節(jié)水技術(shù)在高陡邊坡植被恢復(fù)中應(yīng)用,農(nóng)田水利論文

節(jié)水技術(shù)在高陡邊坡植被恢復(fù)中應(yīng)用,農(nóng)田水利論文1高陡邊坡植被恢復(fù)存在的問題高山峽谷地區(qū)的生產(chǎn)建設(shè)項目，尤其是水電站工程，在建設(shè)經(jīng)過中，往往會構(gòu)成壩肩、廠房等開挖邊坡，導(dǎo)流洞、交通洞、引水隧洞等進出口開挖邊坡以及料場開采邊坡等高陡邊坡。由于工程建設(shè)改變了這些邊坡的自然生態(tài)，隔離了原來巖石邊坡的地氣和水微循環(huán)系統(tǒng)，使植物缺乏自然生長機質(zhì)，若不進行植被恢復(fù)，將構(gòu)成大面積塊狀的裸露基巖或噴混凝土坡面，與周圍環(huán)境產(chǎn)生極大反差，影響視覺景觀及生態(tài)效應(yīng)。因而，在工程建設(shè)后期水土保持植被恢復(fù)中，高陡邊坡植被恢復(fù)是水土保持工作重點之一，同時，也是難點之一。本文以猴子巖水電工程料場邊坡植被恢復(fù)為例，對高陡邊坡植被恢復(fù)節(jié)水技術(shù)的運用進行研究，以提出適宜的節(jié)水系統(tǒng)，有效地改善該類邊坡植被恢復(fù)效果。猴子巖水電站建設(shè)構(gòu)成的較典型的高陡邊坡主要是桃花石料場開采后構(gòu)成的邊坡，該料場采用分級開采施工工藝，邊坡每隔15m高設(shè)置一道馬道，馬道寬3m，邊坡坡比為1∶0.4，開挖后的施工通道不再保存。開采構(gòu)成的高陡邊坡上植被賴以生存的土壤不復(fù)存在，地下水的補給及天然降水的蓄積均無法實現(xiàn)，水肥條件也發(fā)生宏大變化。高陡邊坡植被恢復(fù)存在下面問題:(1)立地條件差，植物賴以生存的土壤缺乏，主要靠人工構(gòu)成馬道種植槽回覆土壤;(2)施工條件差;(3)灌溉等養(yǎng)護難度大。2節(jié)水技術(shù)在高陡邊坡植被恢復(fù)中應(yīng)用的必要性從當(dāng)前國內(nèi)該類工程區(qū)情況來看，高陡邊坡植被恢復(fù)效果較差，其原因主要包括植被立地條件較差、撫育措施跟不上等，因而，土壤水分是高陡邊坡植被生長的限制因素。華而不實水源缺乏，無法灌溉，土壤水分不能知足植物生長需要是一個關(guān)鍵原因。工程建設(shè)構(gòu)成的高陡邊坡，土壤缺乏，只能靠人工覆土構(gòu)成種植槽、穴等恢復(fù)植被，其土壤保水能力較差，僅靠自然降雨，不采取任何措施，很難知足植物生長需水要求，十分是雨量分配不均的干熱河谷等區(qū)域，植被恢復(fù)則更為困難。對生產(chǎn)建設(shè)項目來講，由于缺乏交通條件，高陡邊坡植被恢復(fù)如采取灌溉措施，施行較為困難，灌溉成本也較高，無法長期人工養(yǎng)護。因而，尋找有效、經(jīng)濟、運行管理簡單的灌溉養(yǎng)護措施尤為重要，節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用則能夠有效解決這一難題。在當(dāng)前國內(nèi)水電站數(shù)量之多，構(gòu)成高陡邊坡較多，植被恢復(fù)較為困難的情況下，運用節(jié)水技術(shù)，改善植被恢復(fù)效果，十分是對于降水分配不均的干熱河谷地區(qū)，使水資源得到高效利用，具有重要意義。3節(jié)水技術(shù)選擇3.1主要節(jié)水技術(shù)當(dāng)前，可用于生態(tài)修復(fù)的節(jié)水技術(shù)主要包括節(jié)水灌水技術(shù)、農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)及非常規(guī)水源的利用等。植被恢復(fù)和園林綠化中常用的節(jié)水灌水技術(shù)主要有噴灌和滴灌;農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)主要包括選種及配置構(gòu)造措施、納雨續(xù)墑松土技術(shù)，覆蓋技術(shù)，化學(xué)制劑調(diào)控水分技術(shù)，增施有機肥、水肥耦合平衡施肥技術(shù)［1］;生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持植被恢復(fù)中的非常規(guī)水源的利用主要指雨水利用，當(dāng)前雨水利用技術(shù)主要有就地攔蓄入滲技術(shù)、保水技術(shù)、富集疊加高效集約利用技術(shù)。3.2節(jié)水技術(shù)的選擇高陡邊坡植被恢復(fù)主要借助人工手段構(gòu)成馬道種植槽回覆土壤后種植植物。但由于自然條件和施工條件差，導(dǎo)致土壤回覆量有限，保水能力較差，植被恢復(fù)效果也相應(yīng)較差。再加上該工程區(qū)為高山峽谷地區(qū)，屬干熱河谷區(qū)，降雨量分配不均，干濕季分明，年平均降雨量僅為593.8mm，蒸發(fā)量卻高達2553mm。這種情況下種植槽內(nèi)土壤水分更難知足植被生長需要。同時，由于料場區(qū)邊坡較陡，高度較大，開挖后施工通道不再保存，后期植被采取人工灌溉養(yǎng)護則較為困難。根據(jù)桃花料場的特點分析，料場開采后構(gòu)成高陡邊坡，在施工結(jié)束后，施工通道不保存，同時也無運行維護人員。如采取常規(guī)水源的引水灌溉措施則需要從大渡河內(nèi)抽水，并需要運行人員進行操作，灌溉成本較高，因而很難施行。本區(qū)域年均降雨量為593.8mm，如能很好的利用雨水資源，采取有效簡便的雨水利用措施，則可降低成本，在后期無運行維護人員的情況下能夠有效的補充土壤水分，知足植被需水要求。就地攔蓄入滲技術(shù)簡便易施行，且后期維護較少，該技術(shù)利用水分的重力效應(yīng)和土壤的水庫效應(yīng)，通過采用營造微集水面和整地措施，使降雨就地攔蓄入滲，提高土壤的貯水量，進而提高植物對雨水資源的利用效率。保水技術(shù)的覆蓋和添加保水劑的措施，可抑制水分蒸發(fā)或延緩?fù)寥乐械乃终舭l(fā)、調(diào)控土壤水分，進而延長土壤的有效持水量時間。農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)中選種及配置構(gòu)造措施，是本工程首要采用的節(jié)水措施，主要從選種入手，選擇適宜本地氣候及高陡邊坡的特殊立地條件的植物種，節(jié)約灌溉用水，提高植被成活率。初步分析采取三種技術(shù)易于操作，維護簡單，成本較低，對于桃花料場植被恢復(fù)較為適宜。4節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計通過采用節(jié)水措施構(gòu)建節(jié)水系統(tǒng)，以構(gòu)成自動收集天然降水并予以儲存的機構(gòu)、同時減少水分蒸發(fā)量，并能到達在免除人力的條件下增加為植物供水的時間、減少水分消耗量的目的，進而提高植被成活率，改善植被恢復(fù)效果。本次植被恢復(fù)措施主要采取馬道上設(shè)置種植槽，并在其內(nèi)回覆種植土，以改善立地條件，便于栽植植物。馬道與開挖邊坡之間設(shè)有排水溝，以排除邊坡匯水，保證邊坡安全。節(jié)水系統(tǒng)包含節(jié)水構(gòu)造、保水措施和農(nóng)藝節(jié)水措施三部分內(nèi)容，節(jié)水構(gòu)造主要利用種植槽和排水溝，設(shè)置節(jié)水措施;保水措施主要采用化學(xué)制劑調(diào)控水分技術(shù)和覆蓋技術(shù);農(nóng)藝節(jié)水措施主要采用選種及配置構(gòu)造措施。節(jié)水構(gòu)造、保水措施及農(nóng)藝節(jié)水措施有機結(jié)合，有效的補充土壤水分，減少蒸發(fā)，知足植被生長需要。4.1節(jié)水構(gòu)造設(shè)計節(jié)水構(gòu)造主要由蓄水型排水溝和馬道種植槽儲水系統(tǒng)構(gòu)成。蓄水型排水溝由上下兩層構(gòu)成，上層為排水層，下層為蓄水層，上下兩層之間以透水蓋板分隔。排水層將坡面聚集的多余雨水排走，以保證邊坡安全;蓄水層為透水隔板分割出的蓄水空間，蓄水層高度根據(jù)生態(tài)需水要求、蒸發(fā)量以及經(jīng)濟性三個因素計算。種植槽內(nèi)底部設(shè)有砂礫石儲水層，厚度略低于蓄水型排水溝蓄水層高度。砂礫石儲水層上方回填種植土，種植土層下設(shè)若干土柱伸入砂礫石儲水層內(nèi)，以構(gòu)成水分上升通道。蓄水型排水溝蓄水層與馬道種植槽內(nèi)砂礫石儲水層用排水管連通，馬道種植槽外邊墻設(shè)排水管，設(shè)置高度位于蓄水型排水溝蓄水層高度之上，以知足排水要求，使得馬道種植槽內(nèi)不產(chǎn)生內(nèi)澇。馬道種植槽及蓄水型排水溝構(gòu)成雨水儲存及利用機構(gòu)，可知足植被生長需要，同時到達節(jié)水目的。節(jié)水構(gòu)造詳見圖1。4.2保水措施保水措施主要采用化學(xué)制劑調(diào)控水分技術(shù)和覆蓋技術(shù)。本工程化學(xué)制劑及調(diào)控水分技術(shù)主要采用添加保水劑措施。保水劑可增加土壤持水量，改善土壤構(gòu)造，促進植株生長發(fā)育，提高旱季成活率［2］。覆蓋技術(shù)主要采用砂礫石覆蓋。砂礫石等無機物覆蓋可起到抗旱保水，增參加滲、減少土壤水分蒸發(fā)的作用，到達高效利用雨水的目的［3］。所牽涉到的保水劑是較易找到的化學(xué)制劑，同時由于該工程為料場區(qū)，砂礫石也較易找到，兩種措施均易于施行。本工程在種植土內(nèi)參加適量的保水劑，在表層覆蓋5～7cm的砂礫石，一定程度上改善土壤水分條件，對植被生長起到很好的促進作用。4.3農(nóng)藝節(jié)水措施本工程采用的農(nóng)藝節(jié)水措施主要是選種及配置構(gòu)造措施，從選種入手，選擇適宜該地區(qū)環(huán)境，及高陡邊坡這一特殊立地條件的植物種。由于該地區(qū)處于干熱河谷區(qū)，且高陡邊坡土壤貧瘠，保水性能較差，土壤水庫水分匱乏，較難知足植被生長要求，因而主要選擇耐旱型植物種。耐旱型植物，在干旱年份，比不耐旱性植物節(jié)約灌溉用水1/3～2/3以上［4］，因而對于無法實現(xiàn)人工灌溉的條件下，選用耐旱型植物種尤為重要。同時考慮邊坡綠化的特點，采用上攀下緣型植被，以到達較好的綠化效果。葛藤為攀緣植物，且喜生于陽光充足的陽坡，對土壤適應(yīng)性廣，山坡、荒谷、礫石地、石縫都可生長，耐旱，耐寒。根據(jù)其生長特點，初步選定葛藤做為植被恢復(fù)主要植物種。5效益分析通過采取成本效益分析的方式方法，對本工程節(jié)水措施進行效益分析。對節(jié)水系統(tǒng)采用前后成本和獲得的生態(tài)效益以及節(jié)水效益進行計算分析，以此論證節(jié)水系統(tǒng)運用的必要性和可行性。5.1成本分析無節(jié)水系統(tǒng)的植被恢復(fù)措施，假如保證較高成活率以及較好的恢復(fù)效果，則需要采取人工灌溉。但采取節(jié)水系統(tǒng)后，無需人工灌溉。分別對兩種情況下的成本進行分析。根據(jù)工程情況估算，未采用節(jié)水系統(tǒng)的成本費用主要考慮了灌溉設(shè)備購置及安裝費用、灌溉運行設(shè)施運行費用兩部分，約為62萬元;采用節(jié)水系統(tǒng)的成本費用主要是前期節(jié)水措施的構(gòu)筑費用，約為38萬元，因而采取節(jié)水系統(tǒng)后可節(jié)約成本為24萬元(詳見表1)。隨著灌溉養(yǎng)護年限的增加，節(jié)約成本的效應(yīng)則更為明顯。5.2生態(tài)效益本工程生態(tài)效益主要表現(xiàn)為植被生長良好，成活率高，而對于該工程來講植被生長的限制因素主要是土壤水分。因而生態(tài)效益主要通過蓄積水分的可利用時間來表示，間接的具體表現(xiàn)出植被的生長情況，進而具體表現(xiàn)出本措施的生態(tài)效益。在無節(jié)水系統(tǒng)的情況下，無蓄積雨水可供降雨后植被利用。而采用節(jié)水系統(tǒng)情況下，系統(tǒng)內(nèi)蓄積雨水可持續(xù)知足植被對水分的需求。根據(jù)葛根的生態(tài)需水量及水面蒸發(fā)量分別計算每個月蓄積雨水的可利用時間，華而不實葛藤的生態(tài)需水量參照葡萄的需水量進行計算，計算結(jié)果見表2。5.3節(jié)水效益未采取節(jié)水系統(tǒng)的情況下，采用人工灌溉，則每年需要灌溉水約為6000m3，而采用節(jié)水系統(tǒng)之后，不再需要灌溉水源，每年可節(jié)約灌溉水約6000m3，由此可見，采用節(jié)水系統(tǒng)之后，具有較好的節(jié)水效益。6結(jié)語通過以上分析，高陡邊坡植被恢復(fù)運用以上節(jié)水系統(tǒng)后，后期不再采取人工灌溉措施，不需要專職人員進行維護，可節(jié)約運行人員的費用，同時可節(jié)約灌溉用水。對于該工程來講植被生長的限制因素主要是土壤水分，節(jié)水措施的運用可持續(xù)有效地增加土壤水分，進而知足植被生長需要，因而植被生長良好，成活率提高，具有較好的生態(tài)效益。以下為參考文獻:［1］曲軍，孫麗麗.淺談農(nóng)業(yè)節(jié)