青藏铁路水土保持后评价研究

李德良，李耀增，步青松，何财松

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，沿线具有海拔高、温度低、生态环境十分脆弱的特点，并且穿越三江源等自然保护区。土壤侵蚀类型兼具风力侵蚀、水力侵蚀和冻融侵蚀，使得水土流失防治难度明显超过其他地区的铁路工程。青藏铁路从设计、施工起，就采取了一系列水土保持措施，水土保持投资达到7.3亿元，占环保总投资的47.4%。

至今，距离开工建设已有十多年时间，建设期采取的水土保持措施是否对保护高原生态、控制水土流失发挥了作用，运营期补充的水土保持措施是否发挥了应有的功能，在水土保持工作中还有哪些方面需要加强完善，为此，青藏铁路公司委托中国铁道科学研究院开展了青藏铁路格拉段工程的环境影响后评价工作。铁科院于2011年对青藏铁路水土保持情况进行了实地调查，并结合中国科学院寒旱所和兰州交通大学等单位进行的跟踪监测，对青藏铁路水土保持情况进行深入研究与评价，找出存在的问题并提出相应的解决方法。

1 青藏铁路沿线水土保持现状

青藏铁路沿线穿越高寒荒漠、高寒草原、高寒草甸、沼泽湿地等不同的高寒生态系统［1］，土壤侵蚀类型主要有风力侵蚀、水力侵蚀和冻融侵蚀三种。青藏铁路沿线风力侵蚀主要分布在高原荒漠，高寒草原和高寒草甸区，地表风沙形成过程与干旱、半干旱沙漠和戈壁区差异大，多大风、低气压、风水两相侵蚀时空交错、冻融交替、地表抗风蚀能力差、扰动破坏易风蚀是其显著特点。随着青藏高原环境变化，尤其是全球气候转暖导致冰川退缩，雪线上升，多年冻土退化，湖塘面积逐渐缩小，部分沼泽湿地变干，地表风蚀加剧，已固定的沙丘活化，沙漠化加剧，风沙活动频繁，铁路沙害将日趋严重，成为青藏铁路安全运营的首要灾害。

青藏铁路水力侵蚀严重区段主要集中在措那湖、通天河、沱沱河、秀水河与红梁河。这些区域还表现出风力侵蚀和水力侵蚀时空交错的特点。夏秋时节降雨集中，易产生严重的水力侵蚀，河流搬运大量的泥沙沉积在湖岸、河道边滩、阶地及冲洪积扇上;冬春时节干旱且多大风天气，强劲风力搬运泥沙沉积在湖岸、河道边滩、阶地及冲洪积扇上，产生严重风力侵蚀，常形成强沙尘暴天气，大风携带大量风沙直接涌向铁路。

冻融侵蚀主要集中在玉珠峰到安多之间，青藏铁路穿越连续多年冻土区550 km，岛状多年冻土区82 km。冻融侵蚀会对行车安全造成非常大的影响，是造成路基病害的主要原因。

2 工程建设采取的主要措施

青藏铁路水土保持工作本着“宜草则草，宜荒则荒”的原则，采取了工程措施和生物措施相结合的方式，工程措施包括路基坡面防护工程、坡面防护工程、防冲刷工程及挡土墙工程。同时在土质路堤、路堑边坡等适宜植草地段(主要是安多以南地区)辅以植物措施。具体实施的水土保持措施见表1。

表1 青藏铁路格拉段水土保持措施

3 水土保持措施效果评价

3.1 风沙路基防护工程

风沙路基防护工程主要集中于格尔木到唐古拉山段以及措那湖段，主要采取的措施有全断面碎石土包坡、尼龙网格(图1)、石方格(图2)和高立式沙障(图3)等，从监测结果来看，碎石土包坡对路基的防护效果较好，坡面基本稳定。尼龙网格和石方格可以增大地表摩阻流速，使风沙流中一部分沙粒沉降，达到了防风固沙的效果。

沱沱河、措那湖附近风蚀沙化现象十分严重，其中沱沱河大桥采取了尼龙网格保护措施，有效防止了水土流失，并且植被也有明显恢复，达到了较好的效果。措那湖附近采取了石方格、高立式沙障等措施，通过对沙障效果的测量结果表明，第一沙障后的侵蚀量仅是对照区的21%左右，而经过第2和第3沙障后的侵蚀量更小，和对照区相比，不同高度的侵蚀量只有其数十分之一甚至数百分之一。由此可见，高立式沙障具有较好地降低风速的作用，多排高立式沙障效果更为明显。

图1 尼龙网格

图2 石方格

图3 高立式沙障

3.2 隧道弃渣防护工程

青藏铁路共有7座隧道，其中，昆仑山隧道和风火山隧道设置了弃渣场，其余隧道弃渣用于路基填筑。

昆仑山隧道弃渣场采取了挡土墙防护措施，在坡脚布设了高度1.5～2.0 m，宽度0.8～1.5 m，长度约400 m的挡土墙。调查发现，昆仑山隧道弃渣场坡面产生了细沟侵蚀，侵蚀总量为15.5 t，水土流失量为2 200 t/(km2·年)，属轻度侵蚀。坡顶土壤冲刷至砂石质坡面后被截留，说明砂石坡面能有效阻止水土流失发生。弃渣场的设置有效地控制了水土流失，使弃渣得到了有效拦挡，达到了良好的效果。

风火山隧道挡渣墙采取重力式混凝土挡墙，上部为混凝土预制块锚杆护坡，中间植草护坡。堆渣体的坡面保护较好。2009年至2011年期间的径流观测结果和坡面调查结果表明，该弃渣场未产生明显的水土流失，说明挡土墙有效地拦挡了弃渣，防止了水土进一步流失。

3.3 路基边坡防护措施

路基采取工程措施和植物措施相结合的防护措施，以浆砌片石和植草的方式，对边坡进行防护(图4、图5)。路堑地段采取了骨架护坡、挂网喷射混凝土的措施进行防护，并在路基两侧挖有排水沟。在河岸边坡、路堤边坡等易受水流冲刷而影响到路基稳定的地段，设置防冲刷工程［2］，采用片石混凝土脚墙基础、混凝土板等防护措施;非主流地段设置漫石漏斗基础，单层干砌片石防护措施;不受洪水冲刷的浅滩地段采用护道防护措施。

调查发现，路基地段采取的工程措施，可以有效地防止地表径流对路基边坡的冲刷，坡面已基本稳定，防护工程起到了很好的水土保持作用。同时，植物措施也进一步提高了路基防护能力，石砌方格防护边坡植被恢复良好，覆盖率在90%以上，植被长势较好，但有个别路段的植物出现干枯的现象，需要及时采取补救措施。

图4 羊八井二号隧道出口植草防护

图5 安多—那曲段路基植草防护

3.4 取(弃)土场植物恢复措施

对取(弃)土场首先进行平整场地、清除堆积遗土等整治措施，然后根据具体的山体形态和坡度情况，对边坡进行平整和加固。需要采取工程措施的，采用浆砌片石护坡，风蚀严重地段利用卵砾石等覆盖地表，减轻风蚀影响。安多以南地段在顶面平整后，采取植物措施覆土还草。

调查发现，取(弃)土场的设置并未增加原地段的水土流失，采取的工程措施与植物措施相结合的手段，减少了风力侵蚀和水力侵蚀，其中采用草皮回植方法进行植被恢复，区域覆盖度达到73.4%，移植成功的草皮恢复效果良好，但是由于移植草皮需要与下垫面紧密结合，也有部分草皮死亡，并有较大的无植被区域，见图6。

3.5 施工便道

施工便道在施工完成后，清理了便道余土，平整路面，并在沟槽部位做了排水设置，本着“宜草则草，宜荒则荒”的原则，植被在高寒荒漠和河谷灌丛地段以自然恢复为主，安多以南以人工种草为主。

施工便道的设置虽然扰动了原地表，但是由于采取了切实有效的措施，未造成严重的水土流失，安多以南人工植被恢复效果较好，有效地防止了水土流失，见图7和图8。

图6 DK1689取土场植被恢复状况

图7 开心岭立交1号特大桥施工便道处植被恢复情况

图8 乌达特大桥施工便道处植被恢复情况

4 结论

1)青藏铁路格拉段采取了工程措施和植物措施相结合的水土保持措施，很好地保持了沿线水土，采取的水土流失防治措施，既保证了铁路的修建不使该区域的水土流失加剧，又保证了铁路运行安全。格拉段沿线水土流失情况总体上未恶化。

2)由于青藏高原沙漠化加剧，而青藏铁路水土保持措施虽然保证了铁路建设不加剧沿线水土流失和铁路的安全运营，却不能从根本上解决铁路沙害问题。建议继续对沿线水土流失状况进行监测。

3)建议建立和完善监测预警应急机制，保证列车运营安全。加强沿线水土保持设施的日常维护与保养，对设施有效性进行监测，确保水土保持措施安全、有效地运行。

［1］李耀增．青藏铁路施工期环境保护［C］//节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)．武汉:中国科学技术协会，2007．

［2］李耀增，周铁军，步青松．青藏铁路格拉段的水土保持措施及其初步效果分析［C］//发展水土保持科技、实现人与自然和谐——中国水土保持学会第三次全国会员代表大会学术论文集．北京:中国水土保持学会，2006．