劉洪慶

摘要：水利工程建設(shè)過(guò)程中，會(huì)對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的植被、水土、自然環(huán)境等造成破壞，形成較高的水土流失風(fēng)險(xiǎn)，需要在水利工程施工前、施工中與施工后，采取水土保持措施有效的預(yù)防、控制水土流失的發(fā)生與發(fā)展，保護(hù)及促進(jìn)施工區(qū)自然生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)健康發(fā)展。基于此，本文對(duì)水利工程施工區(qū)水土流失的特點(diǎn)及形成的原因進(jìn)行分析，然后提出水土保持的工程措施與植物措施，以期作為水土保持工程實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：水利工程；水土保持；施工區(qū)；實(shí)踐

DOI：10.12433/zgkjtz.20240146

水利工程建設(shè)的項(xiàng)目多、周期長(zhǎng)，對(duì)施工區(qū)水土的影響范圍大、強(qiáng)度高，水土流失呈現(xiàn)出隱性與集中發(fā)生的特點(diǎn)，增加了施工區(qū)域水土保持的緊迫性及必要性。因此，針對(duì)于水利工程建設(shè)導(dǎo)致的施工區(qū)水土流失問(wèn)題，應(yīng)深入分析水利工程施工區(qū)水土流失的特點(diǎn)，探究流失的原因，針對(duì)水土流失的重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)施工項(xiàng)目等，采取針對(duì)性的水土保持措施，以形成有效的防護(hù)與治理作用，將水利工程建設(shè)對(duì)施工區(qū)水土的影響降低，加快施工區(qū)水土恢復(fù)的速度。

一、水利工程施工區(qū)水土流失的特點(diǎn)

（一）水土隱性流失

水利工程主要包括防洪工程、農(nóng)田水利工程、發(fā)電工程、供排水工程等，工程類(lèi)型的不同對(duì)施工區(qū)水土的影響也不相同，其中大型的灌溉工程、供排水工程的施工線(xiàn)路長(zhǎng)，施工區(qū)域的面積大，破壞施工線(xiàn)路附近的植被與土壤，且水利工程土石方開(kāi)挖施工、建筑物施工、溝渠開(kāi)挖等，會(huì)直接破壞地下巖土層的原始結(jié)構(gòu)，在雨水滲透、地下徑流等的共同作用下，長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕巖土層，最終導(dǎo)致水土的隱性流失。水土隱性流失很難被發(fā)現(xiàn)，且侵蝕類(lèi)型復(fù)雜、侵蝕的時(shí)間不確定，導(dǎo)致水土流失防治工作遲滯，甚至直到水土流失呈現(xiàn)出危害時(shí)才被發(fā)現(xiàn)，增加了水土保持工作的難度與復(fù)雜性。

（二）水土流失時(shí)間相對(duì)集中

水利工程從規(guī)劃設(shè)計(jì)至建設(shè)施工，到最后的投入運(yùn)行，無(wú)論是前期的項(xiàng)目調(diào)研，還是后續(xù)的施工活動(dòng)與運(yùn)行活動(dòng)，均會(huì)引起水土流失現(xiàn)象。尤其是水利工程施工期間，涉及施工材料運(yùn)輸、土石方施工、混凝土施工、施工導(dǎo)流、機(jī)電設(shè)備安裝等，該階段施工區(qū)域水土流失最為嚴(yán)重，流失時(shí)間相對(duì)集中。在施工交通準(zhǔn)備、施工臨時(shí)設(shè)施搭建、排水溝開(kāi)挖等施工中，施工作業(yè)的區(qū)域大、施工點(diǎn)多且分散，會(huì)對(duì)施工區(qū)域原始生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較大破壞。同時(shí)，還形成大量的棄渣、固體廢棄物等，侵蝕表層土壤，且長(zhǎng)時(shí)間堆積會(huì)污染土壤及水體，導(dǎo)致水土流失的集中發(fā)生。

（三）流失范圍廣、強(qiáng)度大

水利工程建設(shè)的規(guī)模大、周期長(zhǎng)，并且投入使用大量的重型機(jī)械、運(yùn)輸車(chē)輛與施工原材料，施工區(qū)域的面積較大，施工對(duì)水土影響強(qiáng)度大，進(jìn)而形成了水土流失范圍廣、強(qiáng)度大的特點(diǎn)。水土流失在缺少有效保持措施的情況下，面積與強(qiáng)度不斷增加，再加上降雨和水利工程日常運(yùn)行輸水、風(fēng)吹日曬等多重因素，導(dǎo)致水土流失情況日益加劇、植物數(shù)量與種類(lèi)逐漸減少、生態(tài)環(huán)境被破壞。

二、水利工程施工區(qū)水土流失的原因

在水利工程施工中涉及土石方開(kāi)挖、土石料開(kāi)采、大體積混凝土澆筑、水工建筑建設(shè)等，形成大量的棄土、棄石、棄渣，在雨水沖刷、地下徑流的影響下，因水利工程施工固體廢棄物而形成短時(shí)間嚴(yán)重的水土流失，雨水?dāng)y帶固體廢棄物至周邊區(qū)域，形成大面積的土體與水體污染，施工區(qū)水土流失主要發(fā)生在水利工程的施工階段。具體原因包括：

（一）水利工程施工直接破壞地表植被與土壤

無(wú)論是施工準(zhǔn)備階段的道路修建、場(chǎng)地整理，還是主體工程建設(shè)，均要占用一定面積的施工區(qū)域，并去除施工區(qū)地表植被、剝離地表、碾壓地表，以滿(mǎn)足施工的需求，但會(huì)破壞施工區(qū)的原始地貌，壓縮土壤顆粒之間的孔隙，降低土壤水的保持力。

（二）施工固體廢棄物堆放

在水利工程施工中產(chǎn)生大量的固體廢棄物，部分固體廢棄物未能得到及時(shí)處理，長(zhǎng)時(shí)間堆放在施工區(qū)，在降雨后固體廢棄物中的棄土、小的殘?jiān)笆杷缮暗[石等隨雨水流動(dòng)，形成堆放區(qū)及其周邊的水土流失。

（三）土石料開(kāi)采

土石料是水利工程使用量最多的施工材料，遵循施工經(jīng)濟(jì)性的原則，一般情況下就地取材，例如，具備條件的水利工程，直接在施工場(chǎng)地的附近設(shè)置采石場(chǎng)、取土場(chǎng)，需全面清理土石料開(kāi)采范圍內(nèi)的植被，再開(kāi)采地表的土石。大規(guī)模的土石料開(kāi)采，促使土壤母質(zhì)或巖石風(fēng)化殼暴露在自然環(huán)境中，在缺少表層土及植被的保護(hù)下，風(fēng)吹日曬雨淋，逐漸侵蝕暴露地帶的土壤及巖石，會(huì)形成嚴(yán)重的水土流失。

（四）水庫(kù)蓄水

水庫(kù)是水利工程中的重要建筑物，主要由擋水、泄水及輸水建筑物組成，具有攔洪蓄水與調(diào)節(jié)水流的作用。然而在水庫(kù)建成蓄水后，會(huì)直接改變附近的自然生態(tài)環(huán)境，長(zhǎng)時(shí)間的蓄水會(huì)影響到周邊岸坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致地表形狀改變。同時(shí)，水庫(kù)中的水長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕、沖刷岸坡，一旦岸坡發(fā)生坍塌，會(huì)引發(fā)劇烈的水土流失。

（五）人為原因

水利工程施工的周期長(zhǎng)，需要投入大量的施工人員，施工人員出于居住與生活的需求，會(huì)砍伐周邊林木、破壞施工區(qū)內(nèi)的植被等，導(dǎo)致地表植物被大面積破壞，當(dāng)植物覆蓋率下降至一定程度時(shí)，會(huì)引發(fā)水土流失。

三、水利工程施工區(qū)保持水土的有效措施

（一）保持水土工程措施

1.邊坡防護(hù)

在水利工程建設(shè)過(guò)程中，基于施工區(qū)水土保持的需求，有針對(duì)性地選用水土保持工程措施，采用植物措施，提前預(yù)防水土流失的發(fā)生，以實(shí)現(xiàn)水利工程的綠色生態(tài)建設(shè)。邊坡是水土保持的重點(diǎn)區(qū)域，也是施工面積較大的區(qū)域，水土保持主要采取的是邊坡防護(hù)工程措施，常用的措施包括：

（1）錨固措施

適用于巖質(zhì)高陡邊坡，組合運(yùn)用錨桿、錨索穩(wěn)固邊坡的巖土體，構(gòu)建一個(gè)完整的荷載體系，在錨固的基礎(chǔ)上再采用植物護(hù)坡技術(shù)，利用植物根系保持水土。

（2）支擋結(jié)構(gòu)施工

采用鋼筋混凝土在不穩(wěn)定邊坡設(shè)置抗滑樁、重力式擋墻或采用抗剪洞等，利用大體積混凝土結(jié)構(gòu)改善邊坡內(nèi)部的軟弱結(jié)構(gòu)，提高邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（3）削坡減載及壓坡

為了提高邊坡整體的穩(wěn)定性，開(kāi)挖邊坡頂部巖土體，平整及修整邊坡輪廓，減輕邊坡滑坡體頂部荷載，以此穩(wěn)定邊坡上部。壓坡腳，在邊坡的腳部加載，例如，將削坡的巖土直接回填至坡腳，穩(wěn)定邊坡的底部結(jié)構(gòu)，實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性、可行性表現(xiàn)良好。

（4）排水工程

用于控制邊坡中的地下水位與排出滲透的雨水，針對(duì)大型的邊坡可在邊坡中修建排水洞，加快排水的速度，降低地下水位。同時(shí)，在邊坡的坡面設(shè)置地面排水設(shè)施，例如，截水溝、排水溝、邊溝等，在降雨時(shí)直接匯聚坡面雨水，將雨水排出坡面，以此防治邊坡水害，有效防范水土流失。

（5）坡面防護(hù)

采用坡面砌石措施，平整坡面后，利用混凝土將石材緊密的砌筑在邊坡表面，形成完整持續(xù)的護(hù)坡結(jié)構(gòu)；護(hù)坡掛網(wǎng)，將熱鍍鋅鋼絲繩、鋼絲等柔性材料制作的防護(hù)網(wǎng)安裝在邊坡上，避免開(kāi)挖施工對(duì)邊坡穩(wěn)定性及原有植被造成的影響。植被較少的邊坡在掛網(wǎng)后，有利于人工綠化，通過(guò)種植植物改善邊坡的水土。

2.采石場(chǎng)與棄土石渣場(chǎng)防護(hù)

水利工程采石場(chǎng)的開(kāi)采規(guī)模大，面臨陡峭的地質(zhì)條件，且開(kāi)采直接改變了原始地貌。而棄土、棄石、棄渣場(chǎng)堆積著水利工程的固體廢棄物，堆積的土、石、渣結(jié)構(gòu)松散，降雨會(huì)沖刷固體堆積物。所以，為了避免采石場(chǎng)引發(fā)的水土流失問(wèn)題與滑塌或崩塌的發(fā)生，在采石場(chǎng)的高陡邊坡前緣修建擋土墻，形成有效防護(hù)作用。針對(duì)降雨形成的沖刷、水土流失問(wèn)題，在場(chǎng)地四周修建擋土墻的同時(shí)，順著地勢(shì)開(kāi)挖及護(hù)砌排水溝，匯聚場(chǎng)內(nèi)流出的雨水，解決棄土石渣引起的污染及水土流失問(wèn)題。

3.施工道路及臨時(shí)用地防護(hù)

施工道路水土保持工程措施的選用應(yīng)遵循因地制宜原則，根據(jù)施工道路所處位置實(shí)際的情況進(jìn)行防護(hù)。例如，在道路路基開(kāi)挖施工中，修建擋土墻，避免開(kāi)挖出的土石方在雨水的作用下流至周邊區(qū)域。在地形地勢(shì)較高的施工路段，根據(jù)高度設(shè)置高度小于3m的漿砌石擋土墻，以擋水擋土。如果面臨的是高陡邊坡地質(zhì)條件，應(yīng)沿著施工道路開(kāi)挖排水溝，排除坡面積水，避免雨水沖刷施工區(qū)域形成的水土流失。針對(duì)于施工臨時(shí)用地，施工期間硬化地表并破壞了地表植被，在水利工程施工結(jié)束后，盡量恢復(fù)地表土層的功能。

（二）保持水土植物措施

水利工程施工區(qū)域水土保持采用植物措施，是指利用植物的根系穩(wěn)固土體、保持水土，同時(shí)利用植物的上部綠化、美化及凈化空氣環(huán)境，改善自然生態(tài)系統(tǒng)。植物覆蓋在施工區(qū)，減少降雨對(duì)土體的沖刷與侵蝕作用，增加雨水滲入的時(shí)間，植物的殘枝落葉分解后成為肥料，提升土壤的營(yíng)養(yǎng)水平，改善土壤的透水透氣性。植物根系在地下的生長(zhǎng)發(fā)育，形成根系網(wǎng)絡(luò)、勃結(jié)等，產(chǎn)生良好的作用，調(diào)整土壤的理化性能，提高其抗剪與抗壓強(qiáng)度、抗沖性與抗侵蝕性，最終實(shí)現(xiàn)水土保持的目的。

（三）生態(tài)護(hù)坡措施

生態(tài)護(hù)坡結(jié)合運(yùn)用工程措施與植物措施，利用工程措施為植物的種植與生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的條件，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)治理邊坡、穩(wěn)固邊坡、保持邊坡水土的目的。運(yùn)用生態(tài)護(hù)坡措施，可有效防治因水利工程施工導(dǎo)致的水土流失問(wèn)題，常用的生態(tài)護(hù)坡措施包括：

1.柔性蜂窩網(wǎng)護(hù)坡

該護(hù)坡措施采用新型的高分子復(fù)合材料、改性高密度聚乙烯材料等，構(gòu)建三維柔性護(hù)坡結(jié)構(gòu)，屬于生態(tài)治理領(lǐng)域的新技術(shù)。在護(hù)坡施工中，直接將蜂窩網(wǎng)利用鋼筋錨固在坡面上，蜂窩網(wǎng)之間采用母卡扣進(jìn)行連接，在坡面上形成一個(gè)全面覆蓋的蜂巢式網(wǎng)格，以網(wǎng)固土，并回填種植土，種植土的高度要超過(guò)網(wǎng)格大約5cm，再鋪上一層植物纖維毯，用于固定種植土，最后均勻撒上草籽，促使植物根系扎入土壤，在地下形成根系網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)固土壤，構(gòu)建土生草、草護(hù)土的良性生態(tài)循環(huán)，保持邊坡的水土，具有美觀、綠化、調(diào)節(jié)局部微生態(tài)的作用。

2.土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡

土工網(wǎng)墊采用新型土木工程材料，在植草護(hù)坡中的應(yīng)用，借助類(lèi)似三維結(jié)構(gòu)的絲瓜網(wǎng)絡(luò)狀的網(wǎng)墊固土植草，該土工網(wǎng)墊柔韌性良好，在網(wǎng)墊上回填種植土，然后播種草籽，其根系可以順利穿過(guò)土工網(wǎng)墊，進(jìn)入土層深度可達(dá)40cm，草的根系與土工網(wǎng)墊共同組成復(fù)合的保護(hù)層，構(gòu)筑邊坡的生態(tài)防護(hù)機(jī)制。該護(hù)坡措施施工簡(jiǎn)單方便、速度快，植被生長(zhǎng)條件良好，可以加快水利工程施工區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的速度。

3.植物袋護(hù)坡

采用不易腐蝕的PVC網(wǎng)袋子，在袋子中裝入事先混合種子、肥料的種植土，在垂直或接近垂直的邊坡按照坡度走勢(shì)堆疊植物袋，即可完成護(hù)坡施工。該防護(hù)措施最大程度上避免基質(zhì)流失，可大面積使用，但植物生長(zhǎng)的速度較慢，一般情況下與草種噴播技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，可以加快綠化的速度。

4.混噴植生植草護(hù)坡

第一，人工修整坡面，清除坡面的雜物與危石后，設(shè)置坡面排水設(shè)施，將坡面徑流、涌水等排至坡底。在不影響施工的情況下，盡量保留坡面原生的植物，同時(shí)針對(duì)平滑的坡面應(yīng)通過(guò)人工處理成粗糙面，以穩(wěn)固土壤，避免基材的流失。第二，掛網(wǎng)施工，采用錨釘將鍍鋅鐵絲網(wǎng)平行坡面進(jìn)行固定，鐵絲網(wǎng)之間搭接的長(zhǎng)度要大于10cm，且坡頂位置與邊坡兩側(cè)位置的鐵絲網(wǎng)應(yīng)覆蓋坡頂與兩側(cè)不小于1m，增加錨釘密度，保證鐵絲網(wǎng)的穩(wěn)固程度。第三，噴射作業(yè)，將配置好的基材與植被種子混合物，使用噴射機(jī)進(jìn)行噴射作業(yè)，從上向下垂直噴射，噴射機(jī)與作業(yè)面保持大約0.8m距離，噴射厚度6cm，一次噴射寬度5～6m，噴射要做到薄厚均勻。

四、結(jié)語(yǔ)

水利工程在建設(shè)及投入運(yùn)行后，對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的植被、表層土、地下土層等造成破壞，改變了施工區(qū)原始的生態(tài)環(huán)境與地貌，引發(fā)水土流失。所以，針對(duì)水利工程施工區(qū)，采用水土保持工程措施與植物措施，例如，擋土墻、排水溝、坡面掛網(wǎng)，以及柔性蜂窩網(wǎng)護(hù)坡、植物袋護(hù)坡、混噴植生植草護(hù)坡等，對(duì)施工區(qū)水土進(jìn)行全面防護(hù)，旨在降低水利工程施工及運(yùn)行對(duì)水土的影響，提高水利工程建設(shè)的生態(tài)化、綠色化水平。

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