線性工程水土流失特征及防治技術

殷樹強　鄭文嬌　王敏

［關鍵詞］ 線性工程；水土流失；防治技術；監測技術

［摘 要］ 線性工程具有線路跨度大、沿線地質地貌復雜、挖填土石方量大等特點，施工過程中會破壞當地原有的地貌形態，產生的水土流失危害較大。梳理線性工程水土流失特征及其防治技術，對優化水土保持措施配置、有效防治水土流失具有重要意義。基于文獻調研工作，總結了不同類型線性工程水土流失特點，評價了不同水土流失防治工程、植物措施技術和水土保持監測技術的優缺點及適用范圍，以期為有效防治和科學監測線性工程水土流失提供參考。

［中圖分類號］ S157［文獻標識碼］ C［文章編號］ 1000－0941（2023）09－0025－05

線性工程是指項目呈線狀分布、里程數較大的生產建設項目，主要包括公路、鐵路、輸變電線路、輸氣（油）管道工程等，關系到國家經濟發展和人民群眾生產生活。據統計，截至2021年底，全國電網220 kV及以上輸電線路回路長達84.3萬km，建成油氣長輸管道累計長達15萬km，公路總里程達528萬km，鐵路營業里程突破15萬km（其中高鐵營業里程超過4萬km）。隨著交通強國等戰略的推進，線性工程建設投資規模仍將保持高位運行，線性生產建設活動仍將大規模開展。

線性工程網絡的迅速延伸，筑成了國民經濟發展的基石，但同時也給生態環境帶來了負面效應。與水利水電工程、采礦工程等集中布局、跨度小且分布呈點狀的生產建設項目相比，線性工程具有線路跨度大、沿線地質地貌復雜、挖填土石方量大等特點，建設過程中破壞當地原有的地貌形態和自然水文系統，擾亂土壤結構，破壞植被，削弱生態系統的水土保持功能，加劇水土流失危害[1-2]。線性工程建設造成的人為新增水土流失尤為嚴重，據測算，修建單位里程鐵路造成的水土流失達5 173 t/km，公路、堤防、輸氣（油）管道分別約為1 535、847、355 t/km；輸變電工程擾動面積小，造成的水土流失相對較小，約為43 t/km[3]。尤其是近20 a來，我國大力發展高速鐵路建設，因其參建單位多、施工周期長、施工組織要求高、影響范圍廣，故已成為生產建設項目水土流失防治的重中之重。總結不同類型線性工程的水土流失特征及其防治技術和水土保持監測技術，對有效防治和科學監測線性工程水土流失具有重要作用。

1 線性工程水土流失特征

線性工程建設擾動面積大，影響范圍廣，往往跨越多個地質地貌類型區，各區域侵蝕環境不同，加上不同施工階段的建造主體不同、施工工藝復雜多樣，可能形成多種侵蝕類型。同時，線性工程侵蝕強度具有階段性，隨著工程建設的推進，線性工程造成的地表擾動和侵蝕強度逐步減輕。各類線性工程施工期水土流失強度均大于自然恢復期。施工期路基或基坑開挖、土石方開挖回填、棄渣臨時堆放等活動極易產生水土流失；到了自然恢復期各項工程已完工，部分項目區地面已硬化，擾動區域逐漸被建筑物覆蓋或已實施綠化等，水土流失強度迅速降低。

線性工程可根據工程布局、施工工藝、地表擾動類型等分為不同水土流失防治分區，各防治分區水土流失特點和強度存在差異。通過文獻調研，梳理了公路[4]、輸變電線路[5]、鐵路[6]、管道[7]、堤防[8]5類線性工程的水土流失特征，見表1。公路工程的水土流失主要源于路基開挖和回填形成的縱深較大的溝壑和場地平整形成的裸露地表，尤其路基工程區是水土流失重點區域；輸變電線路工程的水土流失主要源于挖方段高陡邊坡的滑坡、崩塌和填方段的沉陷、瀉溜，施工便道是其水土流失重點區域；鐵路工程的水土流失重點區域是路基工程區和棄渣場區，大量堆積的棄渣極易產生水土流失；管道工程的水土流失重點區域是管道作業帶區，大量堆土在管道兩側，在雨水沖刷下極易產生水土流失；堤防工程的水土流失主要來源于臨時堆積的棄土棄渣，且受到較強的水力、風力影響。針對不同類型線性工程的重點水土流失區域和水土流失特征，制定相應的水土流失防治措施體系，才能科學有效控制水土流失。

2 線性工程水土流失防治技術

2.1 工程措施

線性工程水土流失防治的核心是理水保土，恢復項目區破損的地貌至穩固狀態，而工程措施是維持項目區地貌穩定的關鍵[9]。表2總結了線性工程常用的水土流失防治工程措施，評價了其技術特點，并提出了適用范圍。早期采用的工程措施，如護面墻、漿砌片石、錨桿、噴漿等，水土流失防治效果顯著，但因采用的防護材料耐久性差，時間久后強度下降嚴重，影響防護效果，因此在此基礎上設計了抗滑樁防治技術、雷諾護坡技術等防護性能更強的技術。針對在降水強度大、巖土易風化的地區很難保證工程材料與邊坡巖體的兼容性，SNS柔性防護技術因具有主動防治系統和被動防治系統雙重穩固的優勢，而在線性工程水土流失防治中得到了廣泛應用[10]。

表土剝離和利用技術主要包括條帶表土外移剝離法和分層平移表土剝離法。施工準備階段剝離并妥善保存表土，項目建成后對土地進行回覆平整，可減少適宜植被生長發育的土壤資源的流失，為植被恢復提供適宜的條件。棄渣場和路基邊坡通常采用渣土攔擋，防止棄渣溜坡產生水土流失，主要包括擋土墻和擋土壩。截排水工程對土質邊坡和路基的水土流失防治十分重要，施工過程中，坡面徑流下泄滲透至路基，影響路基的穩定性，而截水工程和排水工程能夠及時引導徑流方向；同時，對截水溝、排水溝等溝渠進行不定期加固，進一步控制了線性工程沿線邊坡與路基的水土流失。

2.2 植物措施

植物措施通過增加邊坡、裸露地表的植被覆蓋度，促進土壤水分入滲，減少項目區徑流量和產沙量來控制水土流失，可以在防治水土流失的同時起到提升景觀效果的作用，彌補工程措施無法協調周邊景觀環境的不足。表3總結了線性工程常用的植物措施，評價了其技術特點，并提出了適用范圍。早期線性工程采用撒播草種、鋪草皮、框架植草等相對簡易的植物措施對邊坡進行治理，工藝粗放，未形成技術體系。液壓噴播植草技術的引進，實現了從人工作業到機械化施工的轉變，提高了施工效率。在此基礎上研發了土工材料植草技術，利用土工材料制作框架，在框架內噴播植草，充分發揮了植物措施與工程措施相結合的優勢，既能增強護坡能力，又能培育與周邊自然環境相協調的植被，如土工格室植草、加筋固土植草、蜂巢式網格植草、漿砌石片骨架植草等。可降解材料附著植草技術，如植被袋、植生帶、植被纖維毯等，進一步利用可降解的無紡布、纖維材料編織袋、植物纖維毯等作為草種的附著材料，具有一定的保水、保溫作用，還能阻止雨水沖刷，提高種子發芽率和發芽速度[11]。對于土壤貧瘠的邊坡，通常采用客土噴播技術，包括客土噴播植草技術、厚層基材噴播技術以及適應性更好的TBS植被護坡技術[12]。此外，線性工程建設活動再塑的地段及其他廢棄場地，可使用原生植被恢復技術重建植物群落。植被恢復方案設計前，應進行立地條件分析評價，隨后從生態適應性、和諧性、抗逆性和自我維持性等方面選擇適合于當地生長的植物種[9]。

3 線性工程水土保持監測技術

科學準確的水土保持監測可為生產建設項目水土保持工作提供依據，需和工程建設同步進行。依照《生產建設項目水土保持監測與評價標準》（GB/T 51240—2018），監測內容主要包括水土流失影響因素、水土流失狀況、水土流失危害、水土保持措施落實情況及防治效果等。線性工程水土保持監測工作開展前應進行詳細的現場調查，編制科學完整的水土保持監測方案，選擇合適的監測方法，才能獲取完整、準確的監測結果。

表4總結了線性工程常用的水土保持監測方法，評價了其技術優點和缺點。傳統水土保持監測技術主要包括徑流小區法、測釬法、體積測量法，此類技術操作簡單、成本較低，但數據精度較低，自動化水平不高，會出現監測結果和實際情況偏差較大的情況。隨著新技術的發展，三維激光掃描、紅外測距儀測量、相機攝影測量、GPS測量、無人機航測等高新監測技術逐漸應用在水土保持監測工作中，大幅提高了監測效率和監測結果精度，但也存在技術要求高、成本投入高等問題。

4 建議

通過多年的探索實踐，目前已形成了適用于我國具體情況的線性工程水土流失防治技術體系和水土保持監測技術，有效控制了施工中產生的水土流失。今后應進一步提升水土流失防治技術，做到工程措施和植物措施的有機結合，充分發揮工程措施固定坡面、攔截徑流的作用和植物措施固土蓄水、提升景觀效果的作用，實現防治水土流失、維持生態系統平衡、提升周邊區域景觀效益的綜合作用。此外，加強線性工程水土流失監測技術的精準性和實時性，在水土流失高風險位置安裝視頻監控等實時監測設備，同時調整監測方法的結構，形成小流域綜合觀測站、流域控制站、坡面徑流場、侵蝕觀測場等實地監測和現代化監測設備相結合，固定監測點和區域巡測相結合，日常監測和應急監測相結合的監測技術體系。

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收稿日期： 2023-03-08

第一作者： 殷樹強（1978—），男，內蒙古赤峰人，學士，主要從事鐵路建設重大項目管理與水土保持管理工作。

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（責任編輯 李佳星）