近日,三峡大学一团队成功入选2023年度《国家绿色低碳先进技术成果目录》《国土空间生态修复创新适用技术推广名录》。他们有一种神奇魔法能让“石头上长草”、能在“陡坡上生花”,曾荣获第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国家银奖,获批水泥基生态修复技术湖北省工程研究中心省级专业平台,荣获湖北省教科文卫体工会第六届职工创业创新比赛“十佳创业奖”,实现了我校在该项比赛中“零”的突破。这个团队便是三峡大学边坡防护与生态恢复团队。
许文年教授接受采访视频
边坡地是安全与生态痼疾
1994年三峡大坝正式动工兴建,伴随山体的开凿采石,三峡库区内形成了众多的高陡裸露边坡。这些边坡稳定性差,在雨水与重力作用下,极易发生落石与滑坡等地质灾害,安全隐患极大。与此同时,这些边坡植被遭受毁损,“伤疤块”遍地。这些“伤疤”也成为埋藏在许文年心中的“疤”。如何去掉边坡“伤疤”?在基岩裸露的坡面上如何开展有效防护?如何实现可持续防护,让边坡安全永久解决?这些问题始终萦绕在他的脑海中,久久挥散不去。
许文年教授
“纵观国内外,都无法深度解决工程扰动形成的高陡坡、混凝土边坡或硬质边坡的防护问题,生态修复问题更是无从谈起。”许文年深感三峡工程安全与生态问题亟待解决、迫在眉睫。1997年伊始,他便一头扎进了边坡生态防护的科研领域,这一扎便是27年,三峡大学边坡防护与生态恢复团队也应运而生。刚开始,团队人手少,一个人被当成好几个人用,事事亲为;项目前期进展缓慢,他们恨不得把时间掰成两半用,除了吃、住、上课,都坚守在实验室,一心一意为科研。正是这段特殊的经历,练就了团队硬核的实力与坚韧不拔的毅力。
此后,随着团队的研究不断向岩土工程学、环境工程学、恢复生态学、土壤学等多学科交叉深度融合,团队也亟需网罗不同专业人才。“边坡地是安全与生态痼疾,我们势必要认真对待,做到‘根到病除’。”看着许文年坚毅的眼神,被邀请的人总能被他的真诚以及他势必要攻坚克难的坚韧决心所打动。随着时间的推移,团队快速扩展成为固定研究成员15人,在读硕博士生80余人的跨学科专业化科研队伍,他们汇成一股劲,聚成一条心,向着边坡生态防护的深化研究不断高歌猛进。
许文年团队修复的鹏城实验室段配套工程五级坡前后对比
在许文年的带领下,27年来,团队一点点攻坚克难,一步步拾级而上,绘就了科研的璀璨图景。针对水电工程施工形成的高陡岩石边坡,团队提出生态护坡的新概念,研究经历了边坡绿化-生态系统-可持续三个研究阶段,从宏观、细观到微观进行了大量的研究与示范。研发出了“CBS植被混凝土生态修复技术”,实现了边坡工程防护和生态修复两大功能的有机结合,该技术于2003年7月通过了水利部组织的科技成果鉴定。在此基础上团队又陆续研发了“VCS植生水泥土生境构筑技术”“PEB防冲刷基材生态防护技术”等一系列边坡生态防护核心关键技术,并且获批了水泥基生态修复技术湖北省工程研究中心省级专业平台。
科学技术成果鉴定书
这些核心技术将边坡工程防护与生态修复有机结合,既达到了工程防护要求,又实现了工程创面生态结构与功能的重建,主要适用于85°以内各类边坡的生态防护,填补了国内高陡混凝土边坡生态防护领域的空白,也顺利解决了三峡库区的工程安全及生态修复问题。
为了推广技术,我们会主动让利
依托于植被混凝土生态修复技术,团队在学术科研领域熠熠生光。迄今,团队已发表学术论文500余篇,获授权国家发明专利160余项,主编学术专著8部,以第一完成单位荣获省部级奖励10余项、行业协会奖励5项、国家部委推广证书(目录)8项、科技成果鉴定证书4项、行业标准2部(已编译成英语、阿拉伯语、德语和法语版)、地方标准1部、团队标准2部,主持了科技部、国家基金委、国企央企等各类纵横向科研项目170余项,技术成果受邀制作中央电视台《星火科技》《科技之光》栏目科技专题片3集,并被《科技日报》《光明日报》《水利日报》、新浪网、地方卫视等媒体广泛报道。
团队重点专著
团队编撰的行业标准被译成多种语言
团队技术部分获奖证书
科研上的创举并没有促使他们停下前行的脚步,此时的团队面临着新的难题,即如何将自己的核心技术进一步面向市场推广?正所谓酒香也怕巷子深,“深居实验室的我们对市场化推广几乎一窍不通,这个是最让人头疼的事”,团队成员刘黎明皱着眉头说。2019年,团队走出实验室,依托三峡大学,成立了湖北润智生态科技有限公司。此时团队研发的核心产品:润智生态改良剂,经过十余年的更新迭代,已升级至第四代产品。产品无人问津,他们就一家一家公司的跑推广;缺乏“曝光度”,他们就积极在各大平台进行推介。在团队的不懈努力下,核心技术与产品均受到了行业的广泛认可。2020年,团队联合相关单位发起成立了“三峡大学润智生态科技产学研联盟”,目前已与19家单位开展了研发合作和技术推广协议,累计产学研合作单位达32家,形成了完整的国内植被混凝土/植生水泥土产业链和全国性联盟合作推广模式。
三峡大学润智生态科技产学研联盟合影
“为了推广技术,我们会主动让利,比如200元/㎡的修复项目,我们收利不到15%”,在团队看来,边坡防护和修复项目得算两笔账,一笔是经济账,一笔是生态账。修复边坡生态是利在当代、功在千秋的创举,不能仅仅拘泥于眼前的利益。目前,团队的核心技术已从水电行业向交通、市政、矿山等多个领域扩展,应用面积逾2500万平方米,真正实现了“在边坡上书写着自己的绿色梦想”。
边坡地也是宝地
微风习习,边坡四周缀满新绿;草色摇曳,树木繁茂,俨然一派盎然生机。这是西藏大古水电站和巴玉水电站春日里呈现的场景,而在以前,这儿还是一片片光秃秃的“大土包”。西藏山南地区属于高山峡谷地貌,海拔超过3300米,自然生态环境脆弱,要想在这里恢复植被生态,其难度可想而知。此外,高寒高海拔地区,大气稀薄,容易造成缺氧高反;常有落石,阻拦道路通行;与当地藏民的饮食差异,交流沟通障碍……这一系列困难就像是一块块大石头,压在团队成员周明涛的心头。这些年来,周明涛往返西藏的次数不下数十次,单次最长的时间在西藏待了四五个月,足迹遍布雅鲁藏布江中上游。正是他的坚守与付出,换来了高海拔工程扰动区的地质安全,也带来了关乎生态的一抹新绿。
西藏大古水电站边坡生态修复工程前后对比图
目前,团队的核心技术应用已覆盖全国29省(自治区、直辖市),真正实现了“将科研成果谱写在祖国大地上”。“我们每到一个地区都会遇到新的问题,这促使我们不断地去思索如何进一步优化技术,从而做到因地制宜,这也反向推动了我们科研的不断深化。”团队成员夏栋说。譬如在矿山,团队会偏向于思考如何恢复拟自然的生态,以及大工程量的项目如何降低成本等问题;针对市政项目,则更偏向于园林景观的再造,以及边坡植被的空气净化功用;针对北方,项目会更专注于抗冻融耐久技术,以及应对抗渗型膨胀土的研发;针对不同季节,施工工艺也不一样,采用干喷还是湿喷,特殊土的配比、特殊环境植被的选育……都会因时而异、因地而异、因坡而异。
核心技术应用范围图(全国29省市自治区)
核心技术在不同地质的应用情况
在团队成员刘黎明看来,最具挑战性的两个项目莫过于广西驮英水利枢纽和陕西引汉济渭水利枢纽的边坡防护与修复工程。广西驮英水利枢纽人工硬化边坡在坡体表面形成了硬质防护结构,这不但不利于植被混凝土基材的喷植,也隔离了植物生长的生命通道。团队在实地考察过后,另辟蹊径,结合坡面泄水孔设置植生孔,并布设特制的植生棒,打通了生命通道,促使生境基材“接地气”。与此同时,在植生孔定植的灌木根系扎入岩体形成永久性的“活体锚杆”,使得基材力学性能得到增强,有利于边坡的长期稳定性。
陕西引汉济渭水利枢纽的边坡防护与修复工程则面临着更大的挑战,一方面,秦岭降雨量相对较少,水汽不足,不利于水土的保湿;另一方面,此地边坡表面形成的硬质防护结构还被分成了一个个小网格,愈发阻断了植被系统的生态循环。团队经过多次的现场踏勘与讨论,终于想出了应对之策。通过在边坡表面和框格梁上预留pvc管道,打通硬质坡面的同时连通相邻网格,然后喷植15-20cm的植被混凝土基材,形成了一个个养分、水分、微生物联通的通道,从而实现纵向和横向的生态联通。
山西省引汉济渭工程黄金峡水利枢纽道路边坡修复前后图
现如今,这两地但见郁郁葱葱的植被与大坝交相辉映,放眼望去,碧波万顷。团队成员刘黎明在一年后项目回访,看见眼前的遍地苍绿不由地发出感慨,“边坡地也是宝地,我们看着以前的荒坡‘变废为宝’,重新焕发生机,也深感自豪”。不仅如此,项目还获得了行业的高度认可,“引汉济渭工程黄金峡水利枢纽坝肩硬质边坡生态修复工程”荣获“建华建材杯”首届全国生态混凝土创新设计应用大赛一等奖;“广西驮英水库枢纽工程混凝土边坡植被混凝土生态修复工程”荣获“建华建材杯”第二届全国生态混凝土创新设计应用大赛一等奖。
引汉济渭工程黄金峡水利枢纽坝肩硬质边坡
生态修复工程获奖证书
耕耘近卅载,许文年团队的核心技术在国内已处于领先地位,他们不忘初心,更不忘大力培养人才。“我们希望培养大量青年人才,让团队所有人都能有所收获和成长。”近年来,团队积极在科学研究和成果转化方面培养、锻炼年轻教师,同时培育硕士生博士生的创新创业能力。截至目前,团队所有教师都主持或参与国家自然基金和国家支持计划项目多项,硕士生和博士生取得省部级和国家级创新创业大赛奖励十余项,如第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国家级银奖、第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国家级铜奖、第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛湖北省金奖、湖北省第十二届“挑战杯”大学生创业计划竞赛银奖……
“能为生态尽一点力,我们感到很荣幸”,提起各自的荣誉和成果,大家脸上挂满了笑意。青山绕绿水,边坡映江河,未来,他们将继续前进,不负韶华,不忘来时路。
许文年团队合影
启智润心,镌刻光阴,镂心鉥肝,只为青绿
从1997到2024,许文年团队坚守着对边坡的执着,不忘初心、不问前程,让三大人的求索精神在时光的长河中,代代相传,熠熠生辉。