第一篇：FSA技術在山體格構梁植被恢復方面的應用

FSA技術在山體格構梁植被恢復方面的應用李春林1，吳剛2，許劍平1，曲寧2，范曉妮2

——以河馬石邊坡綠化工程為例(1.青島高次團粒生態技術有限公司，山東 青島，266102；2.青島高次團粒植被恢復研究所，山東 青島，266102）

The application of FSA technique in lattice beam revegetation

——a greening case study on Hemashi slope revegetation

LI Chun-lin1, WU Gang2, XU Jian-ping1, ZHANG Jing-wei2, QU Ning2

(1.Qingdao HOSA eco-technology Co., Ltd, Qingdao 266102, China;2.Institute of Qingdao HOSA vegetation

restoration, Qingdao 266102, China)

摘要：對自然界不穩定邊坡通常采用格構梁的方法進行加固，并在框格中種植草本植物以期軟化硬質景觀，但該法不足以掩蓋人為痕跡，自然效果亦不明顯。運用高次團粒公司的FSA噴播技術打造的自然式山林景觀可有效解決這一問題，使群落更穩定，效果更自然。這種綠化施工技術為今后格構梁邊坡綠化乃至高險陡坡植被恢復提供了新的思路與方法。關鍵詞：高次團粒；FSA噴播技術；植被恢復；格構梁

Abstract: Lattice frame anchor structure is applied to control the instability slopes project under natural conditions usually.But the nature effects with the method of planting herbaceous plants in the lattice beam was not significant, signs of manipulation has not been improved in a large-scale.In order to get the natural landscape, the technology of FSA spray seeding which invented by Qingdao HOSA eco-technology Co., Ltd, were applied to lattice greening.After that, stiff effect of lattice was softened and the natural community was more stable than before.On the other hand, these technologies provide reference for similar projects, such as lattice beam and other high-steep slope in the future.Key words: high order soil aggregate；FSA spray seeding technique；vegetation restoration；lattice beam

由于采礦、修路等人為干擾，山體邊坡原有植被和土壤層遭到嚴重破壞。原有的山體巖石應力系統平衡受到破壞，增加了山體巖崩的機率，也加大了創面周圍特別是表層的不穩定性，極易發生滑坡。大量裸巖坡面的存在不但影響自然景觀，對生態環境也構成嚴重威脅。為了增強坡面的穩定性與安全性，高陡坡面通常運用格構梁進行加固，將坡體的剩余下滑力或土壓力、巖石壓力分配給格構結點處的錨索，通過錨索傳遞給穩定地層，從而使邊坡坡體處于穩定、安全狀態。我國在邊坡工程中主要使用的格構類型為漿砌塊石和現澆鋼筋混凝土，其方格狀的格構區域可作為邊坡綠化空間加以利用。運用高次團粒公司的FSA噴播技術打造的自然式山林景觀，能有效隱藏山體格構框等硬質景觀，并通過植被改良土壤的理化性狀，增加土壤有機質含量，提高大于0.25 mm的水穩性團聚體含量，增加土壤抗沖抗蝕性，從而進一步防止水土流失[1]。

河馬石租賃住房格構綠化工程位于青島市市北區勁松一路西、吳石支路北。該坡面東向，屬單級高陡坡，山體坡度介于75~85°之間，總面積1 8000 m2。巖石表面為中風化硬質花崗粒巖，巖石裂隙較發育。絕大多數為微風化花崗巖，堅硬度大。山體表面已進行格構加固處理。工程所在地青島為海洋性季風氣候，日溫差較小，年平均氣溫12.3℃。全年雨量集中在7、8兩個月，兩月的平均降雨量303.1 mm占全年總降雨的45％。作者簡介：李春林，男，1967年出生，山東青島人，大學本科，工程師，長期從事邊坡綠化與植被恢復工作。通信地址：山東省青島市嶗山區沙子口鎮北龍口社區青島高次團粒生態技術有限公司，266102，Tel：0532-88828112，E-mail：kevinlee822@hotmail.com.? FSA噴播技術概要

FSA噴播技術是采用先進的濕式噴播手段，輔以工程措施，在荒地或被破壞的巖質、土質、混凝土或者垃圾場坡體上建植理想植物群落的工程技術。這種技術除具有基本的坡面防護、生態恢復功能外，運用于本案例還具有美化硬質景觀的效果。FSA噴播技術與植生毯邊坡防護技術均是青島高次團粒生態技術有限公司自主研發的植被恢復與環境生態性防護系列技術的組成部分。為了填補格構內部的閑散空間，使土壤培養基處于格構表層，使植物生長獲得充足的太陽輻射，本案例巧妙運用了植生毯。將植生毯安放于格構底層，與原始坡面接觸，作為土壤培養基的基礎墊層，增強后者的保水增肥能力。然后通過FSA噴播技術進行噴播作業，將人造土壤培養基均勻覆蓋整個坡面，形成具有良好性狀的土壤層，培養基的上層部分加入選用的植物種子。

土壤pH值是土壤微生物多樣性功能的主要推動者之一[2]，土壤營養元素在pH值為6.0-7.5時的可給性比較高[3]。FSA噴播技術所制造的這種土壤培養基pH值介于7.0-7.2之間，具有理想的土壤團粒結構和較強的水土保持能力，可以為植物生長提供充足的肥力營養，為土壤微生物繁殖提供賴以生存的棲息場所和適宜的生存環境 [4]，增加了土壤中的生物多樣性。因此它不僅能有效地抵抗雨蝕和風蝕，提高邊坡的結構安全性，還能再現原始坡面植被和諧統一的坡面群落效果。2 問題與對策

格構梁的存在，在增強高陡山體穩定性與安全性的同時，從一定程度上破壞了原本脆弱的植被環境，加重了人為干擾的痕跡。格構處理后的坡體并不適宜植物生長，只能采用特定的植被恢復方法對山體格構進行綠化。FSA噴播技術運用到格構山體的植被恢復過程中，在美化山體的同時可有效改善植物生長環境。2.1植物材料選擇

在植物選擇方面，從邊坡穩定性與景觀自然化的長遠考慮，植物種類應選擇耐旱、耐瘠薄、生命力頑強、綜合抗性較強的荒山造林先鋒植物。以喬木、灌木為主，地被為輔進行自然混播，逐步實現山體的群落化、自然化。突出植物的適應能力和易繁殖性，在鄉土樹種的基礎上選擇具有抗旱、耐瘠薄、易管理、抗病蟲害等特點的植物種類。同時注意植物的群落演替與營養循環，盡量種植具有一定固氮能力的豆科植物種類。

這些植物材料的根系萌蘗能力一般比較發達，對環境具有較強適應性（詳見下表）。喬木5種，灌木3種，草本地被1種。

表1 邊坡山體綠化植物種類選擇 Table1 Plant selection of slope greening 名稱 刺槐 拉丁名

科屬 豆科刺槐屬 漆樹科鹽膚木屬

苦木科臭椿屬

楝科楝屬 漆樹科鹽膚木屬

豆科胡枝子屬

豆科紫穗槐

形態特征 落葉喬木 落葉喬木 落葉喬木 落葉喬木 落葉喬木 落葉木 落葉

大大大大小灌灌

根系特征 根淺，放射成網狀伸展

根淺但發達，萌蘗性強 根系較深 根系較深 根系萌蘗力強 根系發達 根系發達，萌蘗

生態特性 固氮、速生樹種 護坡、固堤能力強

荒山造林先鋒樹種

耐瘠薄，適應性強

荒山造林先鋒樹種

固氮能力強 固氮、水土保持Robinia pseudoacacia 火炬樹 Rhus typhina 臭椿 苦楝 Ailanthus altissima Melia azedarach Rhus chinensis Leapedeza bicolor Amorpha fruticosa 鹽膚木

胡枝子

紫穗

槐

馬棘 Indigofera pseudotinctoria 黑麥Lolium perenne 草

屬

豆科木籃屬 禾本科黑麥草屬 木

落葉灌木

草本地被

力強

根系發達 須根發達，入土不深

能力強

固氮、固坡樹種 地面覆蓋、水土保持

實生苗與移栽苗木相比，根系更強壯，主根延伸能力更強，根系間的連接更復雜，固土效果更好，后期產生的生物量也更大。而與灌木型、草本型的綠化結構相比，森林型結構成林后樹高可高達5m以上，形成喬、灌、草有機結合的森林狀態綠化結構，更接近自然，更容易實現植被群落的自然演替，可免除后期管理。部分豆科樹種刺槐、胡枝子、紫穗槐具有一定的固氮能力，能固定空氣中的氮素營養，有效參與生態群落的物質循環與能量流動[5]。枯枝落葉可促進、完成植物群落的物質循環，進一步改善群落結構與生態環境。

在整個植被恢復過程中，種子萌發后形成的群落會經過一個交替繁衍的過程。通常情況下草本植物最先萌發，但后期萌發，生長速度較快的刺槐、火炬等木本植物會逐漸占據整個群落的主導。在管護方面，主要在苗期根據雨量狀況，進行適當的人工澆水，以保證苗齊、苗壯。隨著逐漸成苗，管護相應減少，后期則無需管護，順應群落規律，自然演替生長。2.2 FSA土壤培養基

青島高次團粒生態技術有限公司制備的人工土壤，是將調制成泥漿狀的培養基材料與土壤添加劑混合，在噴播瞬間發生優粒化反應，形成與自然界表土具有類似團粒結構的土壤培養基。由于噴播瞬間發生疏水反應，粘結力極強的土壤培養基會牢固地吸附于坡面上，即使受雨水的沖刷也不會脫落。這一培養基可為植物發芽、生長提供足夠強度的物理支撐與適宜的營養及環境條件，最終使坡面達到自然植被重現的生態效果。

FSA噴播技術使用的土壤培養基有別于普通的客土噴播材料，它主要由黏質土、有機質添加料、土壤添加劑及必要的緩釋肥料構成，是FSA噴播技術的關鍵。黏質土由普通黏質土與一定比例的粗砂、細沙經高溫消毒混配而成，在培養基中起保水、保肥的作用。土壤有機質是評價土壤質量的一個重要指標[6]，添加有機質添加料，除了起到增肥、保肥、保水、透氣的作用外，還能提高土壤養分的有效性，促進團粒結構的形成，為培養基中的微生物生長提供適宜環境[7]。土壤添加劑能使培養基具有良好的耐雨水沖刷能力，同時能使土壤培養基的團粒結構穩定持久。緩釋肥料的添加則是為植物生長提供必要的營養元素，滿足植物生長的長期需要[8]。最終再現理想的天然表層土壤的團粒結構。

此外，在工程技術方面為了防止夏季集中降雨時山體匯水形成的“水頭”對噴播土壤的沖刷，在山體頂部構筑截水溝，豎向構建排水渠，將夏秋季節集中降雨形成的山體匯水排離坡體，減少危害。2.3 FSA技術特點

FSA技術秉承先進的綠化理念，注重“植物群落”和“物種多樣性”概念，追求“森林化”和“物種本土化”效果，充分體現了恢復自然、尊重自然、與自然和諧共處的理念。其應用范圍廣泛，可以替代目前所有的液力噴播和客土噴播技術。

FSA技術形成的土壤培養基具有優良的土壤結構，可有效抵抗強降雨的侵蝕及其他自然損傷，能最大限度地降低水土流失；以根系發達的木本植物(樹木)護坡，護坡效果顯著；由于植物多樣化合理配置，自然演替功能良好，使木本植物群落的恒久生長成為可能，而且與周邊的原有植被環境協調一致，有效保護生態環境，體現可持續發展特點。此外，該技術所使用的材料均采用生態環保、可自然降解材料，對環境無污染、無破壞，主要材料均是工農業廢棄物或下腳料，能體現真正的循環經濟和節能減排要求。與此同時，該技術無需后期養護與管理，能體現真正的自然生態，可節約大量養護費用。

圖1 邊坡植被恢復前后效果圖（施工1年后）

Fig 1 Effect diagram of vegetation restoration on rocky slope（1 years after construction）結論與討論

生態護坡是通過在邊坡上種植植物，利用植物與巖土體的相互作用對邊坡進行防護、加固，逐步恢復自然生態環境，增強沿線景觀效應的一種綠色護坡方式[9]。在此過程中，土壤培養基為植物種子提供充足營養，保證種子萌發及根系發育，發育后的植被群落具有發達的縱橫交錯的根系網絡，其根系生長后扎入巖石縫隙，對土壤層進行吸附加固。群落中的自然選擇與植被演替，進一步促進山體植被的自然化、群落化。正是運用這一理念，青島高次團粒生態技術有限公司運用FSA噴播技術對河馬石山體格構進行綠化覆蓋，對裸露坡面進行植被恢復，逐步再現并強化原始破面的生態群落。得益于這一先進的邊坡植被恢復理念及先進的工程技術條件，這種技術在高速公路兩側山體的植被恢復方面也得到進一步的應用和推廣（圖2）。

圖2 某一高速公路坡體植被恢復效果圖（施工1年后）

Fig 2 Diagram of vegetation restoration on a expressway slope（1 years after construction）雖然植被恢復不能增加土壤中鉀、磷的絕對含量，但有機殘體腐敗分解、根際微生物活動等會形成大量的有機酸、無機酸和酚類物質，這些物質能加速難溶性磷、鉀轉化為速效磷和速效鉀，使土壤中的速效磷和速效鉀含量有所增加[10]。細小的根尖插入巖石中的裂隙，會分泌有機酸，這種酸對巖石具有極強的腐蝕能力使巖石形成疏松的表層，從而增加植物對根際養分的吸收。此外，豆科樹種如刺槐能將大氣中的氮素固定，并導入土壤，對土壤堿解氮提高作用明顯[11]。大量枯枝落葉進入土壤，經微生物腐解后形成腐殖質，增加土壤有機質含量，推動土壤養分循環，有效改善土壤結構與環境，使土壤質量不斷提高[12]。因此，在生態護坡工程中除了選擇適應性強，生長迅速的植物種類外，還應注意選擇培肥效果好的植物種類。

植被恢復不僅增加城市綠量，改善城市環境，而且還具有促進土壤環境優化、土壤微生物繁衍生息，整個生態系統良性循環的深層意義。在土壤與植被良性循環的共同促進作用下，整個生態系統有效運轉并相互支撐,最終使格構山體的人為痕跡逐步被自然化的山林景觀所取代。

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第二篇：變頻技術在游梁式抽油機中的應用

變頻技術在游梁式抽油機中的應用

作者： 劉衛豐

摘要：在保留游梁式抽油機優點的基礎上，將游梁式抽油機固定運動特性改變為隨油井工況可調節的可變運動特性。根據油井工況，通過調整電機頻率來控制抽油機沖次，從而滿足開采工況復雜多變的油井和復雜油藏的需求，最終使油井供排液系統達到動態協調，泵充滿度明顯提高，并具有明顯的增產、節能效果。關鍵詞：變頻；游梁式抽油機；可變運動特性

一、變頻調速技術改造的必要性

（一）游梁抽油機無法滿足復雜油藏的要求

目前熱河臺油田已進入開發生產后期，但是由于受構造影響，部分小斷塊尚未實現注水開發，地層虧空嚴重，油井供液不足。需要降低抽油機參數生產。低沖次的開采工藝即可保證產液量穩定，又可以延長設備使用期限。但是，長期的低沖次生產，又使油井的動液面得到恢復，有時動液面監測，發現動液面上升，為了提高單井產量，又需要加快沖次。生產過程中，經常需要根據動液面變化情況，適當調整沖次。而目前的游梁式抽油機因無法調節其運動規律很難滿足要求。

（二）游梁抽油機調節費時、費力

目前的游梁式抽油機只能靠更換皮帶輪來調節沖次，這樣的維修費用高，工人的勞動時間長，強度高，原油的生產成本高，且浪費了大量的生產時間。因此，生產中急需能夠隨時調節抽油機沖次的技術，來滿足生產需要。

二、變頻技術的選擇

在保留游梁式抽油機優點的基礎上，將游梁式抽油機固定運動特性改變為隨油井工況可調節的可變運動特性，最簡單的方法是應用電動機調速技術。目前異步電動機調速方法有改變電動機的磁極對數、改變轉差率和改變電源頻率等3種。其中改變電源頻率調速即變頻調速是近年來廣泛應用的成熟技術，變頻調速所達到的指標堪與直流電動機的調速性能相媲美。變頻調速技術在我國石油工業的原油集輸、供水系統和采暖供熱系統上已廣泛應用。采用變頻調速技術將游梁式抽油機改造成為可調頻抽油機，可根據油井工況調節運動特性，從而滿足開采工況復雜多變的油井和復雜油藏的需求。實踐證明，在油田設備上應用變頻調速技術不僅節能效果明顯，而且降低了工人的勞動強度，減少了工作量，綜合效益明顯提高。因此，可采用變頻調速技術作為改造游梁式抽油機的主要技術。

三、變頻技術的原理

游梁式抽油機電動機電源頻率為50Hz，電壓為380V，油田普遍使用低轉速的普通異步電動機，具有較硬的外特性，其轉速隨載荷變化很小，因而驢頭懸點的運動規律基本不變。而變頻技術是隨著電子技術的發展而逐漸成熟，并廣泛應用于抽油機電動機的一種新技術，在降低電機功耗，改善其運行狀況中取得了顯著效果。但在現場使用中，由于各油井的工況不同，對電動機頻率通常是以經驗來調節的。電機的輸出功率為P=M1ω，式中，M1電動機輸出扭矩，ω為電動機輸出軸角速度。可見，降低電動機轉速就可以實現降低電動機輸出動率的目的。變頻技術的機理就是通過改變電源頻率，來達到改變電動機轉速的目的。

四、現場應用效果

熱河臺油田目前有抽油機井20口，產油量較高的井有7口，含水較高的井有7口，低產井6口。其中安裝變頻柜的抽油機有7口，今年新安裝變頻柜的有5口。通過使用變頻柜，熱河臺油田產液量、產油量較去年相比，均有所增長。圖為2012年、2013年熱河臺油田日均產液量、產油量對比（不含新井）： 年份 2012年 2013年 對比 日均產液量 85.8 111 +25.2

日均產油量 32.3 34 +1.7

我們根據各井測試結果，通過變頻適當調節沖次，來滿足生產需要，對比效果如下： 熱18-6通過地質測試，動液面較高，我們適當提高沖次，產量對比變化如下：

井號 熱18-6 對比

下： 沖次/分 6 9 +3

日均產液量 14.1 17.2 +3.1

日均產油量 8.1 9.4 +1.3

熱熱11-

5、熱7-07井，由于測試結果顯示含水較多，我們適當降低沖次，來滿足生產需要，對比效果如井號 調整前 對比 調整后 對比

沖次/分

熱11-5 熱11-5 熱7-07 熱7-07 7 4-3 6 2-4.5

日均產液量 日均產油量 5.9 5-0.9 7.8 5-2.8

0.3 0.3 0 0 0 0

熱河臺仍有部分井建議安裝變頻柜，如熱

21、熱27，以滿足復雜多變的生產需要。

實踐證明，變頻調速應用到目前的游梁式抽油機，其投資少、見效快、實用性強，不僅能夠節約成本，提高產量，還能延長抽油機的使用壽命，符合我國提倡的用高新技術改造傳統產業的方針。