董彥麗，高金芳，張 峰，馬 濤，陳愛華

(甘肅省水土保持科學研究所，甘肅 蘭州 730000)

開發(fā)建設(shè)項目造成的棄土棄渣不僅影響當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和自然景觀，而且對人民的生命和財產(chǎn)安全造成威脅[1]。很多學者對棄土棄渣場水土流失特征進行了研究[2-4]，結(jié)果表明，降雨強度、降雨歷時、降雨季節(jié)及棄渣場植被會對棄渣場土壤侵蝕特性產(chǎn)生不同的影響；在棄渣場防治措施方面，針對不同地域、不同類型棄渣場，有研究者從攔擋工程、邊坡防護工程、防洪排導工程、植被恢復工程和臨時防護工程等方面提出了相應(yīng)的防治措施[5-9]。因此，因地制宜地防治棄渣場水土流失，減小其對周邊生態(tài)環(huán)境的影響是生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持工作的核心內(nèi)容。

祁連山黑河上游，是祁連山-黑河國家級水土流失重點預防區(qū)，生態(tài)環(huán)境較為敏感，在水利水電工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的棄渣應(yīng)該合理堆放，否則就會占用河谷溝道，可能造成下游河道堵塞，影響行洪，造成該區(qū)域土壤、植被等生態(tài)環(huán)境因子破壞?；诖?，本文針對祁連山黑河上游高山峽谷區(qū)特殊的地理環(huán)境與生態(tài)特征，根據(jù)對研究區(qū)棄渣場水土流失治理措施的調(diào)查，分析了棄渣場水土保持工程措施和植物措施類型及分布，總結(jié)了高山峽谷區(qū)不同類型棄渣場水土保持措施配置模式，評價了高山峽谷區(qū)水利水電建設(shè)項目典型棄渣場水土保持措施配置模式應(yīng)用效果，期望最大限度地減輕棄渣場水土流失對環(huán)境的危害，保護脆弱的生態(tài)環(huán)境，以此促進黑河上游社會、經(jīng)濟、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

祁連山黑河上游高山峽谷區(qū)，河谷多呈V形，海拔1 680～5 280 m。氣候干燥、降水量少且主要集中在6—9月，多年平均降水量175.4 mm，多年平均蒸發(fā)量1 378.7 mm，平均氣溫為8.5℃，絕對最高氣溫37.2℃(1961年6月)，絕對最低氣溫-33.0℃(1955年1月)，日溫差較大，最大凍土深度1.5 m。土壤主要為寒氈土和栗鈣土，寒氈土主要分布在河谷兩岸山體的上部，具寒冷土壤溫度特征，但土層較薄，牧業(yè)利用價值較低；栗鈣土分布在地勢較為平緩的地帶，剖面一般具有有機質(zhì)≥2%的飽和暗色表層，地表至50 cm深范圍內(nèi)有鈣積特征。植物主要有沙棘、高山柳、杜鵑、錦雞兒、金露梅、黃花蒿、沙蔥、駱駝蓬、狗尾草、臭蒿、喬麥、雀麥、冰草、豬毛草、大刺薊、地膚、東方鐵線蓮、苦荬菜、芨芨草等。

2 研究方法

本研究選取黑河上游5座水電站8處棄渣場作為調(diào)查樣地，采用實地調(diào)查法對棄渣場海拔、類型、占地及棄渣場工程措施分布類型進行調(diào)查記錄；應(yīng)用典型抽樣法，在每個研究樣地內(nèi)設(shè)置2個1 m×1 m的樣方，分別記錄樣方內(nèi)草本植物物種、數(shù)量、高度、覆蓋度等指標。

3 結(jié)果與分析

3.1 棄渣場水土保持措施

祁連山黑河上游為高山峽谷區(qū)，兩岸地勢陡峭，棄渣場占地面積有限，為保證河流順暢，棄渣量一般都小于30萬m3，均為小型棄渣場，侵蝕類型以水力侵蝕和重力侵蝕為主。棄渣場類型包括臨河型、溝道型、平地型，其中以臨河型居多；占地類型為河灘地、荒地、河谷階地等地類。因此，為防止棄渣堵塞河流，棄渣場水土保持措施的選用尤其重要。依據(jù)棄渣場分布類型及周邊地形，布設(shè)適宜的工程措施，臨河型棄渣場主要以攔渣堤為主，有漿砌石和鉛絲石籠兩種類型；溝道型和平地型棄渣場適宜布設(shè)漿砌石擋渣墻、漿砌石護坡、干砌石護坡，并配套排水措施(表1)。

表1 黑河上游典型棄渣場類型及水土保持工程措施

分析不同水電站典型棄渣場植被，未覆土渣場礫石表面經(jīng)長時間自然恢復后，植物數(shù)量少且種類單一，主要有葶藶、苦荬菜、藜、紫菀等草本植物，優(yōu)勢種為葶藶。寶瓶河水電站2#渣場和4#渣場覆蓋度分別為6.75%、2.87%；二龍山水電站河灘地渣場植被覆蓋度為10.20%，覆蓋度都較低。

經(jīng)過覆土的棄渣場，在前期人工恢復、播種草籽、栽植樹木基礎(chǔ)上，再經(jīng)自然恢復，植物種類豐富，覆蓋度都較高。寶瓶河3#渣場植被覆蓋度達到18.31%；三道灣水電站1#渣場植被覆蓋度達到15.63%；大孤山B2渣場植被覆蓋度達到36.60%；大孤山廠區(qū)渣場經(jīng)過栽植樹木，配套灌溉設(shè)施，植被覆蓋度達到68.00%；小孤山水電站渣場覆蓋度為6.75%。主要植被類型有苦荬菜(Ixerispolycephala)、藜(Chenopodiumalbum)、醉馬草(Achnatheruminebrians)、芨芨草(Achnatherumsplendens)、早熟禾(Poaannua)、冰草(Agropyroncristantum)、紫菀(Astertataricus)、駱駝蓬(Peganumharmala)、車前草(Plantagoasiatica)、糙葉黃耆(Astragalusscaberrimus)、甘菊(Chrysanthemumlavandulifolium)、狗尾草(Setariaviridis)、小花棘豆(Oxytropisglabra)、旱柳(SalixmatsudanaKoidz)、新疆楊(PopulusalbaL)(表2)。

3.2 棄渣場水土保持措施配置模式分析

經(jīng)過對祁連山黑河上游棄渣場水土保持措施的分

表2 黑河上游典型棄渣場植被覆蓋度

析，本文分析總結(jié)了臨河型、坡地型、平地型3種類型棄渣場水土保持措施配置模式。

3.2.1 臨河型棄渣場

臨河型棄渣場是黑河上游的主要渣場類型，一般占用河道沿岸地勢較為平坦的河灘地或河谷階地，多為卵礫石地及河沙堆積區(qū)，經(jīng)疏導后，不會影響行洪。宜采用“攔渣堤(漿砌石、鉛絲石籠)+干砌石護坡+覆土+人工恢復植被+自然修復”的配置模式。

黑河上游河流沿岸地形較陡，臨河型棄渣場擋渣堤具有擋渣和防洪的雙重功能。棄渣場坡腳部分臨河，宜選擇漿砌石或鉛絲石籠作為攔渣堤；坡面部分采用干砌石護坡，防止棄渣落入河中；渣面頂部在棄渣整平后進行覆土，并進一步整治，然后人工恢復植被，主要選擇油菜籽、高羊茅、披堿草等草籽，采用條播方式播種。前期利用人工恢復方式播種草籽促進植被生長，后期則主要依靠自然修復。臨近廠區(qū)的棄渣場在播種草籽后，可栽植喬灌木，并配套節(jié)水灌溉設(shè)施，提高植被成活率，以美化廠區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境。

3.2.2 坡地型棄渣場

坡地型棄渣場一般位于緩坡地、河流或溝道兩側(cè)較高臺地上，堆渣體底部高程高于河(溝)道防洪水位。棄渣沿山坡堆放在坡度不大于25°且坡面穩(wěn)定的山坡[7]。坡度較陡的棄渣場應(yīng)實施削坡開級措施，削坡可以減緩坡度，減小助滑力，保持坡體穩(wěn)定，開級可以相對截短坡長，改變坡型、坡度、坡比，降低荷載重心，維持邊坡穩(wěn)定[10]。坡地型棄渣場采用“擋渣墻(漿砌石)或漿砌石護坡+干砌石護坡+截(排)水溝+土地整治+人工恢復植被+自然修復”的配置模式。

該類型棄渣場坡腳部分采用漿砌石擋渣墻或漿砌石護坡工程，在棄渣場堆渣范圍外兩側(cè)開挖截(排)水溝，在馬道靠近渣體一側(cè)開挖截水溝，防止坡面匯水沖刷渣體；渣場坡面部分采用干砌石護坡，防止棄渣落入渣腳和馬道；頂面部分及削坡開級后形成的馬道，進行土地整治后，選擇油菜、高羊茅、披堿草等草籽進行撒播，后期依靠自然修復進一步恢復植被。

3.2.3 平地型棄渣場

平地型棄渣場的棄渣堆放在寬緩平地、河(溝)道兩岸階(平)地上，適用于地形平緩，場地較寬地區(qū)；堆渣體底部攔擋措施要高于洪水位。平地型棄渣場采用“擋渣墻(漿砌石、干砌石)+覆土+人工恢復植被+自然修復”配置模式。

平地型棄渣場坡腳部分采用漿砌石或干砌石擋渣墻工程；棄渣場頂面寬闊，覆土后進行土地整治，植被恢復初期播種油菜、高羊茅、披堿草等草籽促進植被恢復，條件允許時可以配套節(jié)水灌溉設(shè)施，栽植喬灌木，以提高植被覆蓋度；棄渣場坡面選擇在雨季撒播草籽，依靠自然修復來促進植被恢復。

3.3 典型棄渣場水土保持措施配置模式應(yīng)用效果

選取黑河上游大孤山水電站廠房棄渣場作為典型渣場，評價其水土保持配置模式應(yīng)用效果。該水電站建于2009年，廠房棄渣場位于發(fā)電站廠房下游河道右岸，距上游廠房約300 m，離廠房較近，渣場位于四子龍溝溝口處，地理坐標38°37′14″N、100°01′28″E，渣體頂部高程2 080 m，渣場占地類型為河谷階地，處于水流沖刷彎道處，占地面積0.72 hm2，棄渣量7.8萬m3。棄渣主要為5#施工支洞與廠房基礎(chǔ)開挖產(chǎn)生的石渣，渣體堆放延伸至電站尾水渠附近，分三級堆放，渣體頂部靠近山體一側(cè)有簡易公路，進廠道路從其接入電站辦公樓及廠房。

該棄渣場屬于臨河型渣場，水土流失防治措施采用了“鉛絲石籠攔渣堤+干砌石護坡+排洪溝+渣體頂部覆土+人工植被恢復(草本、喬木)+自然修復”的配置模式。

該棄渣場位于河道沖刷面的彎道處，考慮到水流沖刷，坡腳處因河道沖刷的松散堆積物較多，且水流較湍急，選擇了鉛絲石籠作為攔渣堤，鉛絲石籠長寬高分別為2.0 m×1.0 m×1.0 m，網(wǎng)孔大小0.2 m×0.2 m。鉛絲石籠以上渣體坡面應(yīng)用干砌石護坡防護，高1 m，坡比1∶2。渣場位于四子龍溝溝口處，對溝道排洪非常不利,據(jù)調(diào)查，2010年8月，受短時暴雨影響，四子龍溝暴發(fā)泥石流災(zāi)害，泥石流將原棄渣場頂部東側(cè)靠近山體的排洪溝堵塞，由渣體頂部漫過，在渣體中間沖開一道進口寬約14.0 m、出口寬約5 m、深約6 m的“八字形”溝道。因此，后期增建了混凝土排洪溝，防止山洪、泥石流沖刷渣場。排洪溝分布在兩個進溝口，寬約6 m，一個出口，寬約20 m。排洪溝兩側(cè)漿砌石擋渣墻高1.0 m，壓頂寬0.45 m；擋渣墻中分布“品”字形排水管，間距3 m，排水管直徑0.1 m，PVC材質(zhì)。棄渣場距離廠房較近，植被恢復兼具綠化美化效果，因此在棄渣場頂部覆土30 cm并進行土地整治后，撒播扁穗冰草，栽植旱柳，株行距均為3 m，并配套了節(jié)水灌溉設(shè)施，提高植被成活率。

該棄渣場經(jīng)過8年運行后，目前渣體穩(wěn)定，鉛絲石籠攔渣堤攔渣效果良好，未發(fā)生渣體進入河道現(xiàn)象；排洪溝運行良好，未發(fā)生渣體沖毀現(xiàn)象；渣場植被自然恢復后，渣體頂面和坡面未發(fā)生水土流失現(xiàn)象，植物種類豐富，目前已有扁穗冰草、苦荬菜、紫菀、藜、狗尾草等草本植物，栽植的旱柳平均胸徑已達到10 cm，植被覆蓋度達到了68%。

4 結(jié) 語

(1)祁連山黑河上游棄渣場類型主要有臨河型、坡地型、平地型；占地主要是河灘地、荒地、河谷階地等地類；實施的水土保持措施有攔渣工程、護坡工程、防洪排導工程及植物措施；未覆土渣場植物種類單一，覆蓋度低，覆土渣場植被種類豐富，覆蓋度高。

(2)提出了3種類型棄渣場水土保持措施配置模式：臨河型棄渣場的配置模式為攔渣堤(漿砌石、鉛絲石籠)+干砌石護坡+覆土+人工恢復植被+自然修復；坡地型棄渣場的配置模式為擋渣墻(漿砌石)或漿砌石護坡+干砌石護坡+截(排)水溝+土地整治+人工恢復植被+自然修復；平地型棄渣場的配置模式為擋渣墻(漿砌石、干砌石)+覆土+人工恢復植被+自然修復。

(3)黑河上游大孤山水電站廠房棄渣場采用“鉛絲石籠攔渣堤+干砌石護坡+排洪溝+渣體頂部覆土+人工植被恢復(草本、喬木)+自然修復”的配置模式，各項工程措施運行良好，植物物種逐漸豐富，植被覆蓋度達到68%，有效控制了渣場水土流失，小區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。