基于生態修復理念的取土場水土流失分析與治理對策研究

夏敦寧，葛 波，陳莉莎，殷承啟，王玉紅，郭曉峰

(1.南京市公共工程建設中心，江蘇 南京 211800； 2.華設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210037)

取土場為城市快速發展提供了大量的土石方，但是土石方的大量開采也導致了取土場存在嚴重的生態安全問題，尤以水土流失最為突出。常見的取土方式主要有崗地取土、切坡取土和溝邊取土[1]，這三種取土方式直接造成了土壤地表裸露，并形成高陡邊坡，存在極大的安全隱患，在降雨沖刷下，造成嚴重的水土流失。但是在現今取土場治理當中，存在著場地治理設計深度不足、治理措施雜亂隨意、場地恢復缺乏科學標準等問題[2]，而隨著生態文明建設的推進，取土場的綜合治理成為重中之重[3]，如何科學、合理、生態地治理好廢棄取土場成為急需解決的問題。巢湖開發區位于安徽省合肥市東南方向，巢湖北岸，是區域經濟發展重要增長極，而區域內取土場的存在，直接威脅著開發區生態可持續發展[4]，因此本研究以巢湖開發區內的3處取土場為例，結合生態恢復理念，提出切實可行的治理方案，為區域水土流失治理提供參考。

1 研究區概況

巢湖經濟開發區于1995年經安徽省人民政府批準設立，是2004年經國務院核準保留的規模較大的省級開發區，安徽省投資環境十佳開發區。目前全區管轄面積58 km2，其中工業總體規劃面積20 km2、溫泉養生度假區10 km2、高鐵站區5 km2等，近期規劃擴至100 km2。巢湖經濟開發區地處江淮丘陵以南，江淮分水嶺橫貫東西，形成較低緩的魚背狀地帶。區內丘陵起伏，海拔5.8～595 m。開發區屬中緯度地區，冬冷夏熱，春秋溫和。土壤以黃棕壤、水稻土為主，約占全部土壤的85%，其余為石灰土、紫色土和砂黑土。境內土壤一般中性偏酸，較適宜各種植物生長。植被類型以落葉闊葉樹種為主，并含有少量北亞熱帶落葉與常綠闊葉混交林。根據研究區內水土流失情況，選取了公路取土場、切坡取土場和崗地取土場作為典型取土場進行分析，從現狀分析和措施布設兩個角度結合生態理念進行綜合分析。

2 現場調查分析

2.1 崗地取土場

在崗地取土場設置調查點位，該調查點因原工程施工對原地貌結構大肆破壞，留下挖損地約1.38萬m2，地勢起伏較大，裂隙發達，地表裸露程度約為98%，場地內存有大量已發生崩落的松散碎石，以坡腳處最為嚴重，部分巖石下部懸空，成為坡面浮石，發生崩塌的可能性較大(圖1)。

圖1 崗地取土場現狀

為充分了解該調查點水土流失情況，分別在坡上、坡中和坡腳三個位置取土樣并測量其干質量、濕質量、容重及含水量，測量結果見表1。

表1 土樣調查結果

分析可知，坡腳挖損地由于積水蓄水，含水率相對較高。該調查點平均容重為1.496 g/cm3，表明土壤中礦物質含量較多，結構偏差。根據地形地貌、水土流失程度，將該調查點劃分為邊坡防治區和挖損地防治區兩個區域，分別對其進行分析、防護及治理。

(1)邊坡防治區。經過現場調查與測量，該防治區占地5 650 m2，邊坡長約220 m，總體坡度較大，坡頂的坡度達75°～85°，坡底由于上方巖土崩落，形成相對較緩坡面，坡度為45°～60°。調查點邊坡兩端高差小，為5～6 m，中間高差大，為11～13 m。邊坡防治區的表層土壤和植被遭大面積破壞，土壤與巖石幾乎全部裸露，裂隙發達，部分巖石下部懸空，存在崩塌和滑坡危險。坡腳處存在大量已發生崩落的土壤和松散碎石，易水蝕風化，穩定性較差(圖2)。

圖2 邊坡防治區現狀

該防治區土層較厚，同時所在地區降雨條件較好，確定其植被自然恢復年限為1～3 a，但由于坡面坡度>35°，水力侵蝕危險程度等級取重度。結合調查點的土層厚度與可能的年侵蝕厚度，算得其抗蝕年限為50～80 a，水力侵蝕危險程度等級取中度。水力侵蝕危險程度等級取兩種劃分標準中的較高值，該調查點的水土流失危險程度取重度。

(2)挖損地防治區。挖損地防治區占地8 150 m2，受施工開挖和擾動影響，土壤結構被嚴重破壞，無植被覆蓋。場地內起伏較大，并形成多個坑洼地，降雨后積水(圖3)。該防治區土層相對邊坡防治區較薄，且含有大量石塊，但其土層也可滿足草灌植物生長，同時區內降雨條件較好，確定其植被自然恢復年限為1～3 a，水力侵蝕危險程度等級取輕度。結合調查點的土層厚度與可能的年侵蝕厚度，算得其抗蝕年限為20～50 a，水力侵蝕危險程度等級取中度。水力侵蝕危險程度等級取兩種劃分標準中的較

圖3 挖損地防治區現狀

高值，該調查點的水土流失危險程度取中度。

2.2 公路取土場

該調查點是工程取土后形成的廢棄取土場，地面完全破壞，地表裸露程度約87%，容易引發水土流失。土樣測定發現該區域平均容重為1.307 g/cm3，表明土壤中礦物質含量較少，含有較多有機質，土壤結構良好。調查點邊坡長約350 m，總體坡度較大，平均坡度約為37.8°，整體高差不大，為2～3 m。

邊坡區域土層較厚，同時所在地區降雨條件較好，確定其植被自然恢復年限為1～3 a，但由于坡面坡度>35°，水力侵蝕危險程度等級取重度；結合調查點的土層厚度與可能的年侵蝕厚度，算得其抗蝕年限為50～80 a，水力侵蝕危險程度等級取中度。水力侵蝕危險程度等級取兩種劃分標準中的較高值，該調查點的水土流失危險程度取重度。

坡腳位置由于大量取土，表層土壤與地表植被遭受嚴重破壞，僅含有部分草本、灌木和小喬木，土壤裸露程度約83%。場地內部分區域含有大量碎石，存在多個坑洼地，降雨后積水(圖4)。多處地形起伏較大，坡度為25°～35°，水力侵蝕危險程度等級取中度。結合調查點的土層厚度與可能的年侵蝕厚度，算得其抗蝕年限為20～50 a，水力侵蝕危險程度等級取中度。水力侵蝕危險程度等級取兩種劃分標準中的較高值，該調查點的水土流失危險程度取中度。

圖4 公路取土場現狀

2.3 切坡取土場

切坡取土場位于湯山以南，龍泉路以北，占地面積1.89萬m2，主要由采石后留下的一面峭壁與采空區的場地組成，露天挖采產生大面積的挖損地，導致大面積的巖石裸露，自然山體的輪廓遭到嚴重破壞，山體上無攔擋措施，易風化崩落。峭壁長約350 m，占地面積7 760 m2，峭壁坡度70°～90°，植被覆蓋度僅約3%。峭壁上無任何攔擋、排水措施，坡地已有大量崩落巖石，坡面存在大量懸空浮石，易受風化、重力或雨水沖刷等作用，形成坍塌、滑坡等現象(圖5)。

圖5 切坡取土場現狀

根據現場調查，結合調查點的土層厚度與可能的年侵蝕厚度，算得其抗蝕年限小于35 a，水力侵蝕危險程度等級取極度。該地區降雨條件較好，但調查點幾乎無土層覆蓋，植被難以恢復，峭壁坡度>35°，侵蝕類型主要為水力侵蝕和重力侵蝕，侵蝕危險程度等級取極度。由于兩者侵蝕危險程度等級相同，故該調查點的水土流失危險程度取極度。

3 修復理念與修復方案

3.1 修復理念

(1)科學修復、因地制宜。因地制宜，積極采用治理新工藝，重建區域穩定的生態系統和生態修復能力[5]。

(2)綜合治理、功能優先。堅持綜合治理，工程措施與植物措施相結合，按照近自然施工方法，采用多重治理手段，充分發揮植被自然恢復能力。

(3)生態為主、兼顧景觀。在保持水土的基礎上，妥善處理好自然景觀的過度，簡單復綠，合理留景，適度造景[6]，達到與周圍環境協調、自然，做到環境與資源、經濟與生態的互促共進[7]。

3.2 修復方案

對取土場進行生態修復時，首先對取土造成的陡峭邊坡進行削坡處理，消除地質災害隱患，其次配套以完善的護坡工程，并進行土地整治和排水工程，唯有多措施綜合實施[7]，才能有效防治水土流失。

(1)崗地取土場。該區域的水土流失危險程度為重度，首先對其邊坡進行削坡，修建截排水工程，進而恢復綠化。①削坡減載。對邊坡進行削坡，使其趨于平緩，減少重力侵蝕，促進植物的生根發育，從而降低水土流失。②排水工程。為防止坡頂匯水對坡面沖刷，在坡頂部布設截排水溝，排水溝走向依地勢自然開挖，排水方向由西南至東北。③生態復綠。對已放緩的邊坡進行綠化，以固持土壤，植被以草本和灌木為主，推薦使用高羊茅、狗牙根、多年生黑麥草、馬棘、冬青等，也可采用植生毯、生態袋等防護措施。

(2)公路取土場。公路取土場最嚴重的問題在于地表裸露、土層松軟，發生降雨時極易發生水土流失，因此該區域的治理重點在于如何快速恢復地表覆蓋，增強地表抗沖抗蝕性。①綠化。對邊坡稍作平整后進行綠化，以草灌為主，推薦使用高羊茅、狗牙根、多年生黑麥草、馬棘、冬青等品種。在進行生態復綠時，主要采用植生毯、生態袋等防護措施，確保綠化效果。②場地平整?？油莶黄降牡乇硪彩窃搮^域形成嚴重水土流失的重要原因，因此進行場地平整，可有效減少水土流失。

(3)切坡取土場。該區域的水土流失危險程度為極度，峭壁坡面巖石易崩落，考慮進行人工清理坡面碎石、浮石和松動層，修筑排水工程，同時進行噴播，恢復綠化。①分級削坡。通過分級削坡，構建三維植被防護體系，縮短邊坡長度，改變植被立地條件[8]，同時在削坡的坡腳布置生態袋防護，內置植物種。坡面上橫向布設生態棒和綠化藤架。②坡面清理。對坡面進行全面清理修整，保證坡面及施工安全。③生態復綠。對削坡、清理后的峭壁進行恢復綠化，以有效遏制巖石風化，保持水土，降低災害風險。綠化采用噴播方式，利用特制噴射機將草種、保水劑等有機基材噴射到坡面上，有機基材在壓力的作用下與坡面緊密結合，形成一層可供植物生長發育的基質層，有利于植物生長，同時可種植攀緣植物，以恢復綠化。④坡頂排水。為防止坡頂匯水對坡面的沖刷，在坡頂部布設截排水溝，排水溝依地勢自然開挖，水流沿山體排向兩側。

4 結 語

選取三種典型的取土場類型，通過對取土場現狀和存在的問題進行綜合分析，評估了取土場水土流失危險程度。在此基礎上，結合生態修復理念，在傳統的分級削坡、邊坡防護的修復方案基礎上，增加了景觀綠化、排水工程、土地整治等修復措施，積極引進了生態棒、生態袋等治理方法，形成了生態、綠色與高效的治理體系，可為其他相似取土場的防治提供借鑒。