線性工程水土流失特征及防治技術(shù)

殷樹強　鄭文嬌　王敏

［關(guān)鍵詞］ 線性工程；水土流失；防治技術(shù)；監(jiān)測技術(shù)

［摘 要］ 線性工程具有線路跨度大、沿線地質(zhì)地貌復(fù)雜、挖填土石方量大等特點，施工過程中會破壞當(dāng)?shù)卦械牡孛残螒B(tài)，產(chǎn)生的水土流失危害較大。梳理線性工程水土流失特征及其防治技術(shù)，對優(yōu)化水土保持措施配置、有效防治水土流失具有重要意義。基于文獻調(diào)研工作，總結(jié)了不同類型線性工程水土流失特點，評價了不同水土流失防治工程、植物措施技術(shù)和水土保持監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)缺點及適用范圍，以期為有效防治和科學(xué)監(jiān)測線性工程水土流失提供參考。

［中圖分類號］ S157［文獻標(biāo)識碼］ C［文章編號］ 1000－0941（2023）09－0025－05

線性工程是指項目呈線狀分布、里程數(shù)較大的生產(chǎn)建設(shè)項目，主要包括公路、鐵路、輸變電線路、輸氣（油）管道工程等，關(guān)系到國家經(jīng)濟發(fā)展和人民群眾生產(chǎn)生活。據(jù)統(tǒng)計，截至2021年底，全國電網(wǎng)220 kV及以上輸電線路回路長達84.3萬km，建成油氣長輸管道累計長達15萬km，公路總里程達528萬km，鐵路營業(yè)里程突破15萬km（其中高鐵營業(yè)里程超過4萬km）。隨著交通強國等戰(zhàn)略的推進，線性工程建設(shè)投資規(guī)模仍將保持高位運行，線性生產(chǎn)建設(shè)活動仍將大規(guī)模開展。

線性工程網(wǎng)絡(luò)的迅速延伸，筑成了國民經(jīng)濟發(fā)展的基石，但同時也給生態(tài)環(huán)境帶來了負面效應(yīng)。與水利水電工程、采礦工程等集中布局、跨度小且分布呈點狀的生產(chǎn)建設(shè)項目相比，線性工程具有線路跨度大、沿線地質(zhì)地貌復(fù)雜、挖填土石方量大等特點，建設(shè)過程中破壞當(dāng)?shù)卦械牡孛残螒B(tài)和自然水文系統(tǒng)，擾亂土壤結(jié)構(gòu)，破壞植被，削弱生態(tài)系統(tǒng)的水土保持功能，加劇水土流失危害[1-2]。線性工程建設(shè)造成的人為新增水土流失尤為嚴重，據(jù)測算，修建單位里程鐵路造成的水土流失達5 173 t/km，公路、堤防、輸氣（油）管道分別約為1 535、847、355 t/km；輸變電工程擾動面積小，造成的水土流失相對較小，約為43 t/km[3]。尤其是近20 a來，我國大力發(fā)展高速鐵路建設(shè)，因其參建單位多、施工周期長、施工組織要求高、影響范圍廣，故已成為生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失防治的重中之重?？偨Y(jié)不同類型線性工程的水土流失特征及其防治技術(shù)和水土保持監(jiān)測技術(shù)，對有效防治和科學(xué)監(jiān)測線性工程水土流失具有重要作用。

1 線性工程水土流失特征

線性工程建設(shè)擾動面積大，影響范圍廣，往往跨越多個地質(zhì)地貌類型區(qū)，各區(qū)域侵蝕環(huán)境不同，加上不同施工階段的建造主體不同、施工工藝復(fù)雜多樣，可能形成多種侵蝕類型。同時，線性工程侵蝕強度具有階段性，隨著工程建設(shè)的推進，線性工程造成的地表擾動和侵蝕強度逐步減輕。各類線性工程施工期水土流失強度均大于自然恢復(fù)期。施工期路基或基坑開挖、土石方開挖回填、棄渣臨時堆放等活動極易產(chǎn)生水土流失；到了自然恢復(fù)期各項工程已完工，部分項目區(qū)地面已硬化，擾動區(qū)域逐漸被建筑物覆蓋或已實施綠化等，水土流失強度迅速降低。

線性工程可根據(jù)工程布局、施工工藝、地表擾動類型等分為不同水土流失防治分區(qū)，各防治分區(qū)水土流失特點和強度存在差異。通過文獻調(diào)研，梳理了公路[4]、輸變電線路[5]、鐵路[6]、管道[7]、堤防[8]5類線性工程的水土流失特征，見表1。公路工程的水土流失主要源于路基開挖和回填形成的縱深較大的溝壑和場地平整形成的裸露地表，尤其路基工程區(qū)是水土流失重點區(qū)域；輸變電線路工程的水土流失主要源于挖方段高陡邊坡的滑坡、崩塌和填方段的沉陷、瀉溜，施工便道是其水土流失重點區(qū)域；鐵路工程的水土流失重點區(qū)域是路基工程區(qū)和棄渣場區(qū)，大量堆積的棄渣極易產(chǎn)生水土流失；管道工程的水土流失重點區(qū)域是管道作業(yè)帶區(qū)，大量堆土在管道兩側(cè)，在雨水沖刷下極易產(chǎn)生水土流失；堤防工程的水土流失主要來源于臨時堆積的棄土棄渣，且受到較強的水力、風(fēng)力影響。針對不同類型線性工程的重點水土流失區(qū)域和水土流失特征，制定相應(yīng)的水土流失防治措施體系，才能科學(xué)有效控制水土流失。

2 線性工程水土流失防治技術(shù)

2.1 工程措施

線性工程水土流失防治的核心是理水保土，恢復(fù)項目區(qū)破損的地貌至穩(wěn)固狀態(tài)，而工程措施是維持項目區(qū)地貌穩(wěn)定的關(guān)鍵[9]。表2總結(jié)了線性工程常用的水土流失防治工程措施，評價了其技術(shù)特點，并提出了適用范圍。早期采用的工程措施，如護面墻、漿砌片石、錨桿、噴漿等，水土流失防治效果顯著，但因采用的防護材料耐久性差，時間久后強度下降嚴重，影響防護效果，因此在此基礎(chǔ)上設(shè)計了抗滑樁防治技術(shù)、雷諾護坡技術(shù)等防護性能更強的技術(shù)。針對在降水強度大、巖土易風(fēng)化的地區(qū)很難保證工程材料與邊坡巖體的兼容性，SNS柔性防護技術(shù)因具有主動防治系統(tǒng)和被動防治系統(tǒng)雙重穩(wěn)固的優(yōu)勢，而在線性工程水土流失防治中得到了廣泛應(yīng)用[10]。

表土剝離和利用技術(shù)主要包括條帶表土外移剝離法和分層平移表土剝離法。施工準(zhǔn)備階段剝離并妥善保存表土，項目建成后對土地進行回覆平整，可減少適宜植被生長發(fā)育的土壤資源的流失，為植被恢復(fù)提供適宜的條件。棄渣場和路基邊坡通常采用渣土攔擋，防止棄渣溜坡產(chǎn)生水土流失，主要包括擋土墻和擋土壩。截排水工程對土質(zhì)邊坡和路基的水土流失防治十分重要，施工過程中，坡面徑流下泄?jié)B透至路基，影響路基的穩(wěn)定性，而截水工程和排水工程能夠及時引導(dǎo)徑流方向；同時，對截水溝、排水溝等溝渠進行不定期加固，進一步控制了線性工程沿線邊坡與路基的水土流失。

2.2 植物措施

植物措施通過增加邊坡、裸露地表的植被覆蓋度，促進土壤水分入滲，減少項目區(qū)徑流量和產(chǎn)沙量來控制水土流失，可以在防治水土流失的同時起到提升景觀效果的作用，彌補工程措施無法協(xié)調(diào)周邊景觀環(huán)境的不足。表3總結(jié)了線性工程常用的植物措施，評價了其技術(shù)特點，并提出了適用范圍。早期線性工程采用撒播草種、鋪草皮、框架植草等相對簡易的植物措施對邊坡進行治理，工藝粗放，未形成技術(shù)體系。液壓噴播植草技術(shù)的引進，實現(xiàn)了從人工作業(yè)到機械化施工的轉(zhuǎn)變，提高了施工效率。在此基礎(chǔ)上研發(fā)了土工材料植草技術(shù)，利用土工材料制作框架，在框架內(nèi)噴播植草，充分發(fā)揮了植物措施與工程措施相結(jié)合的優(yōu)勢，既能增強護坡能力，又能培育與周邊自然環(huán)境相協(xié)調(diào)的植被，如土工格室植草、加筋固土植草、蜂巢式網(wǎng)格植草、漿砌石片骨架植草等?？山到獠牧细街膊菁夹g(shù)，如植被袋、植生帶、植被纖維毯等，進一步利用可降解的無紡布、纖維材料編織袋、植物纖維毯等作為草種的附著材料，具有一定的保水、保溫作用，還能阻止雨水沖刷，提高種子發(fā)芽率和發(fā)芽速度[11]。對于土壤貧瘠的邊坡，通常采用客土噴播技術(shù)，包括客土噴播植草技術(shù)、厚層基材噴播技術(shù)以及適應(yīng)性更好的TBS植被護坡技術(shù)[12]。此外，線性工程建設(shè)活動再塑的地段及其他廢棄場地，可使用原生植被恢復(fù)技術(shù)重建植物群落。植被恢復(fù)方案設(shè)計前，應(yīng)進行立地條件分析評價，隨后從生態(tài)適應(yīng)性、和諧性、抗逆性和自我維持性等方面選擇適合于當(dāng)?shù)厣L的植物種[9]。

3 線性工程水土保持監(jiān)測技術(shù)

科學(xué)準(zhǔn)確的水土保持監(jiān)測可為生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持工作提供依據(jù)，需和工程建設(shè)同步進行。依照《生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測與評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51240—2018），監(jiān)測內(nèi)容主要包括水土流失影響因素、水土流失狀況、水土流失危害、水土保持措施落實情況及防治效果等。線性工程水土保持監(jiān)測工作開展前應(yīng)進行詳細的現(xiàn)場調(diào)查，編制科學(xué)完整的水土保持監(jiān)測方案，選擇合適的監(jiān)測方法，才能獲取完整、準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果。

表4總結(jié)了線性工程常用的水土保持監(jiān)測方法，評價了其技術(shù)優(yōu)點和缺點。傳統(tǒng)水土保持監(jiān)測技術(shù)主要包括徑流小區(qū)法、測釬法、體積測量法，此類技術(shù)操作簡單、成本較低，但數(shù)據(jù)精度較低，自動化水平不高，會出現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果和實際情況偏差較大的情況。隨著新技術(shù)的發(fā)展，三維激光掃描、紅外測距儀測量、相機攝影測量、GPS測量、無人機航測等高新監(jiān)測技術(shù)逐漸應(yīng)用在水土保持監(jiān)測工作中，大幅提高了監(jiān)測效率和監(jiān)測結(jié)果精度，但也存在技術(shù)要求高、成本投入高等問題。

4 建議

通過多年的探索實踐，目前已形成了適用于我國具體情況的線性工程水土流失防治技術(shù)體系和水土保持監(jiān)測技術(shù)，有效控制了施工中產(chǎn)生的水土流失。今后應(yīng)進一步提升水土流失防治技術(shù)，做到工程措施和植物措施的有機結(jié)合，充分發(fā)揮工程措施固定坡面、攔截徑流的作用和植物措施固土蓄水、提升景觀效果的作用，實現(xiàn)防治水土流失、維持生態(tài)系統(tǒng)平衡、提升周邊區(qū)域景觀效益的綜合作用。此外，加強線性工程水土流失監(jiān)測技術(shù)的精準(zhǔn)性和實時性，在水土流失高風(fēng)險位置安裝視頻監(jiān)控等實時監(jiān)測設(shè)備，同時調(diào)整監(jiān)測方法的結(jié)構(gòu)，形成小流域綜合觀測站、流域控制站、坡面徑流場、侵蝕觀測場等實地監(jiān)測和現(xiàn)代化監(jiān)測設(shè)備相結(jié)合，固定監(jiān)測點和區(qū)域巡測相結(jié)合，日常監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測相結(jié)合的監(jiān)測技術(shù)體系。

[參考文獻]

[1] 楊海龍，賀康寧，曹恒，等.開發(fā)建設(shè)項目水土保持課程教學(xué)內(nèi)容與方法的探討[J].中國水土保持，2014（6）：59-61.

[2] 卓慕寧，李定強，鄭煜基.高速公路生態(tài)護坡技術(shù)的水土保持效應(yīng)研究[J].水土保持學(xué)報，2006，20（1）：164-167.

[3] 孫厚才，趙永軍.我國開發(fā)建設(shè)項目水土保持現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國水土保持，2007（1）：50-52.

[4] 黃啟紅.深圳東部過境高速公路工程水土流失預(yù)測及防治措施評價[J].水利科學(xué)與寒區(qū)工程，2022，5（8）：78-82.

[5] 劉卉芳，徐永年，池春青，等.云南省輸變電工程水土流失特點淺析[J].水土保持研究，2008，15（2）：133-135，138.

[6] 胡紅，嚴橋，劉京晶.線型生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持遙感技術(shù)監(jiān)測與應(yīng)用：以新建鄭州至萬州鐵路重慶段工程為例[J].中國防汛抗旱，2021，31（增刊1）：153-157.

[7] 鄧靈敏，楊晶，崔豪，等.管道工程水土流失特點及其防治措施探討：以日照—濮陽—洛陽原油管道工程為例[C]//中國水利學(xué)會2020學(xué)術(shù)年會論文集（第二分冊）.北京：中國水利水電出版社，2020：401-407.

[8] 陳延飛.頭屯河堤防工程水土流失預(yù)測分析初探[J].水利科技與經(jīng)濟，2014，20（12）：88-90.

[9] 趙永軍.生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失防治技術(shù)綜述[J].中國水土保持，2007（4）：47-50.

[10] 陳建勝.邊坡柔性防護技術(shù)在巖質(zhì)邊坡工程中的應(yīng)用[J].江西建材，2022，281（6）：200-201，204.

[11] 孫莉.斜坡式植生帶草皮種植：以江蘇省南京市南京南站機場高速路段為例[J].中國農(nóng)業(yè)信息，2013，157（19）：65.

[12] 王振強，魏奇科，王維說，等.客土噴播技術(shù)中錨筋合理間距的理論分析及工程應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2016，45（增刊2）：371-374.

收稿日期： 2023-03-08

第一作者： 殷樹強（1978—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，學(xué)士，主要從事鐵路建設(shè)重大項目管理與水土保持管理工作。

E-mail： yinshuqiang781223@126.com

（責(zé)任編輯 李佳星）