瀑布沟库区汉源县城消落带生态治理综合研究

兰惠娟，刘登禹，杨欣伟，徐国城，郑凯源

（四川农业大学，四川 雅安 625014）

1 引言

消落带是水陆生态系统交错的区域，具有水域和陆地双重属性，长期或者阶段性的水位涨落导致其反复淹没和出露[1].由于普通植物很难在季节性水淹或干旱的环境条件下生存，因此消落带常出现土地或岩石裸露现象，极易形成“垃圾带”或“荒漠带”景观[2]，既不美观又对生态环境产生重大破坏，而且对边坡的处理不当容易形成严重的地质灾害，造成灾难性的后果.

瀑布沟水电站是国家“十五”重点建设项目，也是西部大开发的标志性工程，于2009年蓄水发电；汉源县城是瀑布沟水电站建设征地涉及的一座人口规模为3万的迁建县城[3].瀑布沟水电站建成以后，在汉源县城周边形成了60m左右的深度的消落带[4].这一区域的生态环境非常脆弱，现存在水土流失严重、气象灾害频繁、地质灾害分布广泛和水质污染加剧等生态问题，对周边自然环境、人体健康造成了严重威胁.本文结合防护工程和植物治理措施[5]，针对汉源县城库区不同类型的消落带边坡提出具体治理方案，为实现库区的生态安全和社会稳定提供参考.

2 汉源县城库区消落带现状及特点

2.1 消落带出露时间分布

瀑布沟水电站对库区水位调控，消落带区域出露时间随水库的调度运行，年际间在790-850m范围内呈现规律变化，水库水位最大消落深度60m[4]，具体变化情况如表1[6].

表1 瀑布沟水电站库区土地垂直分布（以丰水年为例）

2.2 消落带治理范围

图1 汉源县城库区消落带考察路线

流沙河与大渡河汇口至108国道流沙河大桥处的左右两岸人口聚集，消落带对县城周边景观和人居环境影响显著，因此须对汉源县城消落带进行有效治理[3].经实地考察，现考虑治理范围，左岸：沿流沙河向下游，从前进村沿武汉路至桃坪；沿流沙河向上游，从前进村沿108国道至108国道流沙河大桥处；右岸：沿流沙河向下游，从108国道流沙河大桥处沿306省道至东沟大桥处.实地考察路线如图1.

2.3 汉源县城消落带特点

2.3.1 基本特征

汉源县城消落带存在以下基本特征：（1）种类多样.汉源县消落带按地貌形态可分为以下6种类型[7]：浅丘坡型、陡丘坡型、传统混凝土护坡型、峡谷陡崖型、阶地型、混合型；（2）治理程度低.仅在少数地区发现有筑堤护岸工程、人工植被重建[8]、传统混凝土护坡[9]等方式；（3）地质灾害易发[10].消落带大多数坡度大于450且坡面陡峭，多处已出现滑坡、泥石流现象；（4）卫生环境差.消落带垃圾随处可见，城市生活污水随意排放.考察点采集的水样检验结果见表2；（5）植物类型统一.在考察点均发现有大量两栖蓼、狗尾巴草、狗牙根、空心莲子草、牛筋草等植物生存.

表2 考察点水样检验结果

2.3.2 土地利用特点

汉源县城消落带土地利用具有如下特点：（1）无合理规划.仅在兰家营一带有政府统一规划的广场、农业用地等，而大多数消落带土地由周边居民任意开垦种植玉米、土豆、桑树、桃树等经济作物；（2）利用率低[8].汉源县的消落带绝大多数为坡度大于50o的消落带，只有在少数地势较好的区域有人工开垦的土地；（3）利用性质不恰当.部分高地势消落带被用于堆放建筑砂石和建筑垃圾.

2.3.3 重建模式

汉源县城消落带重建模式主要有：

（1）植被重建.汉源县城消落带存在自然植被重建[11]，在岸边发现有自然生长的狗尾巴草、狗牙根、两栖蓼、牛鞭草等植物.（2）工程重建—筑堤护岸.筑堤护岸工程主要存在于人口密度较大、地质灾害频发区段.

3 治理措施

以下根据汉源县城消落带具体边坡情况，对6种不同类型的消落带边坡提出的具体治理方案.

3.1 浅丘坡型（坡度极缓，土壤层厚）

汉源县移民人均耕地配置标准偏低，且在汉源新县城和流沙河一带还有大量无土安置移民[3]，土地需求量高.当地居民在消落带自主开垦种植一些农作物，但是由于没有统一规划，管理力度不够，存在乱开垦、抢地种植的情况.建议在此地形的消落带采取有机农业[31]与人工护坡植被相结合的方式治理.

在835m以上的区域，成陆时间大于120d，由政府统一分配土地，根据作物生长周期，每个高度带可种植作物见表3.

在821-835m区域内，可人工播撒狗尾巴草草籽、牛筋草草籽、狗牙根草籽，再加上本土一些耐淹植物侵入，可构成4~6种植物的湿地生态系统[23].另外，此区域出陆时段为4~5月，可以任由当地居民种植小白菜、生菜、空心菜、韭菜、四季豆等生长周期短、即种即收的蔬菜.

表3 种植作物分布表

在790-821m区域内，可人工播撒草籽，也可由上部植物向下蔓延[26]，构成4~6种植物的湿地生态系统.另外，此区域出土时段为1月，时间小于60天，可以任由当地居民种植小白菜、生菜、空心菜等生长周期短、即种即收的蔬菜.

3.2 陡丘坡型（坡度大，附土壤层较厚）

如上图右，可采取生态混凝土预制块工程与植被恢复相结合的措施，每隔10m左右还可修建亲水平台，为当地居民和游人开启亲水之旅创造条件.

在790-848m区域内采取工程措施与植被恢复相结合的方式[28]：（1）把边坡做简单的平整处理.（2）在表面喷撒各类草籽（3）外层铺设生态混凝土预制构件，构件砌块之间的连接缝和构件预留孔洞用于生长植物.

生态混凝土预制构件不仅利用其自身的重力进行护坡，还可供植物生长，植物的垂直根系可穿过坡体表层，锚固到岩土层上；植草的根系在土中盘根错节，使边坡土体与草根的结合，提高土体强度；植物通过吸收坡体内水分，降低土体的空隙水压力，提高土体的抗剪强度，有利于边坡的稳定.随着植物的生长和繁殖，根系的锚固作用和浅根的加筋作用逐渐增强，生态混凝土对减轻坡面不稳定性和侵蚀方面的作用会越来越大[16].

根据生态位原则[12]、植物习性、成陆时间对种植的植物作以下规划：

在790-841m范围内，成陆时间少于120d，目前没有发现能在全淹240d存活的植物[25]，我们考虑在此高度带混播种子数量多、种子存活时间长、适应能力强、迅速出苗的草籽，如汉源县水库消落带广泛分布的水花生、狗尾巴草、牛筋草、狗牙根等.

在841-848m内，全年成陆时间超过8个月，可混合播撒香根草、狗牙根、牛鞭草等耐淹植物草籽.据有关研究表明，这几种植物能在水淹条件下生长5-6个月不死亡[15,17,18].即在此高度带中可保证全年长青.

在848-850m内，首先做基本清理边坡处理，再种植如杞柳的耐淹灌木丛[32].

850m以上全年成陆，首先清理掉表面的大块岩石，坡面稍作平整、压紧[30]，然后人工种植当地特色经济乔木，如花椒、梨树、樱桃等[31].

按此方法规划，在消落带可形成一个乔、灌、草简单自稳定人工生态系统[27].随着时间的推移，还会有本地的各类植物侵入，进一步提高生物多样性，此人工生态系统将很快过渡成为一个稳定的自然生态系统[23]，达到防风固土、阻污截污、保护下层消落带的作用[24].

3.3 阶地型

此类型消落带由于水位在不同高度变动形成阶梯状，每阶的阶坎处易滑坡，土壤易被水冲刷[29].治理此种形态的消落带首先把每阶的阶坎用石头砌起，然后参照缓丘坡型在不同高度种植适宜经济作物发展生态农业，在此不做赘述.

3.4 传统混凝土护坡型

采用植被混凝土护坡绿化技术与生态混凝土技术相结合.

植被混凝土是一种新型植物生长基材，由砂壤土、水泥、腐殖质、混凝土绿化添加剂、混合植绿种子等组成，在喷射到坡面后，具有一定的强度（0.45MPa左右），能抵御强暴雨（120mm/h以内）和流水的冲刷，防止基材因暴晒而产生龟裂.植被混凝土本身也是植物生长的良好基材[14].配比如下[12]：

现浇生态混凝土由骨料、水泥、水以及微量或无细集料而制成的一种多孔轻质混凝土.通过加入一定量的添加剂，提高水泥浆体的粘聚力和水泥浆体与骨料的粘附力，确保孔隙在生态混凝土整体结构中的有效形成、强固和均匀排布.其具有理想的透水系数和相当的强度[19]，满足过滤及植物生长的需求，同时满足堤坝加固修复要求[34]；同时由于其生态混凝土材料自身的多孔性和良好的透气透水性[20]，在形成坡坝整体卓越的反滤效果、消除静水压力[13].

表1 植被混凝土配方

现浇生态混凝土配比[13]：

水灰比 水 水泥 砂 骨料（碎石） 外加剂0.43 101.09lL 250kg 250kg 1450kg 5L

在上部已做混凝土护坡的范围内采用干喷法植被混凝土技术.直接用土压机、混凝土喷射机喷7-10cm基层，再将混有一定配比的香根草、两栖蓼、芦苇等耐淹植物草籽的面层喷1cm，喷植完成后覆盖无纺布，用喷灌强制养护，养护3个月左右[33].

在下部没有混凝土的部分，由于没有进行护坡处理，采用现浇生态混凝土技术.首先在表层做基本整平；再用普通水工建筑物混凝土浇筑2m2的基本框格梁；然后在框格梁内部填充10cm厚的现场配置、搅拌的生态混凝土；最后在表层附上混有草籽（如水花生、狗尾巴草、牛筋草、狗牙根等）的5cm客土.[13]

3.5 峡谷陡崖型（陡坡，表面有薄层土壤或裸露岩石）

可采用生态混凝土技术治理，具体施工如传统混凝土护坡型下部使用的生态混凝土技术施工，在此不做赘述.

3.6 混合型

在消落带还存在大量各种形态边坡的组合情况，如上图为阶型和峡谷陡崖型的组合[34]，对此种情况采取混合治理办法，相应地形采取其对应措施.

4 小结

综上，汉源县城库区消落带存在地质灾害频发、水体污染严重、垃圾遍地、土地利用不合理、护坡工程匮乏等问题,因此对水库消落带进行综合生态治理十分必要.本文针对汉源县城周边的缓丘坡型、陡丘坡型、阶型、峡谷陡崖型、混合型6种不同边坡情况，因地制宜，提出了相应的治理方案.但采用什么植物种类进行耐淹和抗旱实验，怎样进行群落搭配栽种，怎样用相应的工程措施来进行边坡保护和植被恢复，都是需要我们长期进行探索和实践的问题.

〔1〕程瑞梅，王晓荣，肖文发，郭泉水.消落带研究进展[J].林业科学,2010,46(4).

〔2〕谭淑端，王勇，张全发.三峡水库消落带生态环境问题及综合防治[J].长江流域资源与环境,2008,17(Z1).

〔3〕徐静,刘刚,李姿.瀑布沟水库汉源县城消落区综合治理思路研究.2012.

〔4〕四川大渡河瀑布沟水电站环境影响评价复核报告书（报批本）.中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，2003.4.

〔5〕李长义.浅谈边坡生态防护及其可持续发展[J].能源与环境,2010.(14).

〔6〕梁炎,周述明.瀑布沟水电站消落区植物治理措施研究.河海大学环境学院.中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.E-mail：lydsh_2001@126.com.

〔7〕冯义龙，先旭东.浅谈重庆主城两江消落带生态绿化建设重庆市园林绿化科学研究所[J].园林生态，2011（2）：1.

〔8〕张竞贤.消落区景观生态规划研究——以瀑布沟水库汉源县新县城为例[D].四川：四川农业大学，2007.

〔9〕庞晓天,姜敏,谢静杰.护坡混凝土伸缩缝的设计[J].2013(20)：1.

〔10〕艾丽皎，吴志能，张银龙.水体消落带国内外研究综述[J].生态科学,2013,32(2)：259-264.

〔11〕谢红勇.三峡库区消落带生态重建原则及模式研究[J].开发研究，2004,(3)：37-39.

〔12〕莫显勇，金波，李石稳.植被混凝土生态护坡技术在岩质边坡中的应用.山西建筑.

〔13〕张瑶，刘荣桂，徐荣进.透水型生态混凝土性能试验研究[J].混凝土，2012(4).

〔14〕戴方喜，许文年，刘德富，陈方清.对构建三峡库区消落带梯度生态修复模式的思考[J].中国水土保持SWCC,2006（1）.

〔15〕靖元孝，陈兆平，杨丹菁.香根草(Vetiveria zizanioides)对淹水的反应和适应初报[J].华南师范大学学报(自然科学版)，2001（4）.

〔16〕宓永宁，梁雪坷，孔德辉.生态混凝土在生态护坡中的应用[J].农业科技与装备,2009（4).

〔17〕王海峰.不同季节长期水淹对几种陆生植物的存活、生长和恢复生长的影响[D].重庆：西南大学，2008.

〔18〕王海锋，曾波，李娅，乔普，叶小齐，罗芳丽.长期完全水淹对4 种三峡库区岸生植物存活及恢复生长的影响[J].植物生态学报，2008,32(5)977-984.

〔19〕杨海兵，李新龙.现浇城镇河道护岸生态混凝土现状及发展趋势[J].山西建筑，2013（4）.

〔20〕邢振贤，王静.无砂大孔生态混凝土试验研究.[J].人民黄河，2006（12）.

〔21〕Doreen Gabriel ,Food production vs.biodiversity:comparing organic and conventional agriculture[J].Journal of Applied Ecology.2013,50:355-364.

〔22〕宋晓晨，张亚芬.生态园林设计中的植物配置方法探析[J].现代园艺，2013(4).

〔23〕陈小梅，梁松，南城生态休闲区植物规划设计[A].：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj2012072298.aspx，2012.

〔24〕夏品华，林陶，邓河霞，薛飞，蒋瑶，李秋华.贵州红枫湖水库消落带类型划分及其生态修复试验[J].中国水土保持SWCC，2011(6).

〔25〕褚会丽.几种培育的耐淹草本植物对消落区水淹胁迫的形态适应研究[D].重庆：西南大学，2012.

〔26〕汤显强，吴敏，金峰.三峡库区消落带植被修复重建模式探讨[J].2012（3）.

〔27〕肖凤娟，邹锦.遵循水文过程的消落带湿地植物景观设计研究——以重庆汉丰湖景观设计方案为例[J].西部人居环境学刊，2013（3）.

〔28〕Cui Peng,Lin Yongming.Debris-flow Treatment: The Integration of Botanical and Geotechnical Methods[J].2013,4(2).

〔29〕达文瑞.水土流失现状和治理的思考.西北师范大学地环学院.

〔30〕罗仁棉.高边坡滑坡治理方案及施工方法[J].黑龙江交通科技，2011（9）.

〔31〕2013 年雅安国民经济和社会发展统计公报.雅安市统计局，国家统计局雅安调查队.2014-4.

〔32〕王太平.杞柳优良品种引种试验研究[D].河南：河南农业大学，2007.

〔33〕覃朗.水利工程中环保型绿色植被混凝土技术研究[J].中国水运，2013，13（8）.

〔34〕Application of eco-concrete slope protection to embankment reinforcement.