工程施工中的水土流失问题及其生态修复技术

刘小荣

定西市水土保持科学研究所，甘肃 定西 743000

水利工程施工根据具体的设计需求，对工程结构和进度进行落实。在水利工程建设过程中，施工人员要对水土流失问题进行全面考虑，做好各阶段施工中的水土保持工作，使科学环保的施工技术在施工过程中使用，服务于经济发展，为人们提供舒适的生活环境。

一、水利工程施工的水土流失特点

（一）水土保持概念

水土保持指的是针对人为或者自然因素所导致出现水土流失的情况，利用相应预防措施进行治理，比如蓄水保土耕作、工程措施与生物措施。水土保持能够对水土资源进行保护，实现水土资源的改良和综合使用，通过降低干旱、洪水、风沙等自然灾害发生率，保护水土资源，使经济、社会与生态等效益得到提高。

（二）水利工程施工水土流失特点

1.破坏强度大。部分大型水利建设项目的线状水利工程路线比较长，比如输水工程与灌溉工程，短则几十公里，长则上百、上千公里，在施工过程中对地表造成了严重的破坏，还会损害到部分性能良好的土壤，并且有可能是永久性的损失，无法修复，部分主要植被也会由于土壤被破坏而消失。

2.时间集中性强。水利工程指的是施工前、施工过程中与投入运行的阶段，在所有阶段中都会导致水土流失情况的出现。通过多年施工经验，在水利工程施工的过程中会导致水土流失情况的出现。在工程施工过程中，建筑物施工、开挖排水沟、机械作业的开挖面比较分散，并且扰动范围比较广，严重破坏了原地貌，使地表土层抗蚀能力降低，并且使植被与地表土的生态平衡造成了破坏，从而导致出现水土流失[1]。

3.潜在性。在建设水利工程施工过程中，部分会渗透到地面下破坏，长时间的侵蚀会导致出现水土流失，所以其也存在潜在性。另外，无法对水土流失潜在性进行预测，不仅会危害到生态环境，还会提高控制与预防工作难度。

4.水土流失区域植被无法恢复。水利水电工程所导致出现水土流失区域植被的恢复缓慢，而且生态系统无法以自身功能使植被得到恢复，导致此种情况的主要因素包括：其一，土壤流失。在工程建设过程中，会挖掘原本的土层，并且对土层造成破坏，导致植物失去生长的环境；其二，改变土壤含水量。在运行水利水电系统过程中，坝体上游土壤含水量提高，从而使山地原本土壤含水体系受到不可逆的破坏，植被也无法使土壤体系得到满足，会降低坝体下游含水量，对植被系统造成破坏；其三，动物缺失。在植物种类和动物种类生长中，建设水利水电工程会破坏到当地动物种群，使植被恢复速度降低[2]。

二、生态修复的作用

（一）提高水利水电工程的经济效益

在水利工程运行时要维护设备，水土流失会使水流杂质含量不断提高，此杂质会使设备损耗降低，使设备监测维修间隔缩短，从而使经济效益得到降低。其次，水土流失会使库区蓄水量不断降低，尤其对于水电工程来说降低蓄水量会使发电量降低，从而降低工程经济效益。生态修复能够使水土流失发生几率降低，提高库区蓄水量和经济效益。其次，使水流杂质含量降低，从而使设备检修维修成本降低，从而提高经济效益[3]。

（二）工程地区物种的多样性

水土流失会使工程周边森林覆盖率降低，压缩了陆地生物的生存空间，并且降低陆地生物物种的多样性。在植物系统中，陆地生态系统具有反作用，使植被覆盖率提高，生态修复能够进一步的提高陆地生物物种多样性，从而降低水土流失程度。其次，在水利工程实施及运行过程中，会对水下生态系统严重破坏，导致水生生物灭绝。在修复生态过程中通过相应措施对水下环境保护，尽量降低水生生物的栖息地破坏度，提高工程区域中物种的多样性。

（三）自然灾害几率降低

水土流失会导致严重自然灾害，比如泥石流或者山体滑坡，因为水利工程施工与运行会导致水土流失，提高了自然灾害发生几率，导致工程出现严重的安全隐患。生态修复能够通过针对性的措施提高工程周边植被的覆盖率，使水土流失程度降低，从而进一步的降低地质灾害的发生率[4]。

三、水利工程施工的水土流失修复措施

（一）水土流失预测

1.地质地貌情况。本文以甘肃大型水利工程为例，此区域常年平均降水量为181mm，主要集中在5-8月，占据全年降水量50%～70%，集中降水促进了水土流失。此项水利工程全长2 500m，伴渠公路长度2 500m，在施工过程中要开挖大量弃方量，会导致土壤流失，全线总弃方量为41万m3，假如没有有效处理废弃物，就会导致土壤流失的情况出现。因为深挖路段挖方量比较大，土石方的剩余会由于地形或者运输等限制导致无法运输到其他的填方段中，那么就要就将其作为弃渣进行处理，久而久之造成土壤流失。此工程都是进行泥土混合物、风化岩类、岩石碎块等开挖，不能够作为植土使用。弃土场属于土壤流失主要的源区，土壤流失的主要原因就是选择场地和缺少弃土场防护措施的问题，导致土壤流失情况出现。

2.水土流失预测。建设与运行过程中的扰动地表新增水土流失量预测的公式为：

其中Ws指的是一年增加的流失量，P2指的是原生地貌破坏之后的侵蚀模数，P1是指原生地貌的侵蚀模数，F是指扰动原地貌的面积，N是指水土流失预测的时间。

3.确定水土流失背景值。将甘肃水土保持规划作为基础，表示项目工程区为轻度侵蚀区，在施工之前存在土壤侵蚀模数，以相应的划分分区表示土壤侵蚀模数的范围，和项目区现状地貌、植被与土壤等自然因素相互结合，咨询专家表示侵蚀模数P1为1 500 t/km2×a。

4.扰动后施工期土壤侵蚀模数。通过项目建设区施工特点，破坏项目区原生地貌与部分的地表植，提高了人为导致水土流失量，工程扰动后的土壤侵蚀模数要比原本的增加了3倍到5倍，和工程区自然环境条件与水土流失加剧的程度相互结合，地表破坏之后的土壤侵蚀模数P2为5 000 t/km2×a。

5.确定扰动地表面积。主体工程全长2 500m，扰动地表面积20 000m2，伴渠公路2 500m，去料场通过实际测量为7 500m2，弃渣场区为11 000m2，生活区为1 200m2。

（二）修复措施

我国水利工程保持建设的重点为工程措施，措施布设要使主体工程需求得到满足，对于不稳定堆体、边坡、场地等扰动区使用工程治理，无法有效落实水土资源保护与生态措施，防治模式无法满足我国生态环境建设需求。基于生态修复理论，水利工程水土保持生态修复大部分都是使用重视改良、转变观念、注重保护与合理配置等结构[5]。

1.表层种植土的保护。土壤为生态修复措施主要资源，土壤资源质量、数量和生态修复效果具有密切关系。在水利工程“三通一平”等工程施工的过程中，表层种植土一般都是开挖弃渣堆到渣场，或者回填掩埋，因为回填和开挖等施工导致的不可逆转，在后期迹地生态修复植被重建过程中，短暂表层种植土为主要的制约因素，对植物措施实施质量造成直接影响，是否实施都是问题。所以，就要实施表层种植土收集存储，此为水利工程开展水土保持生态修复的基础。在主体工程施工前要区分原本种植土和杂填土，运弃杂填土之后留下原本种植土，以此为后期绿化工程打下基础。

2.降低生态植被破坏。在水利工程施工过程中要使现有生态植被破坏降低，生态修复途径能够有效维护生态系统。水利工程施工的扰动面比较大，原地表植被扰动破坏之后就会失去生态功能，施工裸露地代替，不仅会导致水土流失，还会提高植被重建难度。水利工程施工过程中要避开植被良好区，对施工占地进行控制，使场地重复使用效率得到提高[6]。

3.做好施工过程中的水土流失防治。施工为水利工程建设过程中的水土保持工作重点，所以就要做好水土流失防治工作，要求施工人员在施工过程中做好此方面工作。一般，施工人员在水利工程施工中，要实现相应区域的开挖。但是，在进行开挖，并且完成相应工作后，如果能够对区域及时处理，利用工程技术与生物技术安排弃渣，避免区域出现不合理堆积情况，避免水土流失。另外，施工工作人员在施工过程中要在没有施工区域开展水土保持工作，利用种植植被固定水土，避免水土流失，促进水土流失的防治，能够避免其他阶段施工过程中土体大范围的生态失衡，实现环境保护。

4.加强管理。及时的监测水利工程修建过程中导致的水土流失情况，对实际水土流失情况进行分析，创建水土保持监理机制，使相关人员专业能力与意识得到提高，并且对水土保持监理评价机制进行完善，不仅要保证水土流失质量，还要重视水土流失问题。可以设置专业、专职水土保持监理人员，要求实现投资控制、进度控制与质量控制。监理人员针对施工单位中的施工行为与具体水土保持工作提供技术支持与严格监督管理，对操作行为进行规范，促进水土保持工作。另外，还可以使用生态环境影响项目检测与监测机制，在施工方面开展有效生态管理，及时跟踪水利建设与评价[7]。

5.工程和生物措施结合。水利施工过程中预防水土流失，重视设计和施工、竣工之后的工作，设计过程中要平衡挖填方，使砂、土与石料的使用率得到提高，降低弃渣量。在施工过程中，降低植被与地貌破坏，工程竣工之后做好护坡造林与种草。

首先，开挖面的防护。可以使用喷播植草或者浆砌石网格植草等方法，并且开挖排水沟，降低坡面冲刷；针对稳定性比较差并且土体松散的陡坡与边坡，可以使用下部浆砌石护砌和上部植草方法，或者使用下部客土喷播植草，将美化效果得到提高。上部使用低边坡防护措施，并且边坡顶部根据开挖线外设置截流沟，避免径流导致出现冲刷。

其次，弃渣场与弃土场的防护。平整坡堤并且及时使用坡面防护措施，平整取土平台，客土覆盖，之后造林种草，四周设置排水系统，将山坡雨水截排。在弃渣场防护过程中，要使用坡面整治工程。坡脚设浆砌石挡土墙；坡面平整之后设置排水沟，为了避免坡面冲刷；坡面裸露的部分植草并且种植灌木。要求弃渣场平台平整，种植风景树或者乔木林，林间种草，从而使树木快速的覆盖地表，将防护作用充分的发挥出来。

最后，临时工程防护。在使用临时施工道路过程中要使防护得到加强，在工程竣工之后继续使用，根据需求对排水系统进行完善，在开挖或者填筑坡面喷播植草。如果需要废弃，要植树绿化，对排水设施完善[8]。

综上所述，防治水土流失为长期并且艰巨的任务，水利工程与其他开发建设项目一样，要将开发建设与生态环境保护相互结合，这就要求水行政主管部门通过法制方面加强依法防治水土流失宣传教育，通过技术严格把控质量关，给予管理使监督执法与业务培训的工作得到加强。以此，才能够有效抑制水利工程建设过程中的人为导致的水土流失。