水土保持生态修复水利工程论文

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1水利工程中水土流失的特点

水利工程是一项浩大的土木工程，工程建设涉及道路修建、场地平整、取土采料、大坝基础、岸坡开挖、弃土弃渣堆放、移民安置等项目。具有土石方量巨大、占地范围较广、施工周期较长、弃渣量多、点线布置等特点。例如北京市永定河生态治理工程，河段治理长度M.2km,土方开挖455.6万m3，回填种植土148万m3，绿化面积278万m2，整个工程区域面积达608hm2,充分体现了上述水利工程的各项特点。因此，在土石方量巨大，施工范围广的情况下，水土流失在水利工程中变得不可避免，且具有以下几个特点：

1.1水土流失以点状、线状分布

水利工程场内外的施工道路线路长，道路布设多沿江河两岸布置，施工中土石方易滚落至下游，占压植被，甚至滚落入河，破坏沿线植被，形成裸露边坡，造成水土流失。同时，大坝、料场、渣场及生产生活等设施呈点状布设，大坝坝基、岸坡开挖、场地平整、料场开采、弃渣堆弃均将扰动原地貌，破坏占压植被，形成裸露面,引发水土流失。

1.2破坏占压植被,经扰动后增加植被恢复难度

水利工程占用林草地大,工程占地不仅破坏了原有植被，而且改变了其利用现状，而且水利工程中有大量的永久占地，永久占地被硬化或建筑物占压，难以恢复植被，使原有水土保持功能损失。同时，经施工扰动后的地表被压实，且多为土石混合，使土壤肥力下降，增加植被恢复难度。

1.3土石方量大、弃渣多,人为水土流失严重

水利工程的特点决定了工程本身会产生大量的土石方挖运。例如北京市通州区运潮减河治理工程,其土方开挖量为303.54万m3，土方回填量为28.42万m3，弃渣量为123.73万m3。大量的土石方挖填、堆弃不仅形成裸露面，为水土流失创造条件，而且松散堆猹体成为人为水土流失的重要源头。

1.4工程项目多，水土流失形式多样

水利工程项目涉及道路、场地平整、土方开挖回填等众多施工项目，因工程施工可能引发的水土流失形式多样，主要表现为由水力和重力作用引发的滅蚀、面蚀、沟蚀、山洪侵蚀、崩塌、滑坡，甚至可能引发石洪、泥流。

1.5水土流失重点时段为施工前期

水利工程在“三通一平”等工程施工期为土石方挖填的高峰期，在项目施工的同时，水土保持措施尚未实施或未完全发挥固土保水的功能，地表面裸露，是水土流失的重点时段。

2水利工程水土保持生态修复的几项技术

我国水利工程水土保持建设主要以工程措施为主，措施布设先是满足主体工程的要求，对不稳定边坡、堆体、场地等扰动区多采用工程治理，导致水土资源保护、生态措施没有得到有效落实，防治模式难以满足我国生态环境建设形成的要求。按照生态修复理论，水利工程水土保持生态修复应注重保护、转变观念、重视改良、合理配置重建结构。下面通过北京市永定河生态治理工程这一案例，分析几种主要的生态修复方法和措施：

2.1保护表层种植土，确保生态修复植物重建旳土壤资源

土壤是生态修复措施必不可少的重要资源,土壤资源的数量、质量同生态修复的效果密切相关。在水利工程“三通一平”等工程施工时,表层种植土往往同开挖弃渣堆至渣场，或被回填掩埋，因开挖、回填施工具有不可逆转性，在后期迹地生态修复植被重建时，短缺的表层种植土成为重要制约因素，直接影响到植物措施实施的质量,甚至能否实施也是个问题。因此，开展表层种植土收集储存是水利工程实施水土保持生态修复的重要前提。永定河是北京的母亲河，历史悠久，河道经过长时间逐渐形成了许多大大小小的沙坑，由于坑壁陡峭，大部分卵砾石裸露地表，部分地段分布有杂填土，因此，在河道主体工程施工之前，特别区分了杂填土和原有种植土，将杂填土运弃后，留下了原有种植土，为后期绿化工程做好了准备。

2.2减少生态植被的破坏,维护其原有生态系统

在水利工程施工中,减少对现有生态植被的破坏，维护其有生态系统是最有效的生态修复途径。水利工程施工扰动面大,原地表植被被扰动破坏后，将散失其生态功能，被施工裸露地所取代，不仅造成水土流失，而且增加植被重建难度。水利工程施工虽然在征地红线范围内进行，但并非红线范围内可以随意进行施工扰动。施工中应避开植被良好区，控制施工占地，提高场地重复利用效率》在永定河河道治理过程中，由于工程的三家店水库段属于植被良好的地段，为了避开施工临时占地对现有植被的破坏，于是将施工临时占地往下游移动了800m，同时对土方开挖回填重新平衡，避免因施工临时占地位置变化造成工程投资的增加。

2.3转变治理模式观念,采用新型生态修复技术

裸露边坡遍布水利工程施工现场，根据所处位置和其重要性多采用喷锚等工程措施防护，此类工程措施虽然保证边坡的永久稳定，但改变了土地利用类型，降水难以渗人，隔离了原边坡的水汽微循环系统，生态系统难以自我恢复。随着科学技术的发展，喷混凝土、植生槽等新型技术巳成为开发建设项目生态修复的主要技术方法，并取得良好的效果。永定河河道生态治理采用了新型的护岸材料，主要以连柴柳枝与各种柔性护岸相互结合，柳枝可用作护岸中的栅栏、筑堤的材料，也可以当作附生海苔的材料使用，这些枝条也被称作“柳木"或“枝柴”，可形成连柴栅栏植物护岸的形式。加工连柴栅栏需要长度约为1.5?3.0m、直径10?25mm的枝条，并需要应用活木桩(长度约为0.8m)、死木桩(长度约为0.7?0.9m)和粗麻绳若干(直径5?30mm)对连柴栅栏进行锚固。这种新型的生态护岸，可促进地表水和地下水的交换，滞洪补枯、调节水位，恢复河中动植物的生长，利用动植物自身的功能净化水体。这种护岸既能稳定河床，又能种植芦苇、菖蒲、鸢尾等高等级的水生植物和水柳等根系较为发达的树种等水边植物，形成自然的水陆过渡带，使河岸趋于自然形态,从而更好地形成河流生物链，同时，水边植物可以削减波浪对河道冲刷影响。

2.4综合恢复，重视土壤改良和植物配置

在传统的水利工程水土保持建设中，人工植物措施类型和植物物种单一，缺乏多样性,同时,土地经施工扰动后，土壤板结,肥力降低，有机质减少，直接恢复植被将影响其生长效果，以至植被恢复后生态效益低下，易退化。如在水利工程网格梁植草护坡施工时，在网格梁完成施工后，未经土壤改良便散播单一草籽，其边坡生态效果极差。因此，实际施工中，应在网格梁内先进行除杂整治，然后覆盖种植土30?40cm,选择狗牙根、紫花苜蓿、三角梅、黄花槐等进行草、灌配置，效果会非常好。要注意的是，在植被重建前，应对施工迹地进行除杂清理，所有植物根系、种籽需建植在肥沃的种植土上，以保证植物生长效果。

2.5用于水利工程生态修复的植物物种

在水利工程水土保持生态修复植物物种的选择上，应遵循以下原则：植物物种应适合项目区的自然环境，同当地物种不互克；耐贫瘠、耐干旱、抗逆；速生、管理粗放，应优先考虑能固氮的物种；生态效益明显，兼具景观观赏性;在不同区域的建植时，应考虑植物根系对工程的影响。永定河河道生态治理工程的植物景观设计理念是形成以溪流湿地为主的生态景观带，故此在地被植物材质的选择上，主要选择了适合沙质土壤条件的地被植物，如紫花地丁、二月兰、麦冬等，这些地被具有耐瘠薄、生命力强等多种特点，便于后斯粗放式的养护管理。在植物材质的应用上，以混播为主，打造大色块的大地景观效果，形成单一色调，多种材质。同时，将河道根据三年一遇洪水线划分成多个区域，根据植物的特点合理布置，力求体现自然生态的设计理念。护坡覆土较厚,土壤条件干燥，故此以各种旱生草本组合搭配灌木，形成大面积单一色块的地被植物效果。三年一遇洪水线以上覆土相对较厚，且离水面有一定的距离,相对来说比较干旱，故此种植主要以灌乔为主。乔灌下较阴处，种植耐阴的单一品种，如麦冬、二月兰、白三叶等。在阳光充足的地方种植各种旱生草本组合，形成缀花草坪。三年一遇洪水线以内土壤条件比较湿润，种植以各种湿生组合为主,局部种植单一开花植物品种，如马蔺、鸢尾、花叶芒等。湿生组合以开红花植物为主，主要为红蓼、红花酔架草、沼生柳叶菜按2:1:1的比例混播。湖岸线高程1.5m内搭配多种挺水及浮水植物，丰富水面景观,形成了门城湖、莲石湖、宛平湖、晓月湖等几个重要湖面景观。主要的植物品种有荷花、荇菜、再力花、梭鱼草、凤眼莲等。

3结论及建议

水利工程水土保持生态修复已被参建各方所重视，打造绿色水利工程已成为水利人的奋斗目标，水利工程水土保持生态修复也取得了较好的成绩。但在水土保持生态修复中，主要存在以下几个方面的问题:大坝两岸边坡喷错支护范围偏大，限制了生态修复措施的实施；不注重对表层种植土的保护，影响后期植被生长质量和效果；植物物种单一，易退化;植物措施建植后再次破坏严重；石质堆渣场防护仍为浆砌石挡墙加砌石护面的模式，需进一步改进。针对水利工程水土保持生态修复存在的上述问题，提出以下建议：在工程设计施工时，在保证边坡稳定的前提下，应减少边坡的开挖范围；对稳定的开挖边坡可采用喷混植生态恢复边坡植被；经工程支护的边坡应预留植生槽、生态笼砖等复绿技术的设置空间；在水土保持设计、施工布置时应规划表土堆存场，招标文件中应明确施工单位表土保护责任，建议表土收集储存施工单独委托单位承担；根据项目所在地气候条件’选择多种优势乡土植物物种作为植物重建物种，植物配置应为乔、灌、草；施工迹地植物措施建植后应建立管护制度，减少施工及人员对植被的干扰和破坏；转变渣场的防护形式，对经沉降、削坡稳定的渣体可采用生态袋进行护脚防护和坡面保护，渣体顶面覆土后按乔、灌、草配置林草措施。

作者：刘自琳 王春柏 王可 单位：北京市水利规划设计研究院 北京市南水北调工程建设委员会办公室