水利工程施工區的水土保持措施

劉洪慶

摘要：水利工程建設過程中，會對施工區域內的植被、水土、自然環境等造成破壞，形成較高的水土流失風險，需要在水利工程施工前、施工中與施工后，采取水土保持措施有效的預防、控制水土流失的發生與發展，保護及促進施工區自然生態環境的可持續健康發展。基于此，本文對水利工程施工區水土流失的特點及形成的原因進行分析，然后提出水土保持的工程措施與植物措施，以期作為水土保持工程實踐中的經驗借鑒。

關鍵詞：水利工程；水土保持；施工區；實踐

DOI：10.12433/zgkjtz.20240146

水利工程建設的項目多、周期長，對施工區水土的影響范圍大、強度高，水土流失呈現出隱性與集中發生的特點，增加了施工區域水土保持的緊迫性及必要性。因此，針對于水利工程建設導致的施工區水土流失問題，應深入分析水利工程施工區水土流失的特點，探究流失的原因，針對水土流失的重點區域、重點施工項目等，采取針對性的水土保持措施，以形成有效的防護與治理作用，將水利工程建設對施工區水土的影響降低，加快施工區水土恢復的速度。

一、水利工程施工區水土流失的特點

（一）水土隱性流失

水利工程主要包括防洪工程、農田水利工程、發電工程、供排水工程等，工程類型的不同對施工區水土的影響也不相同，其中大型的灌溉工程、供排水工程的施工線路長，施工區域的面積大，破壞施工線路附近的植被與土壤，且水利工程土石方開挖施工、建筑物施工、溝渠開挖等，會直接破壞地下巖土層的原始結構，在雨水滲透、地下徑流等的共同作用下，長時間的侵蝕巖土層，最終導致水土的隱性流失。水土隱性流失很難被發現，且侵蝕類型復雜、侵蝕的時間不確定，導致水土流失防治工作遲滯，甚至直到水土流失呈現出危害時才被發現，增加了水土保持工作的難度與復雜性。

（二）水土流失時間相對集中

水利工程從規劃設計至建設施工，到最后的投入運行，無論是前期的項目調研，還是后續的施工活動與運行活動，均會引起水土流失現象。尤其是水利工程施工期間，涉及施工材料運輸、土石方施工、混凝土施工、施工導流、機電設備安裝等，該階段施工區域水土流失最為嚴重，流失時間相對集中。在施工交通準備、施工臨時設施搭建、排水溝開挖等施工中，施工作業的區域大、施工點多且分散，會對施工區域原始生態環境會產生較大破壞。同時，還形成大量的棄渣、固體廢棄物等，侵蝕表層土壤，且長時間堆積會污染土壤及水體，導致水土流失的集中發生。

（三）流失范圍廣、強度大

水利工程建設的規模大、周期長，并且投入使用大量的重型機械、運輸車輛與施工原材料，施工區域的面積較大，施工對水土影響強度大，進而形成了水土流失范圍廣、強度大的特點。水土流失在缺少有效保持措施的情況下，面積與強度不斷增加，再加上降雨和水利工程日常運行輸水、風吹日曬等多重因素，導致水土流失情況日益加劇、植物數量與種類逐漸減少、生態環境被破壞。

二、水利工程施工區水土流失的原因

在水利工程施工中涉及土石方開挖、土石料開采、大體積混凝土澆筑、水工建筑建設等，形成大量的棄土、棄石、棄渣，在雨水沖刷、地下徑流的影響下，因水利工程施工固體廢棄物而形成短時間嚴重的水土流失，雨水攜帶固體廢棄物至周邊區域，形成大面積的土體與水體污染，施工區水土流失主要發生在水利工程的施工階段。具體原因包括：

（一）水利工程施工直接破壞地表植被與土壤

無論是施工準備階段的道路修建、場地整理，還是主體工程建設，均要占用一定面積的施工區域，并去除施工區地表植被、剝離地表、碾壓地表，以滿足施工的需求，但會破壞施工區的原始地貌，壓縮土壤顆粒之間的孔隙，降低土壤水的保持力。

（二）施工固體廢棄物堆放

在水利工程施工中產生大量的固體廢棄物，部分固體廢棄物未能得到及時處理，長時間堆放在施工區，在降雨后固體廢棄物中的棄土、小的殘渣及疏松砂礫石等隨雨水流動，形成堆放區及其周邊的水土流失。

（三）土石料開采

土石料是水利工程使用量最多的施工材料，遵循施工經濟性的原則，一般情況下就地取材，例如，具備條件的水利工程，直接在施工場地的附近設置采石場、取土場，需全面清理土石料開采范圍內的植被，再開采地表的土石。大規模的土石料開采，促使土壤母質或巖石風化殼暴露在自然環境中，在缺少表層土及植被的保護下，風吹日曬雨淋，逐漸侵蝕暴露地帶的土壤及巖石，會形成嚴重的水土流失。

（四）水庫蓄水

水庫是水利工程中的重要建筑物，主要由擋水、泄水及輸水建筑物組成，具有攔洪蓄水與調節水流的作用。然而在水庫建成蓄水后，會直接改變附近的自然生態環境，長時間的蓄水會影響到周邊岸坡結構的穩定性，導致地表形狀改變。同時，水庫中的水長時間的侵蝕、沖刷岸坡，一旦岸坡發生坍塌，會引發劇烈的水土流失。

（五）人為原因

水利工程施工的周期長，需要投入大量的施工人員，施工人員出于居住與生活的需求，會砍伐周邊林木、破壞施工區內的植被等，導致地表植物被大面積破壞，當植物覆蓋率下降至一定程度時，會引發水土流失。

三、水利工程施工區保持水土的有效措施

（一）保持水土工程措施

1.邊坡防護

在水利工程建設過程中，基于施工區水土保持的需求，有針對性地選用水土保持工程措施，采用植物措施，提前預防水土流失的發生，以實現水利工程的綠色生態建設。邊坡是水土保持的重點區域，也是施工面積較大的區域，水土保持主要采取的是邊坡防護工程措施，常用的措施包括：

（1）錨固措施

適用于巖質高陡邊坡，組合運用錨桿、錨索穩固邊坡的巖土體，構建一個完整的荷載體系，在錨固的基礎上再采用植物護坡技術，利用植物根系保持水土。

（2）支擋結構施工

采用鋼筋混凝土在不穩定邊坡設置抗滑樁、重力式擋墻或采用抗剪洞等，利用大體積混凝土結構改善邊坡內部的軟弱結構，提高邊坡結構的穩定性。

（3）削坡減載及壓坡

為了提高邊坡整體的穩定性，開挖邊坡頂部巖土體，平整及修整邊坡輪廓，減輕邊坡滑坡體頂部荷載，以此穩定邊坡上部。壓坡腳，在邊坡的腳部加載，例如，將削坡的巖土直接回填至坡腳，穩定邊坡的底部結構，實際應用中的經濟性、可行性表現良好。

（4）排水工程

用于控制邊坡中的地下水位與排出滲透的雨水，針對大型的邊坡可在邊坡中修建排水洞，加快排水的速度，降低地下水位。同時，在邊坡的坡面設置地面排水設施，例如，截水溝、排水溝、邊溝等，在降雨時直接匯聚坡面雨水，將雨水排出坡面，以此防治邊坡水害，有效防范水土流失。

（5）坡面防護

采用坡面砌石措施，平整坡面后，利用混凝土將石材緊密的砌筑在邊坡表面，形成完整持續的護坡結構；護坡掛網，將熱鍍鋅鋼絲繩、鋼絲等柔性材料制作的防護網安裝在邊坡上，避免開挖施工對邊坡穩定性及原有植被造成的影響。植被較少的邊坡在掛網后，有利于人工綠化，通過種植植物改善邊坡的水土。

2.采石場與棄土石渣場防護

水利工程采石場的開采規模大，面臨陡峭的地質條件，且開采直接改變了原始地貌。而棄土、棄石、棄渣場堆積著水利工程的固體廢棄物，堆積的土、石、渣結構松散，降雨會沖刷固體堆積物。所以，為了避免采石場引發的水土流失問題與滑塌或崩塌的發生，在采石場的高陡邊坡前緣修建擋土墻，形成有效防護作用。針對降雨形成的沖刷、水土流失問題，在場地四周修建擋土墻的同時，順著地勢開挖及護砌排水溝，匯聚場內流出的雨水，解決棄土石渣引起的污染及水土流失問題。

3.施工道路及臨時用地防護

施工道路水土保持工程措施的選用應遵循因地制宜原則，根據施工道路所處位置實際的情況進行防護。例如，在道路路基開挖施工中，修建擋土墻，避免開挖出的土石方在雨水的作用下流至周邊區域。在地形地勢較高的施工路段，根據高度設置高度小于3m的漿砌石擋土墻，以擋水擋土。如果面臨的是高陡邊坡地質條件，應沿著施工道路開挖排水溝，排除坡面積水，避免雨水沖刷施工區域形成的水土流失。針對于施工臨時用地，施工期間硬化地表并破壞了地表植被，在水利工程施工結束后，盡量恢復地表土層的功能。

（二）保持水土植物措施

水利工程施工區域水土保持采用植物措施，是指利用植物的根系穩固土體、保持水土，同時利用植物的上部綠化、美化及凈化空氣環境，改善自然生態系統。植物覆蓋在施工區，減少降雨對土體的沖刷與侵蝕作用，增加雨水滲入的時間，植物的殘枝落葉分解后成為肥料，提升土壤的營養水平，改善土壤的透水透氣性。植物根系在地下的生長發育，形成根系網絡、勃結等，產生良好的作用，調整土壤的理化性能，提高其抗剪與抗壓強度、抗沖性與抗侵蝕性，最終實現水土保持的目的。

（三）生態護坡措施

生態護坡結合運用工程措施與植物措施，利用工程措施為植物的種植與生長創造良好的條件，從而實現生態治理邊坡、穩固邊坡、保持邊坡水土的目的。運用生態護坡措施，可有效防治因水利工程施工導致的水土流失問題，常用的生態護坡措施包括：

1.柔性蜂窩網護坡

該護坡措施采用新型的高分子復合材料、改性高密度聚乙烯材料等，構建三維柔性護坡結構，屬于生態治理領域的新技術。在護坡施工中，直接將蜂窩網利用鋼筋錨固在坡面上，蜂窩網之間采用母卡扣進行連接，在坡面上形成一個全面覆蓋的蜂巢式網格，以網固土，并回填種植土，種植土的高度要超過網格大約5cm，再鋪上一層植物纖維毯，用于固定種植土，最后均勻撒上草籽，促使植物根系扎入土壤，在地下形成根系網絡穩固土壤，構建土生草、草護土的良性生態循環，保持邊坡的水土，具有美觀、綠化、調節局部微生態的作用。

2.土工網墊植草護坡

土工網墊采用新型土木工程材料，在植草護坡中的應用，借助類似三維結構的絲瓜網絡狀的網墊固土植草，該土工網墊柔韌性良好，在網墊上回填種植土，然后播種草籽，其根系可以順利穿過土工網墊，進入土層深度可達40cm，草的根系與土工網墊共同組成復合的保護層，構筑邊坡的生態防護機制。該護坡措施施工簡單方便、速度快，植被生長條件良好，可以加快水利工程施工區域生態系統恢復的速度。

3.植物袋護坡

采用不易腐蝕的PVC網袋子，在袋子中裝入事先混合種子、肥料的種植土，在垂直或接近垂直的邊坡按照坡度走勢堆疊植物袋，即可完成護坡施工。該防護措施最大程度上避免基質流失，可大面積使用，但植物生長的速度較慢，一般情況下與草種噴播技術結合運用，可以加快綠化的速度。

4.混噴植生植草護坡

第一，人工修整坡面，清除坡面的雜物與危石后，設置坡面排水設施，將坡面徑流、涌水等排至坡底。在不影響施工的情況下，盡量保留坡面原生的植物，同時針對平滑的坡面應通過人工處理成粗糙面，以穩固土壤，避免基材的流失。第二，掛網施工，采用錨釘將鍍鋅鐵絲網平行坡面進行固定，鐵絲網之間搭接的長度要大于10cm，且坡頂位置與邊坡兩側位置的鐵絲網應覆蓋坡頂與兩側不小于1m，增加錨釘密度，保證鐵絲網的穩固程度。第三，噴射作業，將配置好的基材與植被種子混合物，使用噴射機進行噴射作業，從上向下垂直噴射，噴射機與作業面保持大約0.8m距離，噴射厚度6cm，一次噴射寬度5～6m，噴射要做到薄厚均勻。

四、結語

水利工程在建設及投入運行后，對施工區域內的植被、表層土、地下土層等造成破壞，改變了施工區原始的生態環境與地貌，引發水土流失。所以，針對水利工程施工區，采用水土保持工程措施與植物措施，例如，擋土墻、排水溝、坡面掛網，以及柔性蜂窩網護坡、植物袋護坡、混噴植生植草護坡等，對施工區水土進行全面防護，旨在降低水利工程施工及運行對水土的影響，提高水利工程建設的生態化、綠色化水平。

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