一种抽蓄电站扰动区边坡生境条件调查方法与流程

本发明涉及植被修复生境融合，尤其涉及一种抽蓄电站扰动区边坡生境条件调查方法。

背景技术：

1、抽水蓄能作为目前应用最成熟、规模最大且较为经济的储能技术，正是构建新型电力系统、推进能源绿色转型、实现“双碳”战略目标重要手段。根据《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》，到2030年，抽水蓄能投产总规模将达到1.2亿千瓦左右，目前公司抽蓄电站建设已进入大规模发展的新高峰。与此同时，抽蓄电站开发带来的生态保护问题也不容忽视，特别是生态修复方面，如何实现高质量发展和高水平生态环境保护协同共进，是抽蓄电站建设面临的重要问题。

2、常规水电站多依托干流水体建设，生态修复对象多以库岸边坡为主，而抽蓄电站需设置上下水库，包含“两洞一路”(即输水洞、通风洞、上下库连接道路)等特殊建设内容，存在大片洞口边坡及连接道路上下边坡等特殊扰动区域。其次，抽蓄电站分布区域广泛，涵盖诸多气候、土质条件不利于生态修复的区域，由于区域地形复杂，开挖边坡类型多样，且大量边坡远离水体导致地下水渗流补给等水文条件不佳，增加后期生态修复难度。当前常用恢复手段多采用有机基材喷播、植被混凝土边坡防护等以工程施工为主导的修复技术，实践表明取得了较好的成效，但随着运行时间的增加，也暴露出许多问题，特别是对原生环境现状考虑不足，选取修复物种的时候速生先锋植物种添加比例过大，植物配置结构单一，且土壤改良针对性不足，导致修复后期人工生态系统的自营力不足，缺乏多样性、持续性和稳定性，进而造成部分工程出现生态修复不理想、后续进阶演替能力不足而生态退化。亟需结合抽蓄电站自身特点，寻求经济合理又能长效保持的边坡生态修复技术手段，提升修复后植被群落的内营力，构建相关技术体系，为抽蓄电站的绿色发展提供技术支持。

3、近自然理念是目前生态保护修复的前沿理念，强调优先考虑发挥生态系统的力量，达到目标区域生态系统修复目标，提升生态系统功能。国外十分重视近自然理念，在应对气候变化、生态保护和风险管理等方面广泛应用，我国的相关研究还处于起步阶段，仅在海绵城市、公路生态修复等方面有零星体现。

4、在修复过程中，不同地区的植被和土壤特点存在差异，需要对抽蓄电站扰动区边坡生境条件进行各种指标数据进行调查，调查到数据如果不准确的话，会影响其修复效果的。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种抽蓄电站扰动区边坡生境条件调查方法，获取各方面的指标数据，以了解该抽蓄电站扰动区边坡生境条件，进而采取针对性的配方材料对土壤进行改良，使植生层既与周边自然土壤环境一致。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供的一种抽蓄电站扰动区边坡生境条件调查方法，包括：

4、获得典型抽蓄电站的数据；结合所述数据中的典型抽蓄电站点位资料，采用高分辨率卫星遥感数字影像，对研究区域开展扰动区边坡生境条件调查。

5、本发明优选地技术方案在于，所述扰动区边坡生境条件调查包括：

6、地形地貌因子调查，利用遥感及无人机进行高程、坡向、坡度、地形起伏、坡型指标的调查；

7、水文气象因子调查，获得抽蓄电站所在区域内关于降雨量、蒸发量、径流量、光照、温度的数据；

8、植被现场调查，通过现场调查和室内测试分析获取植被类型、群落结构、生物多样性、生物量及养分含量数据；

9、土壤现场调查，土壤调查主要包括物理性质、化学性质以及侵蚀状况调查，依据植被调查样方点位布设情况，在植被调查样方附近进行现场土壤调查及取样。

10、本发明优选地技术方案在于，植被现场调查内容和指标包括：在选好的点位附近，根据工程区扰动情况及周边环境实际情况布设调查样方，对于每个样方记录以下内容：调查时间、样方号、抽蓄电站名称、地理位置坐标、坡度及坡位信息；测量样方的海拔高度时，使用gps对各标准林地四个角位置上的海拔进行测量，取其平均值为该样地的海拔高度；

11、测量样方的坡度时，样地中四个顶脚通过其任意三个角的顶点都会组成一个平面，用得到的平面与水平面重叠在一起所产生的夹角的平均值为该样地的坡度。

12、本发明优选地技术方案在于，所述样方的布设方案包括：根据不同的调差群落，选择不同的样方面积，并选择合适的取样法进行样方分布；

13、所述取样法包括点状取样法和等距取样法；

14、点状取样法：在总体中按梅花形取5个样方，每个样方的长和宽要求一致。

15、等距取样法：先将调查总体分成若干等份，由抽样比率决定距离或间隔，然后按这一相等的距离或间隔抽取样方。

16、本发明优选地技术方案在于，所述植被现场调查中相关指标的测定方法：

17、高度：野外调查直接获取的指标，借助测量工具或目测估算等测量获取；

18、盖度：野外调查直接获取的指标，主要指植物地上部分垂直投影面积占样方面积的百分比，记载每个物种的盖度，种盖度之和大于100％，但任何单一种的盖度都不会大于100％，可通过拍摄照片后，用网格法分析获取或应用ps软件等计算得到；

19、多度：野外调查直接获取的指标，多度是植被个体总数，是一种物种个体数量的目测估计指标；

20、密度：通过野外调查计算获得的指标，n(样地内某种物种的个体数目)/s(样地面积)计算得到；

21、频度：通过野外调查计算获得的指标，某物种在调查样地内出现的频率；

22、乔木胸径：用胸径尺在1.3m高处测量乔木树种胸径；

23、乔木冠幅：采用皮尺分别测东西、南北向的冠长；

24、郁闭度：沿样地对角线，采用“一步一抬头”法估算林分郁闭度；

25、乔木数量：样方内所有树木的总和；

26、灌木生物量：采用收获法实测；

27、草本生物量：采用收获法实测；

28、生物多样性：通过野外调查指标计算获得，包括计算shannon-wiener物种多样性指数、margalef物种丰富度指数、simpson物种优势度指数和pielou物种均匀度指数；

29、重要值：通过野外调查指标计算获得，为相对密度、相对频度、相对优势度三者之和。

30、本发明优选地技术方案在于，所述收获法为：将地上植株分别称取各器官鲜重，经清洗、烘干至恒重，得到地上部分生物量，将地下部分植物根系用筛子在水中洗出根系，去杂，晾干称鲜重；然后分别称出一定量的鲜样放置在烘箱中，烘干至恒重，换算成单位面积生物量。

31、本发明优选地技术方案在于，生物多样性中的计算方法分别如下：

32、shannon-wiener物种多样性指数(sw)

33、采用下列公式进行计算：

34、

35、margalef物种丰富度指数(ma)

36、采用下列公式进行计算：

37、

38、simpson物种优势度指数(si)

39、采用下列公式进行计算：

40、

41、pielou物种均匀度指数(pi)

42、采用下列公式进行计算：

43、

44、式中：s为样方中植物种类总数，n为所有植物种的个体总数，pi为植物种i种的个体数ni占所有个体总数n的比例，

45、

46、本发明优选地技术方案在于，所述物理性质、化学性质以及侵蚀状况包括土壤侵蚀度、土壤含水量、土壤温度、土壤ph、土壤有机质、土壤速效氮、土壤速效磷、土壤速效钾基础指标；

47、土壤取样采用3点混合随机取样法，根据土层厚度，按每10cm一层，对土壤进行分层取样(即0-10cm、10-20cm、20-30cm等)，装入自封袋中做好标记带回，自封袋表面标记基本信息。

48、本发明优选地技术方案在于，土壤相关指标测定方法：

49、土壤含水量、表层土壤温度、表层土壤ph可通过土壤性质速测仪直接野外测量获取；

50、土壤有机质含量：将采集土样风干，过0.149mm筛，采用重铬酸钾氧化法—外加热法测定；

51、土壤速效氮：将采集土样风干，过0.149mm筛，采用碱解扩散法(40度恒温培养24h)测定；

52、土壤速效磷：将采集土样风干，过0.149mm筛，采用盐酸—硫酸浸提—钼铺抗比色法测定；

53、土壤速效钾：将采集土样风干，过0.149mm筛，采用乙酸氨浸提—原子吸收法测定；

54、土壤容重：采用环刀法测量土壤容重；

55、土壤质地及粒径分级：通过不同空隙的土壤筛进行粒径分级获得；

56、土壤孔隙度：土壤中孔隙体积与土块总体积之比，通过室内试验方式获取；

57、土壤侵蚀度：利用模型计算获取，具体如下：

58、风力侵蚀计算模型

59、对于原始土地利用类型为耕地的区域，可使用修正风蚀方程(rweq)计算土壤风蚀模数，计算公式如下：

60、

61、其中：

62、qmax＝109.8(wf×ef×scf×k'×cog)

63、s＝150.71(wf×ef×scf×k'×cog)-0.3711

64、式中的q风单位为kg/m2，需要换算成统一的计量单位[t/(km2·a)]；s为达到最大土壤转移量63.2％处的地块长度，wf为气候因子(kg/m)，ef为土壤可蚀性因子(无量纲)，scf为土壤结皮因子(无量纲)，k′为土壤糙度因子(cm)，cog为结合残茬因子(无量纲)，x为模拟区域上风向不可侵蚀边界到计算点的距离(m)；

65、对于原始土地利用类型为非耕地的区域，使用全国第一次水利普查水土保持情况普查中的模型计算土壤风蚀模数：

66、耕地模型：

67、草(灌)地模型：

68、沙地(漠)模型：

69、模型计算结果的单位为t/hm2·a，需要换算成统一的计量单位[t/(km2·a)]。式中的qfa为耕地土壤风蚀模数(t/hm2·a)；uj为风力因子；w为表土湿度因子；tj为一年内有风蚀发生期间风速为uj的累积时间(min)，uj为最小风蚀风速；z0为地表粗糙度；a为与下垫面(耕作技术措施)有关的风速修订系数(无量纲)；a1、b1、c1为无量纲常数，分别为-9.208、0.018和1.955；qfg为草(灌)地风蚀模数(t/hm2·a)；v为植被覆盖度(％)；a2、b2、c2为无量纲常数，分别2.4869、-0.0014和-54.9472；qfs为沙地(漠)风蚀模数(t/hm2·a)；a3、b3、c3为无量纲常数，分别为6.1689、-0.0743和-27.9613；

70、水力侵蚀计算模型

71、水力侵蚀量计算模型公式如下：

72、q水＝r×n×k×l×s×b×e×t×a

73、其中，q水为年平均土壤水蚀模数(t/hm2·a)，r为降水侵蚀力因子，a为水土流失区投影面积；(λ为坡长，θ为坡度，ω为坡面宽度)，n为地表翻扰后土壤可蚀性因子增大系数，取值约为2.13(若无翻扰则n＝1，t＝1)，k为土壤可蚀性因子，l为坡长指数，l＝(λcosθ/20){m}，m＝0.2～0.5(0～1～3～5，＞5°)，角度为零度时，坡长指数l＝(λ×1/20){0.2}，s为坡度指数，s＝-1.5+17/[1+e(2.3-6.1sinθ)]，坡度为零，s＝0，b为植被措施因子，e为工程措施因子，t为耕作及整地措施因子。

74、本发明的有益效果为：

75、本发明提供的一种抽蓄电站扰动区边坡生境条件调查方法，通过该方法获取抽蓄电站扰动区边坡生境条件的地形地貌、侵蚀性、土壤质量、植被状况作为准则层指标，客观全面的选取了指标层代表性指标，针对不同地区的植被和土壤特点，如土壤类型、土壤理化性质等，采取针对性的配方材料对土壤进行改良，使植生层既与周边自然土壤环境一致，同时又具有一定的工程力学性质，形成植物生长的功能型生境层，形成近自然土壤改良技术，构建下垫面植物基地膜，同时考虑修复区域与原生区域的缓冲过渡带效应，形成多维抽蓄电站边坡生境定向重构技术，进一步提升整体修复效果。