淺談水利工程施工區(qū)的水土保持措施

趙昌亮

(山西省水土保持科學(xué)研究所)

1 水利工程建設(shè)導(dǎo)致水土流失的因素分析

在水利工程建設(shè)過(guò)程中，土石料開采、主體工程的開挖、輔助設(shè)施建設(shè)等會(huì)產(chǎn)生大量的棄土、棄石及棄渣，這些廢棄物在降雨徑流作用下，將會(huì)造成短期內(nèi)的劇烈水土流失，直接危及下游與周邊地區(qū)。實(shí)踐證明，水利工程建設(shè)對(duì)水土流失的影響，主要集中在施工時(shí)期。

水利工程在建設(shè)過(guò)程中導(dǎo)致水土流失的因素主要有以下幾點(diǎn):一是破壞地表植被。項(xiàng)目主體工程、臨建工程、土石料場(chǎng)、棄渣場(chǎng)及修建道路等，通過(guò)地表剝離、塌陷、壓占等方式，破壞地表植被和原地貌，從而導(dǎo)致土壤蓄水能力下降，水土流失加劇。二是棄土、棄石、棄渣堆放。施工場(chǎng)地平整、主體工程清基、大壩施工、臨時(shí)工程建設(shè)等，均產(chǎn)生大量需處理的棄土、棄石、棄渣，其中大部分為疏松的砂礫石，這些棄渣任意堆放，遇到雨水后極易導(dǎo)致水土流失的發(fā)生。三是采石、取土。水利樞紐工程規(guī)模巨大，需要土石料較多，采石、取土過(guò)程中，不僅破壞了地表的植被，破壞了原地貌的水土保持功能，而且表層土石被運(yùn)走后留下來(lái)的是土壤母質(zhì)和易風(fēng)化的巖石風(fēng)化殼，由于表層結(jié)構(gòu)的變化和沒有植物根系的固土作用，抗蝕性和抗沖性迅速降低，降雨時(shí)大部分雨水轉(zhuǎn)化為地表徑流，從而引起嚴(yán)重的水土流失。四是水庫(kù)浸沒。水庫(kù)蓄水后，改變了河谷岸坡的自然生態(tài)平衡條件，引起地表形狀及穩(wěn)定性變化，特別是水庫(kù)水面在風(fēng)力作用下會(huì)形成一定的波浪，沖掏庫(kù)岸，形成坍塌，從而造成水土流失。五是人為破壞樹林。施工期間，大量民工聚集在施工場(chǎng)地，其居住、取暖、做飯等，大多就近上山砍伐林木來(lái)解決，而水利工程施工期一般都比較長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)期的人為破壞，附近林木被砍伐，降低了植被覆蓋率，從而導(dǎo)致水土流失加劇。

2 水利工程施工區(qū)的水土保持工程措施

水土保持工程措施具有控制性、時(shí)效性，可保證施工區(qū)內(nèi)棄土棄渣不流失、不入河。再通過(guò)配套林草措施，可充分保持水土，改善環(huán)境，達(dá)到事半功倍的效果。

2.1 邊坡工程防護(hù)措施

水利工程邊坡的防護(hù)措施主要有以下四種:①減載和壓坡。削頭和在坡趾壓坡是提高邊坡穩(wěn)定性最經(jīng)濟(jì)也是最有效的手段;②排水工程。邊坡排水分為地面排水和地下排水兩大類，規(guī)模巨大的邊坡通過(guò)內(nèi)在排水洞可大幅度降低地下水位，是增加邊坡穩(wěn)定性的戰(zhàn)略性工程措施;③錨固技術(shù)。隨著巖土鉆鑿技術(shù)的進(jìn)步，使得在巖質(zhì)高切邊坡，甚至是以砂礫和塊石為主的堆積體中采用錨桿、錨索加固等方式均可取得良好的加固效果;④鋼筋混凝土支擋結(jié)構(gòu)。主要有抗滑樁、抗剪洞、錨固洞以及各種形式(重力式、扶壁式)的擋墻;⑤坡面防護(hù)。依據(jù)坡面的陡、緩不同和基質(zhì)條件，可分別選擇掛網(wǎng)、噴護(hù)和坡面砌石等措施。以上結(jié)構(gòu)在水電和交通鐵道建設(shè)中都取得了較好的效果。

2.2 料場(chǎng)及棄渣場(chǎng)的水土保持工程措施

2.2.1 擋土墻

在采石場(chǎng)坡度較陡的地段，由于大量石料開采，改變了原有地貌，一旦降雨，在地表徑流的作用下可能會(huì)產(chǎn)生滑坡，造成新的水土流失。棄土、棄石、棄渣堆放場(chǎng)內(nèi)的廢棄物，多為松散的土、砂、礫石，遇到雨水沖刷，極易導(dǎo)致水土流失。為了防止固體堆積物和覆土的沖蝕，以及陡坡地段發(fā)生滑塌和崩塌，穩(wěn)定人工土石料場(chǎng)形成的高陡邊坡與避免滑坡體前緣再次滑坡，可修建擋土墻進(jìn)行防護(hù)。

2.2.2 排水溝

為防止雨水對(duì)采石料場(chǎng)、棄土場(chǎng)、棄石場(chǎng)、棄渣場(chǎng)的沖刷，在修建擋土墻攔擋下，可在其上方順山坡走向修建梯形斷面的排水溝，并用漿砌片石護(hù)砌，從而有效防治水土流失。

2.3 施工道路的水土保持工程措施

道路防護(hù)整治的工程措施主要有擋墻、高陡邊坡排水溝等。在施工現(xiàn)場(chǎng)開挖路基時(shí)，應(yīng)因地制宜，就地取材，修建擋墻，防止棄渣直接進(jìn)入?yún)R灣河道。在沖溝及陡坎地段應(yīng)修建漿砌石擋土墻，根據(jù)地形確定擋土墻的高度，一般控制在3m以內(nèi)。在道路高陡邊坡修建排水溝，將坡面匯流引至排水涵洞，以避免對(duì)坡面土體的沖刷。

2.4 施工臨時(shí)用地的工程防治措施

水利工程施工中，砂石料拌和、木材加工、鋼材加工、風(fēng)水電系統(tǒng)等臨時(shí)占地和臨時(shí)房屋建筑，在工程完工時(shí)均應(yīng)拆除。由于這些臨時(shí)占地項(xiàng)目在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于地表植被和地表土壤均有很強(qiáng)的破壞性，尤其是砂石料加工系統(tǒng)在工程建設(shè)完成后，其占用土地將完全喪失生產(chǎn)能力。因此，施工結(jié)束后應(yīng)結(jié)合臨建拆除對(duì)施工臨時(shí)用地進(jìn)行土地平整、表層覆土，使其恢復(fù)原有的土地功能。

3 水利工程施工區(qū)的水土保持植物措施

植物措施，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是采取一定的方法或措施在需要保護(hù)的坡面種植植物，形成保持水土的天然植被。植被覆蓋在地表，具有立體多面防止侵蝕的特征，因此可以說(shuō)植被是防止水土流失最積極的因素。植被防止水土流失主要通過(guò)地上部分和地下部分兩部分進(jìn)行。

植被通過(guò)地上部分截流降雨，減少降雨擊濺，減少表層結(jié)皮以及枯枝落葉層的蓄積水分而削弱徑流，延長(zhǎng)入滲時(shí)間;地上部分的生物柵欄作用，可減弱降雨侵蝕能量，從而減弱地面徑流的沖刷力;地面的枯枝落葉疏松多孔，有利于水分的蓄積，削減徑流;枯枝落葉被微生物分解后形成有機(jī)質(zhì)進(jìn)入土壤，可改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤的蓄水容量，從而減少侵蝕量。

植被通過(guò)地下部分的機(jī)械物理作用，比如網(wǎng)絡(luò)、串連、勃結(jié)，可增強(qiáng)其土壤的抗剪切強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度;植物根系的生物化學(xué)作用，對(duì)土壤具有改良效果，可增大其土壤抗沖性指數(shù)、抗蝕性指數(shù)。

水利工程施工區(qū)的植物措施，主要指的是不同區(qū)域栽種的樹木、綠籬、花卉、草皮等綠化、美化、香化植物，在改善生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，可起到良好的保持水土作用。

4 工程措施與植物措施的結(jié)合運(yùn)用

近年來(lái)，隨著生態(tài)環(huán)境建設(shè)的深入開展，植被建設(shè)成為恢復(fù)脆弱生態(tài)環(huán)境的主要措施。植物措施要發(fā)揮最大的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，需要與水土保持工程措施有效結(jié)合。工程措施為植物措施的實(shí)施提供有利條件，促進(jìn)植物措施的實(shí)施，反過(guò)來(lái)，植物措施的實(shí)施又鞏固了工程措施的防護(hù)功能，兩者結(jié)合運(yùn)用，相輔相成，可起到事半功倍的效果。植物防護(hù)措施與工程防護(hù)措施結(jié)合主要應(yīng)用于邊坡防護(hù)方面，目前比較常見的主要有以下幾類。

4.1 蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡

蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡，多用于填方護(hù)坡，是在修整好的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框磚形成蜂巢式網(wǎng)格后，在網(wǎng)格內(nèi)鋪填種植土，再在磚框內(nèi)栽草或種草的一項(xiàng)邊坡防護(hù)措施。該技術(shù)受力結(jié)構(gòu)合理，拼鋪在邊坡上能有效地分散坡面雨水徑流，減緩水流速度，防止坡面沖刷，保護(hù)草皮生長(zhǎng)。這種護(hù)坡施工簡(jiǎn)單，外觀齊整，造型美觀大方，具有邊坡防護(hù)、綠化美化雙重效果。

4.2 客土植生植物護(hù)坡

客土植生植物護(hù)坡是在邊坡坡面上掛網(wǎng)，機(jī)械噴填(或人工鋪設(shè))一定厚度的適宜植物生長(zhǎng)的土壤或基質(zhì)(客土)，再在其上種植植物的一種邊坡防護(hù)措施。該技術(shù)具有廣泛的適應(yīng)性，可根據(jù)地質(zhì)和氣候條件進(jìn)行基質(zhì)配方，多用于普通條件下無(wú)法綠化或綠化效果差的邊坡?？屯林采参镒o(hù)坡施工機(jī)械化程度高，速度快，效率高，成本低，對(duì)于基質(zhì)條件差的邊坡是一種較為理想的防護(hù)措施。

4.3 噴混植生植物護(hù)坡

噴混植生植物護(hù)坡，是指在穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡上使用短錨桿鋪掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)后，采用專用噴射機(jī)將拌和均勻的種植基材噴射到坡面上，植物依靠“基材”生長(zhǎng)發(fā)育形成植物護(hù)坡的施工技術(shù)，具有防護(hù)邊坡、恢復(fù)植被的雙重作用。該技術(shù)使用的種植基材由種植土、混合草灌種子、有機(jī)質(zhì)、肥料、團(tuán)粒劑、保水劑、穩(wěn)定劑、pH緩解劑和水等組成，若基材搭配得當(dāng)，可在陡于1∶0.75的巖質(zhì)邊坡上施行，既能抵抗雨水沖刷坡面，又具有足夠的空隙率和肥力以保證植物生長(zhǎng)。噴混植生植物護(hù)坡以傳統(tǒng)的噴錨防護(hù)、片石護(hù)坡等圬工技術(shù)為基材創(chuàng)造生長(zhǎng)空間，利用植物的超強(qiáng)生長(zhǎng)能力實(shí)現(xiàn)生態(tài)護(hù)坡。

［1］張永才，賴萬(wàn)玉.幾種優(yōu)良的工程護(hù)坡草種應(yīng)用介紹［J］.草業(yè)科學(xué)，2000(2):26－30.

［2］何明威.黃河萬(wàn)家寨水利樞紐水土保持工程效果分析［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2002(2):68－69.

［3］程冬兵，劉士余.生物措施在水土保持中的應(yīng)用探討［J］.西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2003(12):144－146.

［4］東祖煌.水利水電工程中的滑坡和防治［J］.重慶建筑，2005(6):22－30.