基于生态修复理念的取土场水土流失分析与治理对策研究

夏敦宁，葛 波，陈莉莎，殷承启，王玉红，郭晓峰

(1.南京市公共工程建设中心，江苏 南京 211800； 2.华设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210037)

取土场为城市快速发展提供了大量的土石方，但是土石方的大量开采也导致了取土场存在严重的生态安全问题，尤以水土流失最为突出。常见的取土方式主要有岗地取土、切坡取土和沟边取土[1]，这三种取土方式直接造成了土壤地表裸露，并形成高陡边坡，存在极大的安全隐患，在降雨冲刷下，造成严重的水土流失。但是在现今取土场治理当中，存在着场地治理设计深度不足、治理措施杂乱随意、场地恢复缺乏科学标准等问题[2]，而随着生态文明建设的推进，取土场的综合治理成为重中之重[3]，如何科学、合理、生态地治理好废弃取土场成为急需解决的问题。巢湖开发区位于安徽省合肥市东南方向，巢湖北岸，是区域经济发展重要增长极，而区域内取土场的存在，直接威胁着开发区生态可持续发展[4]，因此本研究以巢湖开发区内的3处取土场为例，结合生态恢复理念，提出切实可行的治理方案，为区域水土流失治理提供参考。

1 研究区概况

巢湖经济开发区于1995年经安徽省人民政府批准设立，是2004年经国务院核准保留的规模较大的省级开发区，安徽省投资环境十佳开发区。目前全区管辖面积58 km2，其中工业总体规划面积20 km2、温泉养生度假区10 km2、高铁站区5 km2等，近期规划扩至100 km2。巢湖经济开发区地处江淮丘陵以南，江淮分水岭横贯东西，形成较低缓的鱼背状地带。区内丘陵起伏，海拔5.8～595 m。开发区属中纬度地区，冬冷夏热，春秋温和。土壤以黄棕壤、水稻土为主，约占全部土壤的85%，其余为石灰土、紫色土和砂黑土。境内土壤一般中性偏酸，较适宜各种植物生长。植被类型以落叶阔叶树种为主，并含有少量北亚热带落叶与常绿阔叶混交林。根据研究区内水土流失情况，选取了公路取土场、切坡取土场和岗地取土场作为典型取土场进行分析，从现状分析和措施布设两个角度结合生态理念进行综合分析。

2 现场调查分析

2.1 岗地取土场

在岗地取土场设置调查点位，该调查点因原工程施工对原地貌结构大肆破坏，留下挖损地约1.38万m2，地势起伏较大，裂隙发达，地表裸露程度约为98%，场地内存有大量已发生崩落的松散碎石，以坡脚处最为严重，部分岩石下部悬空，成为坡面浮石，发生崩塌的可能性较大(图1)。

图1 岗地取土场现状

为充分了解该调查点水土流失情况，分别在坡上、坡中和坡脚三个位置取土样并测量其干质量、湿质量、容重及含水量，测量结果见表1。

表1 土样调查结果

分析可知，坡脚挖损地由于积水蓄水，含水率相对较高。该调查点平均容重为1.496 g/cm3，表明土壤中矿物质含量较多，结构偏差。根据地形地貌、水土流失程度，将该调查点划分为边坡防治区和挖损地防治区两个区域，分别对其进行分析、防护及治理。

(1)边坡防治区。经过现场调查与测量，该防治区占地5 650 m2，边坡长约220 m，总体坡度较大，坡顶的坡度达75°～85°，坡底由于上方岩土崩落，形成相对较缓坡面，坡度为45°～60°。调查点边坡两端高差小，为5～6 m，中间高差大，为11～13 m。边坡防治区的表层土壤和植被遭大面积破坏，土壤与岩石几乎全部裸露，裂隙发达，部分岩石下部悬空，存在崩塌和滑坡危险。坡脚处存在大量已发生崩落的土壤和松散碎石，易水蚀风化，稳定性较差(图2)。

图2 边坡防治区现状

该防治区土层较厚，同时所在地区降雨条件较好，确定其植被自然恢复年限为1～3 a，但由于坡面坡度>35°，水力侵蚀危险程度等级取重度。结合调查点的土层厚度与可能的年侵蚀厚度，算得其抗蚀年限为50～80 a，水力侵蚀危险程度等级取中度。水力侵蚀危险程度等级取两种划分标准中的较高值，该调查点的水土流失危险程度取重度。

(2)挖损地防治区。挖损地防治区占地8 150 m2，受施工开挖和扰动影响，土壤结构被严重破坏，无植被覆盖。场地内起伏较大，并形成多个坑洼地，降雨后积水(图3)。该防治区土层相对边坡防治区较薄，且含有大量石块，但其土层也可满足草灌植物生长，同时区内降雨条件较好，确定其植被自然恢复年限为1～3 a，水力侵蚀危险程度等级取轻度。结合调查点的土层厚度与可能的年侵蚀厚度，算得其抗蚀年限为20～50 a，水力侵蚀危险程度等级取中度。水力侵蚀危险程度等级取两种划分标准中的较

图3 挖损地防治区现状

高值，该调查点的水土流失危险程度取中度。

2.2 公路取土场

该调查点是工程取土后形成的废弃取土场，地面完全破坏，地表裸露程度约87%，容易引发水土流失。土样测定发现该区域平均容重为1.307 g/cm3，表明土壤中矿物质含量较少，含有较多有机质，土壤结构良好。调查点边坡长约350 m，总体坡度较大，平均坡度约为37.8°，整体高差不大，为2～3 m。

边坡区域土层较厚，同时所在地区降雨条件较好，确定其植被自然恢复年限为1～3 a，但由于坡面坡度>35°，水力侵蚀危险程度等级取重度；结合调查点的土层厚度与可能的年侵蚀厚度，算得其抗蚀年限为50～80 a，水力侵蚀危险程度等级取中度。水力侵蚀危险程度等级取两种划分标准中的较高值，该调查点的水土流失危险程度取重度。

坡脚位置由于大量取土，表层土壤与地表植被遭受严重破坏，仅含有部分草本、灌木和小乔木，土壤裸露程度约83%。场地内部分区域含有大量碎石，存在多个坑洼地，降雨后积水(图4)。多处地形起伏较大，坡度为25°～35°，水力侵蚀危险程度等级取中度。结合调查点的土层厚度与可能的年侵蚀厚度，算得其抗蚀年限为20～50 a，水力侵蚀危险程度等级取中度。水力侵蚀危险程度等级取两种划分标准中的较高值，该调查点的水土流失危险程度取中度。

图4 公路取土场现状

2.3 切坡取土场

切坡取土场位于汤山以南，龙泉路以北，占地面积1.89万m2，主要由采石后留下的一面峭壁与采空区的场地组成，露天挖采产生大面积的挖损地，导致大面积的岩石裸露，自然山体的轮廓遭到严重破坏，山体上无拦挡措施，易风化崩落。峭壁长约350 m，占地面积7 760 m2，峭壁坡度70°～90°，植被覆盖度仅约3%。峭壁上无任何拦挡、排水措施，坡地已有大量崩落岩石，坡面存在大量悬空浮石，易受风化、重力或雨水冲刷等作用，形成坍塌、滑坡等现象(图5)。

图5 切坡取土场现状

根据现场调查，结合调查点的土层厚度与可能的年侵蚀厚度，算得其抗蚀年限小于35 a，水力侵蚀危险程度等级取极度。该地区降雨条件较好，但调查点几乎无土层覆盖，植被难以恢复，峭壁坡度>35°，侵蚀类型主要为水力侵蚀和重力侵蚀，侵蚀危险程度等级取极度。由于两者侵蚀危险程度等级相同，故该调查点的水土流失危险程度取极度。

3 修复理念与修复方案

3.1 修复理念

(1)科学修复、因地制宜。因地制宜，积极采用治理新工艺，重建区域稳定的生态系统和生态修复能力[5]。

(2)综合治理、功能优先。坚持综合治理，工程措施与植物措施相结合，按照近自然施工方法，采用多重治理手段，充分发挥植被自然恢复能力。

(3)生态为主、兼顾景观。在保持水土的基础上，妥善处理好自然景观的过度，简单复绿，合理留景，适度造景[6]，达到与周围环境协调、自然，做到环境与资源、经济与生态的互促共进[7]。

3.2 修复方案

对取土场进行生态修复时，首先对取土造成的陡峭边坡进行削坡处理，消除地质灾害隐患，其次配套以完善的护坡工程，并进行土地整治和排水工程，唯有多措施综合实施[7]，才能有效防治水土流失。

(1)岗地取土场。该区域的水土流失危险程度为重度，首先对其边坡进行削坡，修建截排水工程，进而恢复绿化。①削坡减载。对边坡进行削坡，使其趋于平缓，减少重力侵蚀，促进植物的生根发育，从而降低水土流失。②排水工程。为防止坡顶汇水对坡面冲刷，在坡顶部布设截排水沟，排水沟走向依地势自然开挖，排水方向由西南至东北。③生态复绿。对已放缓的边坡进行绿化，以固持土壤，植被以草本和灌木为主，推荐使用高羊茅、狗牙根、多年生黑麦草、马棘、冬青等，也可采用植生毯、生态袋等防护措施。

(2)公路取土场。公路取土场最严重的问题在于地表裸露、土层松软，发生降雨时极易发生水土流失，因此该区域的治理重点在于如何快速恢复地表覆盖，增强地表抗冲抗蚀性。①绿化。对边坡稍作平整后进行绿化，以草灌为主，推荐使用高羊茅、狗牙根、多年生黑麦草、马棘、冬青等品种。在进行生态复绿时，主要采用植生毯、生态袋等防护措施，确保绿化效果。②场地平整。坑洼不平的地表也是该区域形成严重水土流失的重要原因，因此进行场地平整，可有效减少水土流失。

(3)切坡取土场。该区域的水土流失危险程度为极度，峭壁坡面岩石易崩落，考虑进行人工清理坡面碎石、浮石和松动层，修筑排水工程，同时进行喷播，恢复绿化。①分级削坡。通过分级削坡，构建三维植被防护体系，缩短边坡长度，改变植被立地条件[8]，同时在削坡的坡脚布置生态袋防护，内置植物种。坡面上横向布设生态棒和绿化藤架。②坡面清理。对坡面进行全面清理修整，保证坡面及施工安全。③生态复绿。对削坡、清理后的峭壁进行恢复绿化，以有效遏制岩石风化，保持水土，降低灾害风险。绿化采用喷播方式，利用特制喷射机将草种、保水剂等有机基材喷射到坡面上，有机基材在压力的作用下与坡面紧密结合，形成一层可供植物生长发育的基质层，有利于植物生长，同时可种植攀缘植物，以恢复绿化。④坡顶排水。为防止坡顶汇水对坡面的冲刷，在坡顶部布设截排水沟，排水沟依地势自然开挖，水流沿山体排向两侧。

4 结 语

选取三种典型的取土场类型，通过对取土场现状和存在的问题进行综合分析，评估了取土场水土流失危险程度。在此基础上，结合生态修复理念，在传统的分级削坡、边坡防护的修复方案基础上，增加了景观绿化、排水工程、土地整治等修复措施，积极引进了生态棒、生态袋等治理方法，形成了生态、绿色与高效的治理体系，可为其他相似取土场的防治提供借鉴。