近日,四川省阿壩藏族羌族自治州九寨溝縣迎來(lái)了數(shù)十位專門從事地質(zhì)災(zāi)害防治和環(huán)境保護(hù)的專家學(xué)者。他們此行的目的之一是考察九寨溝景區(qū)在經(jīng)歷地震打擊后的生態(tài)修復(fù)成效。
“真是令人難以置信!”在目睹了九寨溝景區(qū)涅槃重生的壯麗景象后,許多專家學(xué)者都表達(dá)了他們的贊嘆。那么,是什么樣的創(chuàng)新技術(shù)使曾經(jīng)“滿目瘡痍”的九寨溝景區(qū)在震后短短幾年內(nèi)便恢復(fù)活力呢?
糯米加固大展身手
九寨溝,以其令人嘆為觀止的水景聞名于世。然而,2017年8月8日,一場(chǎng)突如其來(lái)的地震讓這個(gè)美麗的景區(qū)遭受重創(chuàng),變得面目全非。27處世界自然遺產(chǎn)地遭受不同程度的破壞,景區(qū)內(nèi)新增地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)達(dá)89處,植被損毀面積達(dá)132平方千米,水土流失區(qū)域擴(kuò)大了55平方千米。受損區(qū)域的平均土壤侵蝕強(qiáng)度激增了45%,使得九寨溝遺產(chǎn)的保護(hù)與修復(fù)工作變得刻不容緩。
“地震后第四天,作為生態(tài)修復(fù)團(tuán)隊(duì)之一,我們就來(lái)到九寨溝景區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘察,也是在這時(shí)看到了景區(qū)受災(zāi)后觸目驚心的模樣,感到十分的震驚和惋惜。”成都理工大學(xué)教授裴向軍對(duì)中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)記者表示。
只見地震導(dǎo)致火花海的鈣華堤壩破裂,湖水隨之流失,湖底珍貴的鈣華沉積物暴露在外,迅速遭受了風(fēng)化、沙化、變黑以及鈣華丘的坍塌等鈣化退化的影響。此外,下游的湖泊也因沉積物堆積而受到影響,水文地質(zhì)條件發(fā)生變化,水生生態(tài)系統(tǒng)遭到了嚴(yán)重破壞,這對(duì)九寨溝獨(dú)特的鈣華景觀及其遺產(chǎn)價(jià)值造成了重大影響。
考慮到九寨溝作為世界自然遺產(chǎn)的獨(dú)特性及其保護(hù)與恢復(fù)的特殊性,聯(lián)合國(guó)教科文組織以及世界遺產(chǎn)中心明確指出,在保育工作中不得使用水泥、鋼筋等可能對(duì)環(huán)境造成不和諧影響的材料。面對(duì)這一挑戰(zhàn),尋找到一種既能承受高強(qiáng)度、抵抗沖刷,又無(wú)毒無(wú)害、不釋放污染物的環(huán)保材料變得至關(guān)重要。裴向軍團(tuán)隊(duì)從古代建筑智慧中汲取靈感,發(fā)現(xiàn)糯米灰漿正是他們所需的理想材料。
“糯米灰漿被古人使用在長(zhǎng)城、故宮、西安城墻和開平碉樓的建造中,歷經(jīng)千年堅(jiān)固不倒,被稱為中國(guó)水泥。在這里,我們利用現(xiàn)代科技改良配方,進(jìn)一步提升了糯米灰漿在水下的機(jī)械性能。”裴向軍介紹。使用糯米漿進(jìn)行建筑物的修建和搭砌,確實(shí)可以提升建筑的整體強(qiáng)度,但是應(yīng)該如何把糯米灰漿應(yīng)用于水體環(huán)境中,裴向軍心里也沒有底。
糯米灰漿技術(shù)在陸地上使用很堅(jiān)固的原因是糯米和灰漿在土中能夠生成方解石。但是這個(gè)過(guò)程必須要有二氧化碳的參與,而水體環(huán)境更為復(fù)雜,且并沒有足夠的二氧化碳。因此,裴向軍就想到了利用九寨溝水體下面的鈣化土進(jìn)行糯米灰漿的制備,沒想到效果竟然出奇地好。改性后糯米灰漿的支鏈淀粉在形成結(jié)石體的過(guò)程中,與鈣離子發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),表現(xiàn)出了優(yōu)異的力學(xué)性能,不僅能夠解決糯米灰漿難以在水中形成強(qiáng)度的問(wèn)題,也解決了生態(tài)問(wèn)題。針對(duì)這一發(fā)現(xiàn),裴向軍團(tuán)隊(duì)也就生態(tài)修復(fù)相關(guān)技術(shù)成果提交了專利申請(qǐng),其中84件已獲得授權(quán)。
“震前九寨溝鈣華堤壩整個(gè)壩體上總共有100多種植物,在我們使用糯米灰漿這種天然材料進(jìn)行修復(fù)后,到目前為止,植被種類基本上已經(jīng)恢復(fù)到了原本的約80%。”裴向軍介紹,除了植被的恢復(fù),壩體上面的很多微生物、小型動(dòng)物以及昆蟲等,也已經(jīng)恢復(fù)了超過(guò)80%。這種生態(tài)創(chuàng)新修復(fù)技術(shù)不僅使壩體保持了最為原始、真實(shí)的狀態(tài),又保證了安全性,同時(shí)還兼顧了生態(tài)環(huán)境友好性。
創(chuàng)新帶來(lái)“源頭活水”
除了對(duì)火花海進(jìn)行修復(fù)之外,裴向軍團(tuán)隊(duì)的足跡已經(jīng)遍布了九寨溝景區(qū)的每一個(gè)角落。地震及其次生災(zāi)害對(duì)景區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞,滑坡堆積在山體和河道中。汛期降雨影響下,這些堆積體在雨水沖刷下出現(xiàn)不同程度的侵蝕,流入海子后也會(huì)致使水體長(zhǎng)時(shí)間渾濁。
“無(wú)論是堆積在河流里還是山體間的山石,它們上面都很難生長(zhǎng)出植物。我們通過(guò)開發(fā)的有機(jī)材料,將地震中垮塌的山石與土壤拌合,形成了一個(gè)能夠支持植物生長(zhǎng)的植生層。”裴向軍解釋說(shuō),這個(gè)植生層非常關(guān)鍵,它不僅能夠固定住滑坡的碎石,表面生長(zhǎng)的植物還有助于解決水土流失問(wèn)題。
“采用這種方法修復(fù)的區(qū)域,目前已經(jīng)長(zhǎng)出了新的植被,恢復(fù)率已經(jīng)超過(guò)80%。”裴向軍補(bǔ)充道,這證明了大自然的力量是不可小覷的,九寨溝受損區(qū)域的大部分恢復(fù)工作還是要依賴于大自然的自我修復(fù)能力。
地震之后,為了攔擋崩塌的滾石,當(dāng)?shù)匾苍捎眠^(guò)傳統(tǒng)的治理方案,包括修建樁板攔石墻、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等。崩塌災(zāi)害治理工程在防災(zāi)減災(zāi)中起到了至關(guān)重要的作用,暫時(shí)緩解了防護(hù)區(qū)域的安全問(wèn)題。然而,這些混凝土墻造型死板、顏色突兀,與周圍環(huán)境極不和諧,破壞了沿線景觀協(xié)調(diào)性,當(dāng)?shù)卮迕駥⒁欢露禄炷翂ΨQ為“山體的白腰帶”。
裴向軍團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出了“滲析-吸附”膠結(jié)加固材料與“結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)-生態(tài)固土-生物調(diào)控-植物演替”于一體的硬質(zhì)陡立面植生層重構(gòu)技術(shù),解決了表土沖刷、控水保肥及景觀融入難題,對(duì)景區(qū)內(nèi)89處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)治理工程可視范圍內(nèi)的混凝土擋墻墻體立面和墻前破損坡面進(jìn)行了綠化美化和生態(tài)修復(fù)工作。
裴向軍解釋說(shuō):“我們?cè)O(shè)計(jì)的加筋復(fù)合網(wǎng)片結(jié)構(gòu),可以加強(qiáng)土壤在混凝土墻上的附著力,再采用改性糯米基生態(tài)材料、凹凸緩釋肥等功能材料加固和改良土壤,通過(guò)‘喬-灌-草’復(fù)配植生,就可以實(shí)現(xiàn)混凝土樁板攔石墻的綠化美化效果。也就是說(shuō),可以在混凝土上面種植物了。”目前,生態(tài)修復(fù)后九寨溝本地物種的種類、數(shù)量均呈上升趨勢(shì),并且向結(jié)構(gòu)組成更復(fù)雜和多樣的生態(tài)系統(tǒng)演替。
如今,九寨溝已經(jīng)再次向游客開放游覽,裴向軍也時(shí)常去九寨溝景區(qū)進(jìn)行考察,腳踏實(shí)地地察看生態(tài)的恢復(fù)情況。“我們團(tuán)隊(duì)在持續(xù)關(guān)注生態(tài)化地災(zāi)防治工作長(zhǎng)效性,為震損區(qū)地災(zāi)防治與環(huán)境保護(hù)提供理論與技術(shù)支撐的同時(shí),潛心研發(fā)新型工程材料和關(guān)鍵技術(shù),以推動(dòng)科技創(chuàng)新更好地實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化和服務(wù)社會(huì)。”裴向軍表示。(記者:趙振廷)
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