學合成及緩效肥料，為植物生長尤其是早期生長提供所需的營養(yǎng)。黏結劑選擇高分子聚合物和天然植物加工而成，以保證噴射材料在其作用下可以緊密連接，噴射形成一定厚度的附著層，與坡面黏結時不下滑，形成良好的團粒結構。

（3）基質要求。采用堆漚腐熟的有機肥或商品有機肥，基肥質量需符合《有機肥農(nóng)業(yè)行業(yè)標準》（NY525-2002）的規(guī)定標準：有機質≥30%；總養(yǎng)分（N+P205+K20）≥4%；水分≤20%；pH值5.5～8.0。

3.1.2 施工方法

（1）施工準備。對施工現(xiàn)場進行勘察，對進場設備、原材料進行抽檢，嚴禁使用不合格材料。

（2）坡面修整。將坡面上的浮石、危石、樹根、雜草等清除干凈。

（3）鋪網(wǎng)施工。錨桿位置、長度、數(shù)量要符合設計要求，鐵絲網(wǎng)要自上而下鋪設，與坡面伏貼，并固定牢固。

（4）噴播施工。①噴播時應先上后下、先難后易，盡可能均勻，不得漏噴；②分層噴播，先噴基底層，再噴種子層；③不得有流淌現(xiàn)象，否則要重噴；④噴播厚度要符合設計要求。

（5）養(yǎng)護管理。①澆水，種子萌發(fā)、幼苗生長期應適量澆水；②病蟲害防治，采用環(huán)保農(nóng)藥或對環(huán)境無污染的物理措施；③補苗，對苗木缺損、植被稀疏的區(qū)域應及時補噴、補苗。

3.1.3 噴播效果

高次團粒噴播植被具有穩(wěn)定結構的土壤，培養(yǎng)目標植物群落，0.5 a 內(nèi)可以取得良好的植被恢復效果，1 a 后植物根系深入巖土之中汲取水分，不需再行養(yǎng)護，發(fā)達的植物根系可起到較好的固定作用，繁茂的枝葉可減輕雨水的沖擊，有效地降低了水土流失，起到了較好的邊坡防護效果。隨著時間的推移，木本的植物群落愈加繁茂，護坡作用愈發(fā)明顯；隨著小生態(tài)系統(tǒng)的的多樣化與群落化，抵抗病蟲害能力逐漸加強，有利于維持長期的生態(tài)平衡。

3.2 植生袋護坡技術

植生袋又叫植草袋、綠化袋是采用無紡布和遮陽網(wǎng)制作而成的，內(nèi)裝種植土，堆疊于邊坡后進行植物措施防治的一項技術。植生袋抗紫外線性能優(yōu)，耐用性長，透水性與透氣性俱佳。植生袋護坡技術兼顧防洪、生態(tài)與節(jié)約的功能，取代原有的封閉式防護結構，結合框格梁和植生袋的優(yōu)點，剛柔并濟，構建出復雜的生態(tài)系統(tǒng)的基本功能。

3.2.1 技術特點

（1）施工鋪設簡便，質量輕便，方便運輸。

（2）草種成活率高。

（3）抗拉強度高，草種紙袋不易撕破。

（4）草種分布均勻，避免后期草坪濃密不均。

（5）無需再次噴灑草種子，避免草種浪費，可減少施工程序。

（6）草種的種類可隨意改變，根據(jù)需要更換不同草種。

（7）后期草種長出后，玻璃纖維土工格柵作為一層加固層，即使冬季草死亡后，也能達到護坡的功效，可有效減少冬季水土流失。

（8）成本低廉，生產(chǎn)簡單。

總而言之，植生袋能使草種成活率高、生產(chǎn)效率高、施工效率高，在綠化方面有不可替代的地位。

3.2.2 施工方法

（1）坡面清理。首先對坡面防護區(qū)域的浮土及浮石進行清除。依據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用人工清理邊坡，進行邊坡卸載，以1 m 為層次，每次取完1 層后，才可進行下層施工。

（2）植生袋裝土。從取土場取種植土倒運至施工現(xiàn)場，人工裝入植生袋內(nèi)。

（3）植生袋碼放。采用50 裝載機配合25 t 長臂吊車將植生袋吊至上層，錯縫碼放，每碼放1級擋墻（高2～5 m）安裝1排A22鋼筋樁固定，與沖溝兩側齊平。坡面修筑成水平臺階，形成齒狀；沖溝底部和陡坎下方錨桿應加密或增加插釬，以防止植生袋整體滑坡。

（4）錨桿掛網(wǎng)。采用V-0.3∕8空壓機和YT-28鉆機在放樣孔位置打孔，必須打入巖石深度不小于1 m；打入自進式錨桿并注漿；安裝縱向和橫向支撐繩，其中橫向采用Φ16鋼絲繩、縱向采用Φ12鋼絲繩；采用D0∕08∕300∕4×4型鋼絲繩網(wǎng)（長4 m、寬m）與S0∕2.2∕50∕2.25∕10.02 型鋼絲格柵網(wǎng)（長10.0 m、寬2.2 m）從上向下依次鋪掛格柵網(wǎng)、鋪設鋼繩網(wǎng)并縫合，用Φ8 鋼絲繩作為縫合繩配合U形卡與套環(huán)進行固定聯(lián)結。

（5）植物栽植。掛網(wǎng)后在植生袋面層打孔播種波斯菊、沙棘、爬山虎等種子。

（6）養(yǎng)護。根據(jù)土壤墑情，不定期進行灑水養(yǎng)護。

3.2.3 綠化效果

植生袋護坡對于道路開挖邊坡及小塊零星擾動邊坡具有較好的適應性，能有效穩(wěn)定坡面，并根據(jù)需要栽植所需草種或樹種，在有效防治水土流失的同時美化環(huán)境。根據(jù)不同草種或樹種，能夠較為快速地形成植物防護體系，且植生袋中種植土可以滿足一定時期內(nèi)植物生長需要，保證植物成活率。業(yè)主營地區(qū)爬山虎長勢良好，上下水庫連接道路一側的爬山虎由于海拔高、氣溫較低、風大等影響，出現(xiàn)退化，因此適地適草是植生袋防護需要重點考慮的問題。

3.3 植生毯護坡技術

植生毯又名植物纖維毯、椰絲毯，主要以各種植物纖維材料（如稻草、麥秸、玉米秸稈、棉稈、椰子殼纖維、黃麻、亞麻、天然雜草等）為原料，結合各種灌溉和草種的合理配置以及添加保水劑和營養(yǎng)基質，生產(chǎn)出多用途的植物纖維毯。近年來，植生毯被公認為是一種高效、簡單、廉價的土壤保濕、防風固沙、抗沖刷的綠色節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。

3.3.1 施工方法

（1）清整邊坡。清理不利于植物生長的雜草、樹根、石塊和建筑垃圾等雜物，平整邊坡，把低洼處填平、高凸處削平，保證邊坡緩和，能使植生毯與邊坡親密接觸，避免植生毯空鼓現(xiàn)象。

（2）施工準備。如果邊坡是石質的或土壤很貧瘠，須換土或覆一層15 cm 有機莊稼土。為固定植生毯，在坡頂和坡腳各挖1 條寬和深均為10 cm 的溝。有條件的在坡頂修建截水溝，坡腳修排水溝，中間設導流槽。

（3）鋪設植生毯。將植生毯一端置入溝內(nèi)填土壓實，然后將其沿坡面自上而下展開，使其與邊坡充分接觸，不可過緊或過松，中間用U 形釘將其固定，U形釘適宜間距為1 m。中間植生毯需搭接時，做到上壓下法且超過20 cm，使用雙排U形釘固定搭接的植生毯左右搭接間距為10 cm。坡腳植生毯埋入溝內(nèi)。

（4）播撒草籽（帶草籽植生毯免去此步）。在鋪設完的植生毯上均勻地播撒1 層30 g∕m2的混合草籽，根據(jù)植生毯型號和草籽植物的性狀，一般都可播撒在植生毯上面，如植生毯較重或植物為圓葉、開花的必須撒在植生毯上面，若植生毯薄、植物葉片是尖的也可撒播在植生毯下面。

（5）覆土澆水。植生毯表面進行覆土，表土厚度1 cm 上下，有條件的需進行碾壓植生毯表土，進而提高防風、保溫、保墑的作用。最后澆水，頭邊水要澆透，保持植生毯濕潤到幼苗鉆出。

3.3.2 綠化效果

植生毯護坡施工方便、經(jīng)濟實用，可以有效防治水土流失，促進植被生長，綠化效果良好。經(jīng)過半年的自然退化，鋪好的草毯可成為綠化植物的有機肥，不產(chǎn)生二次污染。與傳統(tǒng)的苗圃草坪和土壤移栽綠化方法相比，采用植生毯進行綠化可以節(jié)省大量的人工成本和維護成本，提高植物的成活率。植生毯具有很好的保水保肥性能，同時還可以增加土壤培養(yǎng)基強度，對生態(tài)修復效果具有舉足輕重的作用。

3.4 其他生態(tài)護坡技術

豐寧電站在水土保持生態(tài)護坡實踐中除了采用高次團粒噴播、植生毯護坡、植生袋護坡技術外，還根據(jù)不同坡面采用了漿砌石拱形骨架護坡、六棱空心磚護坡等施工技術，均取得了良好的生態(tài)護坡效果。

4 討論和結語

在大型抽水蓄能電站邊坡生態(tài)防護中，應重點考慮防護對象類型、位置、面積、下墊面情況等各種要素，采取適宜措施因地制宜布設。同時，應考慮山地丘陵地區(qū)的小氣候影響，做好原生地表植被調查，合理選擇植物種類，提高植物成活率，提升項目區(qū)景觀水平。

隨著國家對生態(tài)建設要求的不斷提升，生產(chǎn)建設項目水土保持的要求也不斷提高，大型抽水蓄能電站因其建設規(guī)模大、周期長、土石方開挖量大等特點，成為水土保持工作的重點。本文以豐寧抽水蓄能電站為例，對抽水蓄能電站建設過程中容易造成水土流失的邊坡問題進行探討，分析了邊坡擾動形式及水土流失特點，提出了高次團粒噴播、植生毯護坡、植生袋護坡等生態(tài)護坡技術特點和施工要求，并分析了防護效果，以期為抽水蓄能電站建設期水土流失防護提供參考和借鑒。