工程施工中的水土流失問題及其生態修復技術

劉小榮

定西市水土保持科學研究所，甘肅 定西 743000

水利工程施工根據具體的設計需求，對工程結構和進度進行落實。在水利工程建設過程中，施工人員要對水土流失問題進行全面考慮，做好各階段施工中的水土保持工作，使科學環保的施工技術在施工過程中使用，服務于經濟發展，為人們提供舒適的生活環境。

一、水利工程施工的水土流失特點

（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致出現水土流失的情況，利用相應預防措施進行治理，比如蓄水保土耕作、工程措施與生物措施。水土保持能夠對水土資源進行保護，實現水土資源的改良和綜合使用，通過降低干旱、洪水、風沙等自然災害發生率，保護水土資源，使經濟、社會與生態等效益得到提高。

（二）水利工程施工水土流失特點

1.破壞強度大。部分大型水利建設項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，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。水利工程指的是施工前、施工過程中與投入運行的階段，在所有階段中都會導致水土流失情況的出現。通過多年施工經驗，在水利工程施工的過程中會導致水土流失情況的出現。在工程施工過程中，建筑物施工、開挖排水溝、機械作業的開挖面比較分散，并且擾動范圍比較廣，嚴重破壞了原地貌，使地表土層抗蝕能力降低，并且使植被與地表土的生態平衡造成了破壞，從而導致出現水土流失[1]。

3.潛在性。在建設水利工程施工過程中，部分會滲透到地面下破壞，長時間的侵蝕會導致出現水土流失，所以其也存在潛在性。另外，無法對水土流失潛在性進行預測，不僅會危害到生態環境，還會提高控制與預防工作難度。

4.水土流失區域植被無法恢復。水利水電工程所導致出現水土流失區域植被的恢復緩慢，而且生態系統無法以自身功能使植被得到恢復，導致此種情況的主要因素包括：其一，土壤流失。在工程建設過程中，會挖掘原本的土層，并且對土層造成破壞，導致植物失去生長的環境；其二，改變土壤含水量。在運行水利水電系統過程中，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，建設水利水電工程會破壞到當地動物種群，使植被恢復速度降低[2]。

二、生態修復的作用

（一）提高水利水電工程的經濟效益

在水利工程運行時要維護設備，水土流失會使水流雜質含量不斷提高，此雜質會使設備損耗降低，使設備監測維修間隔縮短，從而使經濟效益得到降低。其次，水土流失會使庫區蓄水量不斷降低，尤其對于水電工程來說降低蓄水量會使發電量降低，從而降低工程經濟效益。生態修復能夠使水土流失發生幾率降低，提高庫區蓄水量和經濟效益。其次，使水流雜質含量降低，從而使設備檢修維修成本降低，從而提高經濟效益[3]。

（二）工程地區物種的多樣性

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。在植物系統中，陸地生態系統具有反作用，使植被覆蓋率提高，生態修復能夠進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，在水利工程實施及運行過程中，會對水下生態系統嚴重破壞，導致水生生物滅絕。在修復生態過程中通過相應措施對水下環境保護，盡量降低水生生物的棲息地破壞度，提高工程區域中物種的多樣性。

（三）自然災害幾率降低

水土流失會導致嚴重自然災害，比如泥石流或者山體滑坡，因為水利工程施工與運行會導致水土流失，提高了自然災害發生幾率，導致工程出現嚴重的安全隱患。生態修復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，從而進一步的降低地質災害的發生率[4]。

三、水利工程施工的水土流失修復措施

（一）水土流失預測

1.地質地貌情況。本文以甘肅大型水利工程為例，此區域常年平均降水量為181mm，主要集中在5-8月，占據全年降水量50%～70%，集中降水促進了水土流失。此項水利工程全長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，就會導致土壤流失的情況出現。因為深挖路段挖方量比較大，土石方的剩余會由于地形或者運輸等限制導致無法運輸到其他的填方段中，那么就要就將其作為棄渣進行處理，久而久之造成土壤流失。此工程都是進行泥土混合物、風化巖類、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，土壤流失的主要原因就是選擇場地和缺少棄土場防護措施的問題，導致土壤流失情況出現。

2.水土流失預測。建設與運行過程中的擾動地表新增水土流失量預測的公式為：

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，P1是指原生地貌的侵蝕模數，F是指擾動原地貌的面積，N是指水土流失預測的時間。

3.確定水土流失背景值。將甘肅水土保持規劃作為基礎，表示項目工程區為輕度侵蝕區，在施工之前存在土壤侵蝕模數，以相應的劃分分區表示土壤侵蝕模數的范圍，和項目區現狀地貌、植被與土壤等自然因素相互結合，咨詢專家表示侵蝕模數P1為1 500 t/km2×a。

4.擾動后施工期土壤侵蝕模數。通過項目建設區施工特點，破壞項目區原生地貌與部分的地表植，提高了人為導致水土流失量，工程擾動后的土壤侵蝕模數要比原本的增加了3倍到5倍，和工程區自然環境條件與水土流失加劇的程度相互結合，地表破壞之后的土壤侵蝕模數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，去料場通過實際測量為7 500m2，棄渣場區為11 000m2，生活區為1 200m2。

（二）修復措施

我國水利工程保持建設的重點為工程措施，措施布設要使主體工程需求得到滿足，對于不穩定堆體、邊坡、場地等擾動區使用工程治理，無法有效落實水土資源保護與生態措施，防治模式無法滿足我國生態環境建設需求。基于生態修復理論，水利工程水土保持生態修復大部分都是使用重視改良、轉變觀念、注重保護與合理配置等結構[5]。

1.表層種植土的保護。土壤為生態修復措施主要資源，土壤資源質量、數量和生態修復效果具有密切關系。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，因為回填和開挖等施工導致的不可逆轉，在后期跡地生態修復植被重建過程中，短暫表層種植土為主要的制約因素，對植物措施實施質量造成直接影響，是否實施都是問題。所以，就要實施表層種植土收集存儲，此為水利工程開展水土保持生態修復的基礎。在主體工程施工前要區分原本種植土和雜填土，運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。

2.降低生態植被破壞。在水利工程施工過程中要使現有生態植被破壞降低，生態修復途徑能夠有效維護生態系統。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功能，施工裸露地代替，不僅會導致水土流失，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，對施工占地進行控制，使場地重復使用效率得到提高[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過程中的水土保持工作重點，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，要實現相應區域的開挖。但是，在進行開挖，并且完成相應工作后，如果能夠對區域及時處理，利用工程技術與生物技術安排棄渣，避免區域出現不合理堆積情況，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失衡，實現環境保護。

4.加強管理。及時的監測水利工程修建過程中導致的水土流失情況，對實際水土流失情況進行分析，創建水土保持監理機制，使相關人員專業能力與意識得到提高，并且對水土保持監理評價機制進行完善，不僅要保證水土流失質量，還要重視水土流失問題。可以設置專業、專職水土保持監理人員，要求實現投資控制、進度控制與質量控制。監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支持與嚴格監督管理，對操作行為進行規范，促進水土保持工作。另外，還可以使用生態環境影響項目檢測與監測機制，在施工方面開展有效生態管理，及時跟蹤水利建設與評價[7]。

5.工程和生物措施結合。水利施工過程中預防水土流失，重視設計和施工、竣工之后的工作，設計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坡造林與種草。

首先，開挖面的防護。可以使用噴播植草或者漿砌石網格植草等方法，并且開挖排水溝，降低坡面沖刷；針對穩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措施，并且邊坡頂部根據開挖線外設置截流溝，避免徑流導致出現沖刷。

其次，棄渣場與棄土場的防護。平整坡堤并且及時使用坡面防護措施，平整取土平臺，客土覆蓋，之后造林種草，四周設置排水系統，將山坡雨水截排。在棄渣場防護過程中，要使用坡面整治工程。坡腳設漿砌石擋土墻；坡面平整之后設置排水溝，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，將防護作用充分的發揮出來。

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

綜上所述，防治水土流失為長期并且艱巨的任務，水利工程與其他開發建設項目一樣，要將開發建設與生態環境保護相互結合，這就要求水行政主管部門通過法制方面加強依法防治水土流失宣傳教育，通過技術嚴格把控質量關，給予管理使監督執法與業務培訓的工作得到加強。以此，才能夠有效抑制水利工程建設過程中的人為導致的水土流失。