工程施工中的水土流失問題及其生態(tài)修復(fù)技術(shù)

劉小榮

定西市水土保持科學(xué)研究所，甘肅 定西 743000

水利工程施工根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，對工程結(jié)構(gòu)和進(jìn)度進(jìn)行落實(shí)。在水利工程建設(shè)過程中，施工人員要對水土流失問題進(jìn)行全面考慮，做好各階段施工中的水土保持工作，使科學(xué)環(huán)保的施工技術(shù)在施工過程中使用，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為人們提供舒適的生活環(huán)境。

一、水利工程施工的水土流失特點(diǎn)

（一）水土保持概念

水土保持指的是針對人為或者自然因素所導(dǎo)致出現(xiàn)水土流失的情況，利用相應(yīng)預(yù)防措施進(jìn)行治理，比如蓄水保土耕作、工程措施與生物措施。水土保持能夠?qū)λ临Y源進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)水土資源的改良和綜合使用，通過降低干旱、洪水、風(fēng)沙等自然災(zāi)害發(fā)生率，保護(hù)水土資源，使經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)等效益得到提高。

（二）水利工程施工水土流失特點(diǎn)

1.破壞強(qiáng)度大。部分大型水利建設(shè)項(xiàng)目的線狀水利工程路線比較長，比如輸水工程與灌溉工程，短則幾十公里，長則上百、上千公里，在施工過程中對地表造成了嚴(yán)重的破壞，還會損害到部分性能良好的土壤，并且有可能是永久性的損失，無法修復(fù)，部分主要植被也會由于土壤被破壞而消失。

2.時間集中性強(qiáng)。水利工程指的是施工前、施工過程中與投入運(yùn)行的階段，在所有階段中都會導(dǎo)致水土流失情況的出現(xiàn)。通過多年施工經(jīng)驗(yàn)，在水利工程施工的過程中會導(dǎo)致水土流失情況的出現(xiàn)。在工程施工過程中，建筑物施工、開挖排水溝、機(jī)械作業(yè)的開挖面比較分散，并且擾動范圍比較廣，嚴(yán)重破壞了原地貌，使地表土層抗蝕能力降低，并且使植被與地表土的生態(tài)平衡造成了破壞，從而導(dǎo)致出現(xiàn)水土流失[1]。

3.潛在性。在建設(shè)水利工程施工過程中，部分會滲透到地面下破壞，長時間的侵蝕會導(dǎo)致出現(xiàn)水土流失，所以其也存在潛在性。另外，無法對水土流失潛在性進(jìn)行預(yù)測，不僅會危害到生態(tài)環(huán)境，還會提高控制與預(yù)防工作難度。

4.水土流失區(qū)域植被無法恢復(fù)。水利水電工程所導(dǎo)致出現(xiàn)水土流失區(qū)域植被的恢復(fù)緩慢，而且生態(tài)系統(tǒng)無法以自身功能使植被得到恢復(fù)，導(dǎo)致此種情況的主要因素包括：其一，土壤流失。在工程建設(shè)過程中，會挖掘原本的土層，并且對土層造成破壞，導(dǎo)致植物失去生長的環(huán)境；其二，改變土壤含水量。在運(yùn)行水利水電系統(tǒng)過程中，壩體上游土壤含水量提高，從而使山地原本土壤含水體系受到不可逆的破壞，植被也無法使土壤體系得到滿足，會降低壩體下游含水量，對植被系統(tǒng)造成破壞；其三，動物缺失。在植物種類和動物種類生長中，建設(shè)水利水電工程會破壞到當(dāng)?shù)貏游锓N群，使植被恢復(fù)速度降低[2]。

二、生態(tài)修復(fù)的作用

（一）提高水利水電工程的經(jīng)濟(jì)效益

在水利工程運(yùn)行時要維護(hù)設(shè)備，水土流失會使水流雜質(zhì)含量不斷提高，此雜質(zhì)會使設(shè)備損耗降低，使設(shè)備監(jiān)測維修間隔縮短，從而使經(jīng)濟(jì)效益得到降低。其次，水土流失會使庫區(qū)蓄水量不斷降低，尤其對于水電工程來說降低蓄水量會使發(fā)電量降低，從而降低工程經(jīng)濟(jì)效益。生態(tài)修復(fù)能夠使水土流失發(fā)生幾率降低，提高庫區(qū)蓄水量和經(jīng)濟(jì)效益。其次，使水流雜質(zhì)含量降低，從而使設(shè)備檢修維修成本降低，從而提高經(jīng)濟(jì)效益[3]。

（二）工程地區(qū)物種的多樣性

水土流失會使工程周邊森林覆蓋率降低，壓縮了陸地生物的生存空間，并且降低陸地生物物種的多樣性。在植物系統(tǒng)中，陸地生態(tài)系統(tǒng)具有反作用，使植被覆蓋率提高，生態(tài)修復(fù)能夠進(jìn)一步的提高陸地生物物種多樣性，從而降低水土流失程度。其次，在水利工程實(shí)施及運(yùn)行過程中，會對水下生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致水生生物滅絕。在修復(fù)生態(tài)過程中通過相應(yīng)措施對水下環(huán)境保護(hù)，盡量降低水生生物的棲息地破壞度，提高工程區(qū)域中物種的多樣性。

（三）自然災(zāi)害幾率降低

水土流失會導(dǎo)致嚴(yán)重自然災(zāi)害，比如泥石流或者山體滑坡，因?yàn)樗こ淌┕づc運(yùn)行會導(dǎo)致水土流失，提高了自然災(zāi)害發(fā)生幾率，導(dǎo)致工程出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患。生態(tài)修復(fù)能夠通過針對性的措施提高工程周邊植被的覆蓋率，使水土流失程度降低，從而進(jìn)一步的降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率[4]。

三、水利工程施工的水土流失修復(fù)措施

（一）水土流失預(yù)測

1.地質(zhì)地貌情況。本文以甘肅大型水利工程為例，此區(qū)域常年平均降水量為181mm，主要集中在5-8月，占據(jù)全年降水量50%～70%，集中降水促進(jìn)了水土流失。此項(xiàng)水利工程全長2 500m，伴渠公路長度2 500m，在施工過程中要開挖大量棄方量，會導(dǎo)致土壤流失，全線總棄方量為41萬m3，假如沒有有效處理廢棄物，就會導(dǎo)致土壤流失的情況出現(xiàn)。因?yàn)樯钔诼范瓮诜搅勘容^大，土石方的剩余會由于地形或者運(yùn)輸?shù)认拗茖?dǎo)致無法運(yùn)輸?shù)狡渌奶罘蕉沃?，那么就要就將其作為棄渣進(jìn)行處理，久而久之造成土壤流失。此工程都是進(jìn)行泥土混合物、風(fēng)化巖類、巖石碎塊等開挖，不能夠作為植土使用。棄土場屬于土壤流失主要的源區(qū)，土壤流失的主要原因就是選擇場地和缺少棄土場防護(hù)措施的問題，導(dǎo)致土壤流失情況出現(xiàn)。

2.水土流失預(yù)測。建設(shè)與運(yùn)行過程中的擾動地表新增水土流失量預(yù)測的公式為：

其中Ws指的是一年增加的流失量，P2指的是原生地貌破壞之后的侵蝕模數(shù)，P1是指原生地貌的侵蝕模數(shù)，F(xiàn)是指擾動原地貌的面積，N是指水土流失預(yù)測的時間。

3.確定水土流失背景值。將甘肅水土保持規(guī)劃作為基礎(chǔ)，表示項(xiàng)目工程區(qū)為輕度侵蝕區(qū)，在施工之前存在土壤侵蝕模數(shù)，以相應(yīng)的劃分分區(qū)表示土壤侵蝕模數(shù)的范圍，和項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀地貌、植被與土壤等自然因素相互結(jié)合，咨詢專家表示侵蝕模數(shù)P1為1 500 t/km2×a。

4.擾動后施工期土壤侵蝕模數(shù)。通過項(xiàng)目建設(shè)區(qū)施工特點(diǎn)，破壞項(xiàng)目區(qū)原生地貌與部分的地表植，提高了人為導(dǎo)致水土流失量，工程擾動后的土壤侵蝕模數(shù)要比原本的增加了3倍到5倍，和工程區(qū)自然環(huán)境條件與水土流失加劇的程度相互結(jié)合，地表破壞之后的土壤侵蝕模數(shù)P2為5 000 t/km2×a。

5.確定擾動地表面積。主體工程全長2 500m，擾動地表面積20 000m2，伴渠公路2 500m，去料場通過實(shí)際測量為7 500m2，棄渣場區(qū)為11 000m2，生活區(qū)為1 200m2。

（二）修復(fù)措施

我國水利工程保持建設(shè)的重點(diǎn)為工程措施，措施布設(shè)要使主體工程需求得到滿足，對于不穩(wěn)定堆體、邊坡、場地等擾動區(qū)使用工程治理，無法有效落實(shí)水土資源保護(hù)與生態(tài)措施，防治模式無法滿足我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)需求?；谏鷳B(tài)修復(fù)理論，水利工程水土保持生態(tài)修復(fù)大部分都是使用重視改良、轉(zhuǎn)變觀念、注重保護(hù)與合理配置等結(jié)構(gòu)[5]。

1.表層種植土的保護(hù)。土壤為生態(tài)修復(fù)措施主要資源，土壤資源質(zhì)量、數(shù)量和生態(tài)修復(fù)效果具有密切關(guān)系。在水利工程“三通一平”等工程施工的過程中，表層種植土一般都是開挖棄渣堆到渣場，或者回填掩埋，因?yàn)榛靥詈烷_挖等施工導(dǎo)致的不可逆轉(zhuǎn)，在后期跡地生態(tài)修復(fù)植被重建過程中，短暫表層種植土為主要的制約因素，對植物措施實(shí)施質(zhì)量造成直接影響，是否實(shí)施都是問題。所以，就要實(shí)施表層種植土收集存儲，此為水利工程開展水土保持生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)。在主體工程施工前要區(qū)分原本種植土和雜填土，運(yùn)棄雜填土之后留下原本種植土，以此為后期綠化工程打下基礎(chǔ)。

2.降低生態(tài)植被破壞。在水利工程施工過程中要使現(xiàn)有生態(tài)植被破壞降低，生態(tài)修復(fù)途徑能夠有效維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)。水利工程施工的擾動面比較大，原地表植被擾動破壞之后就會失去生態(tài)功能，施工裸露地代替，不僅會導(dǎo)致水土流失，還會提高植被重建難度。水利工程施工過程中要避開植被良好區(qū)，對施工占地進(jìn)行控制，使場地重復(fù)使用效率得到提高[6]。

3.做好施工過程中的水土流失防治。施工為水利工程建設(shè)過程中的水土保持工作重點(diǎn)，所以就要做好水土流失防治工作，要求施工人員在施工過程中做好此方面工作。一般，施工人員在水利工程施工中，要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)區(qū)域的開挖。但是，在進(jìn)行開挖，并且完成相應(yīng)工作后，如果能夠?qū)^(qū)域及時處理，利用工程技術(shù)與生物技術(shù)安排棄渣，避免區(qū)域出現(xiàn)不合理堆積情況，避免水土流失。另外，施工工作人員在施工過程中要在沒有施工區(qū)域開展水土保持工作，利用種植植被固定水土，避免水土流失，促進(jìn)水土流失的防治，能夠避免其他階段施工過程中土體大范圍的生態(tài)失衡，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。

4.加強(qiáng)管理。及時的監(jiān)測水利工程修建過程中導(dǎo)致的水土流失情況，對實(shí)際水土流失情況進(jìn)行分析，創(chuàng)建水土保持監(jiān)理機(jī)制，使相關(guān)人員專業(yè)能力與意識得到提高，并且對水土保持監(jiān)理評價機(jī)制進(jìn)行完善，不僅要保證水土流失質(zhì)量，還要重視水土流失問題?？梢栽O(shè)置專業(yè)、專職水土保持監(jiān)理人員，要求實(shí)現(xiàn)投資控制、進(jìn)度控制與質(zhì)量控制。監(jiān)理人員針對施工單位中的施工行為與具體水土保持工作提供技術(shù)支持與嚴(yán)格監(jiān)督管理，對操作行為進(jìn)行規(guī)范，促進(jìn)水土保持工作。另外，還可以使用生態(tài)環(huán)境影響項(xiàng)目檢測與監(jiān)測機(jī)制，在施工方面開展有效生態(tài)管理，及時跟蹤水利建設(shè)與評價[7]。

5.工程和生物措施結(jié)合。水利施工過程中預(yù)防水土流失，重視設(shè)計(jì)和施工、竣工之后的工作，設(shè)計(jì)過程中要平衡挖填方，使砂、土與石料的使用率得到提高，降低棄渣量。在施工過程中，降低植被與地貌破壞，工程竣工之后做好護(hù)坡造林與種草。

首先，開挖面的防護(hù)。可以使用噴播植草或者漿砌石網(wǎng)格植草等方法，并且開挖排水溝，降低坡面沖刷；針對穩(wěn)定性比較差并且土體松散的陡坡與邊坡，可以使用下部漿砌石護(hù)砌和上部植草方法，或者使用下部客土噴播植草，將美化效果得到提高。上部使用低邊坡防護(hù)措施，并且邊坡頂部根據(jù)開挖線外設(shè)置截流溝，避免徑流導(dǎo)致出現(xiàn)沖刷。

其次，棄渣場與棄土場的防護(hù)。平整坡堤并且及時使用坡面防護(hù)措施，平整取土平臺，客土覆蓋，之后造林種草，四周設(shè)置排水系統(tǒng)，將山坡雨水截排。在棄渣場防護(hù)過程中，要使用坡面整治工程。坡腳設(shè)漿砌石擋土墻；坡面平整之后設(shè)置排水溝，為了避免坡面沖刷；坡面裸露的部分植草并且種植灌木。要求棄渣場平臺平整，種植風(fēng)景樹或者喬木林，林間種草，從而使樹木快速的覆蓋地表，將防護(hù)作用充分的發(fā)揮出來。

最后，臨時工程防護(hù)。在使用臨時施工道路過程中要使防護(hù)得到加強(qiáng)，在工程竣工之后繼續(xù)使用，根據(jù)需求對排水系統(tǒng)進(jìn)行完善，在開挖或者填筑坡面噴播植草。如果需要廢棄，要植樹綠化，對排水設(shè)施完善[8]。

綜上所述，防治水土流失為長期并且艱巨的任務(wù)，水利工程與其他開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目一樣，要將開發(fā)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相互結(jié)合，這就要求水行政主管部門通過法制方面加強(qiáng)依法防治水土流失宣傳教育，通過技術(shù)嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，給予管理使監(jiān)督執(zhí)法與業(yè)務(wù)培訓(xùn)的工作得到加強(qiáng)。以此，才能夠有效抑制水利工程建設(shè)過程中的人為導(dǎo)致的水土流失。