高邊坡生態(tài)修復(fù)的低碳建養(yǎng)實踐

文/ 供圖 | 交通運輸部公路科學(xué)研究院

針對公路高邊坡生態(tài)修復(fù)工程中存在的防護(hù)困難、施工效率低、養(yǎng)護(hù)難度大等工程難題，破壞面大、固土難度大、土壤水分流失快等環(huán)境難題和施工能耗高、施工難度大、高效養(yǎng)護(hù)裝備缺失等技術(shù)難題，該項目提出了基于環(huán)境最優(yōu)、施工便捷、智慧高效的公路高邊坡生態(tài)修復(fù)工程低碳建養(yǎng)技術(shù)體系，以公路高邊坡生態(tài)修復(fù)工程低碳建養(yǎng)為主線，從公路路基邊坡無損高效檢測及生態(tài)護(hù)坡設(shè)計技術(shù)、公路邊坡低碳施工工法優(yōu)化技術(shù)、公路邊坡低碳養(yǎng)護(hù)系列裝備研發(fā)、公路邊坡施工運營期碳核算技術(shù)等方面，提出了公路高邊坡生態(tài)修復(fù)工程低碳建養(yǎng)技術(shù)，并在云南、江西等省份進(jìn)行了應(yīng)用示范。

針對公路高邊坡生態(tài)修復(fù)中存在的工程本體潛在病害識別困難問題，該項目研發(fā)了邊坡檢測專用寬帶聲波換能器，提出了針對邊坡病害的高效快速無損耦合聲學(xué)檢測方法，明顯提高了施工質(zhì)量的控制力度和施工效率。

針對以往邊坡因為松散滑落而導(dǎo)致復(fù)播的問題，項目組發(fā)明了植物纖維發(fā)泡改進(jìn)技術(shù)，得到菌絲體復(fù)合材料，使得植物碎屑防護(hù)層在起到防護(hù)功能同時還可為植物長期生長提供營養(yǎng)，對比往年復(fù)播的邊坡數(shù)量，減少了20%的復(fù)播面積。

項目組研發(fā)了便攜式植被光合作用光合氣體測試裝置，提出了采取估算與實測相結(jié)合的植物固碳釋氧能力分析方法，構(gòu)建了公路高邊坡生態(tài)修復(fù)工程建設(shè)與養(yǎng)護(hù)的碳核算模型，增強(qiáng)了實時性、準(zhǔn)確性。

項目組還發(fā)明了植物纖維發(fā)泡改進(jìn)技術(shù)，研發(fā)了便攜式藤毯、抗沖刷生態(tài)毯、生態(tài)復(fù)合型邊坡防護(hù)固定裝置、移動式樹木移植收放支撐架等邊坡生態(tài)工程低碳化施工和養(yǎng)護(hù)成套技術(shù)裝備。便攜式藤毯減少了前期邊坡植被種植的死亡率約5%，節(jié)約人工和工期成本約13%，邊坡綠化初次種植覆蓋率明顯提高了3%，減少了二次補(bǔ)栽的人工成本約每平方米5元。

四種防護(hù)材料的可降解率變化

技術(shù)線路圖

為克服養(yǎng)護(hù)設(shè)備缺失的問題，項目組依據(jù)水沙運動規(guī)律進(jìn)行技術(shù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，研發(fā)了高邊坡灌溉施肥時網(wǎng)式過濾器、水力旋流器及施肥機(jī)等核心設(shè)備，減少了人工成本。據(jù)估算，3年內(nèi)減少的人工成本與系統(tǒng)一次性投入相當(dāng)，6年能節(jié)省成本50%，顯著增加了社會經(jīng)濟(jì)效益。

基于公路預(yù)算全環(huán)節(jié)和覆蓋全生命周期排放系數(shù)的碳核算軟件平臺，解決了材料、運輸、現(xiàn)場施工及使用階段的定量碳排放計算問題，實現(xiàn)了不同邊界下的數(shù)字化及簡明化的公路邊坡建養(yǎng)碳排放計算。

此外，項目組還發(fā)明了基于植被、材料排放、機(jī)械能耗、使用期電氣化率逐年減排系數(shù)的碳中和路徑模擬平臺，融合數(shù)據(jù)庫存儲與路徑圖表顯示功能，并設(shè)計了開放端口單元可調(diào)節(jié)功能，實現(xiàn)了不同邊界下公路邊坡建養(yǎng)碳中和路徑模擬數(shù)字化與可視化。