浅谈水利工程施工区的水土保持措施

赵昌亮

(山西省水土保持科学研究所)

1 水利工程建设导致水土流失的因素分析

在水利工程建设过程中，土石料开采、主体工程的开挖、辅助设施建设等会产生大量的弃土、弃石及弃渣，这些废弃物在降雨径流作用下，将会造成短期内的剧烈水土流失，直接危及下游与周边地区。实践证明，水利工程建设对水土流失的影响，主要集中在施工时期。

水利工程在建设过程中导致水土流失的因素主要有以下几点:一是破坏地表植被。项目主体工程、临建工程、土石料场、弃渣场及修建道路等，通过地表剥离、塌陷、压占等方式，破坏地表植被和原地貌，从而导致土壤蓄水能力下降，水土流失加剧。二是弃土、弃石、弃渣堆放。施工场地平整、主体工程清基、大坝施工、临时工程建设等，均产生大量需处理的弃土、弃石、弃渣，其中大部分为疏松的砂砾石，这些弃渣任意堆放，遇到雨水后极易导致水土流失的发生。三是采石、取土。水利枢纽工程规模巨大，需要土石料较多，采石、取土过程中，不仅破坏了地表的植被，破坏了原地貌的水土保持功能，而且表层土石被运走后留下来的是土壤母质和易风化的岩石风化壳，由于表层结构的变化和没有植物根系的固土作用，抗蚀性和抗冲性迅速降低，降雨时大部分雨水转化为地表径流，从而引起严重的水土流失。四是水库浸没。水库蓄水后，改变了河谷岸坡的自然生态平衡条件，引起地表形状及稳定性变化，特别是水库水面在风力作用下会形成一定的波浪，冲掏库岸，形成坍塌，从而造成水土流失。五是人为破坏树林。施工期间，大量民工聚集在施工场地，其居住、取暖、做饭等，大多就近上山砍伐林木来解决，而水利工程施工期一般都比较长，经过较长时期的人为破坏，附近林木被砍伐，降低了植被覆盖率，从而导致水土流失加剧。

2 水利工程施工区的水土保持工程措施

水土保持工程措施具有控制性、时效性，可保证施工区内弃土弃渣不流失、不入河。再通过配套林草措施，可充分保持水土，改善环境，达到事半功倍的效果。

2.1 边坡工程防护措施

水利工程边坡的防护措施主要有以下四种:①减载和压坡。削头和在坡趾压坡是提高边坡稳定性最经济也是最有效的手段;②排水工程。边坡排水分为地面排水和地下排水两大类，规模巨大的边坡通过内在排水洞可大幅度降低地下水位，是增加边坡稳定性的战略性工程措施;③锚固技术。随着岩土钻凿技术的进步，使得在岩质高切边坡，甚至是以砂砾和块石为主的堆积体中采用锚杆、锚索加固等方式均可取得良好的加固效果;④钢筋混凝土支挡结构。主要有抗滑桩、抗剪洞、锚固洞以及各种形式(重力式、扶壁式)的挡墙;⑤坡面防护。依据坡面的陡、缓不同和基质条件，可分别选择挂网、喷护和坡面砌石等措施。以上结构在水电和交通铁道建设中都取得了较好的效果。

2.2 料场及弃渣场的水土保持工程措施

2.2.1 挡土墙

在采石场坡度较陡的地段，由于大量石料开采，改变了原有地貌，一旦降雨，在地表径流的作用下可能会产生滑坡，造成新的水土流失。弃土、弃石、弃渣堆放场内的废弃物，多为松散的土、砂、砾石，遇到雨水冲刷，极易导致水土流失。为了防止固体堆积物和覆土的冲蚀，以及陡坡地段发生滑塌和崩塌，稳定人工土石料场形成的高陡边坡与避免滑坡体前缘再次滑坡，可修建挡土墙进行防护。

2.2.2 排水沟

为防止雨水对采石料场、弃土场、弃石场、弃渣场的冲刷，在修建挡土墙拦挡下，可在其上方顺山坡走向修建梯形断面的排水沟，并用浆砌片石护砌，从而有效防治水土流失。

2.3 施工道路的水土保持工程措施

道路防护整治的工程措施主要有挡墙、高陡边坡排水沟等。在施工现场开挖路基时，应因地制宜，就地取材，修建挡墙，防止弃渣直接进入汇湾河道。在冲沟及陡坎地段应修建浆砌石挡土墙，根据地形确定挡土墙的高度，一般控制在3m以内。在道路高陡边坡修建排水沟，将坡面汇流引至排水涵洞，以避免对坡面土体的冲刷。

2.4 施工临时用地的工程防治措施

水利工程施工中，砂石料拌和、木材加工、钢材加工、风水电系统等临时占地和临时房屋建筑，在工程完工时均应拆除。由于这些临时占地项目在生产过程中对于地表植被和地表土壤均有很强的破坏性，尤其是砂石料加工系统在工程建设完成后，其占用土地将完全丧失生产能力。因此，施工结束后应结合临建拆除对施工临时用地进行土地平整、表层覆土，使其恢复原有的土地功能。

3 水利工程施工区的水土保持植物措施

植物措施，简单地说就是采取一定的方法或措施在需要保护的坡面种植植物，形成保持水土的天然植被。植被覆盖在地表，具有立体多面防止侵蚀的特征，因此可以说植被是防止水土流失最积极的因素。植被防止水土流失主要通过地上部分和地下部分两部分进行。

植被通过地上部分截流降雨，减少降雨击溅，减少表层结皮以及枯枝落叶层的蓄积水分而削弱径流，延长入渗时间;地上部分的生物栅栏作用，可减弱降雨侵蚀能量，从而减弱地面径流的冲刷力;地面的枯枝落叶疏松多孔，有利于水分的蓄积，削减径流;枯枝落叶被微生物分解后形成有机质进入土壤，可改善土壤的理化性质，提高土壤的蓄水容量，从而减少侵蚀量。

植被通过地下部分的机械物理作用，比如网络、串连、勃结，可增强其土壤的抗剪切强度、抗拉强度;植物根系的生物化学作用，对土壤具有改良效果，可增大其土壤抗冲性指数、抗蚀性指数。

水利工程施工区的植物措施，主要指的是不同区域栽种的树木、绿篱、花卉、草皮等绿化、美化、香化植物，在改善生态环境的同时，可起到良好的保持水土作用。

4 工程措施与植物措施的结合运用

近年来，随着生态环境建设的深入开展，植被建设成为恢复脆弱生态环境的主要措施。植物措施要发挥最大的生态、经济和社会效益，需要与水土保持工程措施有效结合。工程措施为植物措施的实施提供有利条件，促进植物措施的实施，反过来，植物措施的实施又巩固了工程措施的防护功能，两者结合运用，相辅相成，可起到事半功倍的效果。植物防护措施与工程防护措施结合主要应用于边坡防护方面，目前比较常见的主要有以下几类。

4.1 蜂巢式网格植草护坡

蜂巢式网格植草护坡，多用于填方护坡，是在修整好的边坡坡面上拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式网格后，在网格内铺填种植土，再在砖框内栽草或种草的一项边坡防护措施。该技术受力结构合理，拼铺在边坡上能有效地分散坡面雨水径流，减缓水流速度，防止坡面冲刷，保护草皮生长。这种护坡施工简单，外观齐整，造型美观大方，具有边坡防护、绿化美化双重效果。

4.2 客土植生植物护坡

客土植生植物护坡是在边坡坡面上挂网，机械喷填(或人工铺设)一定厚度的适宜植物生长的土壤或基质(客土)，再在其上种植植物的一种边坡防护措施。该技术具有广泛的适应性，可根据地质和气候条件进行基质配方，多用于普通条件下无法绿化或绿化效果差的边坡。客土植生植物护坡施工机械化程度高，速度快，效率高，成本低，对于基质条件差的边坡是一种较为理想的防护措施。

4.3 喷混植生植物护坡

喷混植生植物护坡，是指在稳定岩质边坡上使用短锚杆铺挂镀锌铁丝网后，采用专用喷射机将拌和均匀的种植基材喷射到坡面上，植物依靠“基材”生长发育形成植物护坡的施工技术，具有防护边坡、恢复植被的双重作用。该技术使用的种植基材由种植土、混合草灌种子、有机质、肥料、团粒剂、保水剂、稳定剂、pH缓解剂和水等组成，若基材搭配得当，可在陡于1∶0.75的岩质边坡上施行，既能抵抗雨水冲刷坡面，又具有足够的空隙率和肥力以保证植物生长。喷混植生植物护坡以传统的喷锚防护、片石护坡等圬工技术为基材创造生长空间，利用植物的超强生长能力实现生态护坡。

［1］张永才，赖万玉.几种优良的工程护坡草种应用介绍［J］.草业科学，2000(2):26－30.

［2］何明威.黄河万家寨水利枢纽水土保持工程效果分析［J］.内蒙古电力技术，2002(2):68－69.

［3］程冬兵，刘士余.生物措施在水土保持中的应用探讨［J］.西北农业大学学报(社会科学版)，2003(12):144－146.

［4］东祖煌.水利水电工程中的滑坡和防治［J］.重庆建筑，2005(6):22－30.