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1、第三篇人水和谐理论研究工程建设水土流失分析及水土 保持生态修复研究以高速公路为例马少杰刘国东李光伟阮红丽王泽林( ! l J q 太学水利水电学院成都6 1 0 0 6 5 )摘要高速公路的侈羹往往舍对沿线生志环境造成很大的影响车支以西南地区的几条高速公路为基础，阐述了高速公路建设项目水土漶失的特点爱防治对策特工程措施与植物措施相结合并积极地采用新方法、新技木，以期搞好高速公路水土保持工作从而有效地改善公路沿线的生志环境。 关t 词高速公蝽水土泣失水土保持新技术生态环境高速公路是国家重要的基础设施，是经济发展对交通需求的客观反映。它的建设对缓解区域客货运输矛盾、加快区域经济发展速度、促进地方与
2、全国的沟通和交流有极为重要的作用。然而由于高速公路路线长建设影响面广、周期较长，因此在给社会经济带来巨大效益的同时，也给沿线的环境带来了许多负面影响其中水土流失就是一个比较突出的环境问题。高速公路的水土流失是公路建设过程中或建成使用中困扰动地表或岩石层，堆置弃渣等造成的水土资源破坏及损失，是一种典型的人为加速侵蚀。由于其流失强度大，影响面广，危害严重，高速公路水土流失问题已显得日益突出。本文通过对西南地区若干条高速公路建l 罡项目水土保持的研究和分析，得出了一些结论，总结了其成功经验，可供其他工程参考。1 高速公路水土流失分析1 1 高速公路水土流失产生的部位与时期( I ) 水土流失产生的部
3、位。高速公路建设水土流失主要是由于开挖路堑和桥梁基础、填筑路基、桥梁施工、路面排水系统及路基防护等工程的施工，以及取弃土、采石采砂、修筑施工便道和临时设施等活动，人为地破坏了原地貌平衡后出现太面积的裸露地表在降雨作用下产生的水土资源的破坏和损失。故水土流失的影响部位包括路基及边坡、弃土场、取料场、临时占地和移民安置区等，此外施工区域不仅包括公路本身的占地范围还包括路基两侧一定范围的区域。( 2 ) 水土流失的影响时间。高速公路建设对当地水土流失的影响主要集中在建设施工期，营运期因施工破坏而影响水土流失的各种因素在实施边坡防护、排水工程及绿化等水保措施后逐渐消失。若用植被进行防护，当植被恢复到一
4、定程度，水土流失率与原地貌条件下的接近时，公路的影响消失；若采用浆砌石护坡、护面墙、挂网生态防护、挂网喷小石子混凝土等进行防护，防护措施建成后公路对水土流失影响消失。1 2 高速公路水土流失形式 高速公路施工过程中水土流失形式主要有水力侵蚀、重力侵蚀、水力重力共同作用下的水土流失和风力侵蚀等在西南地区以水力侵蚀为主。高速公路建设过程中各工程项目水土流失类型 帕见表1 。寰1高速公路建设各工程项目水土流失类型表工程项目地形变化地面组成物质变化植被变化水文条件及径漉变化诱发水土流失类型路基开挖呈凹型坑，周围组成物质为单一型积水或非积水有周边承蚀、重坡度变陡容重较大密实植被损坏地表裸露渗漏周边水流冲
5、力侵蚀、风化泻取土取料衷层松散刷能力加大漓等侵蚀为主第一作者简介：马少杰( 1 9 8 1 一) 男，汉旗，河北邢台人，顸士研究生。主要从事水环境资预开发利用与保护及工程水土保持和环境影响评价等方面的研究。E m a i l ：m s j 2 0 0 0 1 7 1 2 6 o m n第十六章水生态系统建设理论续表工程项目地形变化地面组成物质变化植被变化水文条件及径流变化诱发水土流失类型呈有规则的梯形组成物质为单一型，顶部积水向边坡水损失。边坡路基填筑或其他形状。边坡变陡容重大密实倾泻冲刷严重水蚀为主植被损坏水损失、水蚀、无规则单一坡、组成物质复杂与原地地表裸露局部积承大部分重力侵蚀、污溜、弃
6、渣堆置貌截然不同整体为松渗漏，水流冲刷能精坡型泥石藏等复合坡或呈台阶状散态力加大所有水土流失类型均可能发生2 高速公路水土流失防治2 1 主体工程防治区水土流失预防措施 由于高速公路水土流失量大部分发生在施工期，而在施工期，路基防护措施、绿化工程和水保工程均未建好，故施工期除应认真落实主体工程设计中具有水保功能的工程外，还应对路基边坡单元( 特别是填方边坡) 采取临时性防护措施。Z 1 1 施工期临时水保措施( 1 ) 土工布和临时排水沟。为控制开挖和回填产生的水土流失，在路基，尤其在回填路段和一侧开挖路段施工前应沿设计的路基排水沟开挖临时性的排水沟，并沿排水沟每隔一定距离设置一个沉沙豳，在每
7、个沉沙凼下游设置滤网挡沙，定期清理沉沙由的淤积物。此外，在进行路基填筑时。在坡脚还应设土工布挡沙( 见图1 ) 。对于临河路基靠河一侧要设临时防护栅栏，以防止土石块体滚落河中，防护栅栏高1 5 m 。用竹条编制，木桩或钢管支撑”J ，这一措施在绵阳至重庆公路绵阳至遂宁段( 简称绵遂高速公路) 中获得使用，工程布置见图2 ( 图1 和图2 中尺寸为绵遂高速公路项目中的尺寸) 。路基临时排水沟要先于路基回填与开挖，并在路基竣工后改作永久排水沟，路基临时排水沟的挖方同路基挖方一起处理。( 2 ) 表土l 临时堆置措施。对于工程区内土质较好的原始附土层，应在工程施工前对其进行剥离并运送到渣场或取土场附
8、近，与渣场或取土场表层土集中堆放，并用土袋周护及革袋覆盖，以备工程后期取土场、弃士场及其他临时工程用地覆土之用。取土厚度视占地类型而定。纵剖面舡的路堤篷奎弋盟厂越_ 厂弋弋、二函| 气二7 盯= = 目、一1 功研7 - 、五矿虬图1 施工期路堤防护措施图土1 2 施工要求( 1 ) 土石方开挖应尽量避开暴雨季节，并在雨季到来之前做好边坡防护及排水设施。( 2 ) 控制土石方工程施工周期，采用边开挖、边回填、边碾压的施工方案，尽可能减少疏松土壤的裸露时问。平面田横削面第三篇人水和谐理论研究( 3 ) 跨河桥梁施工尽量选择在枯水季节进行，避免在汛期进行河槽内墩台施工。桥梁墩台修筑完毕拆除围堰，并
9、将出渣、废浆、建筑垃圾集中运至弃渣场进行堆放，严禁倒入河道中或随意乱丢乱弃。对于设在河滩上的桥墩，施工结束后应及时清除地表的施工残渣，并对场地进行平整。( 4 ) 隧道工程，尤其是洞门临河或洞口原始坡面较陡的隧道工程施工前，应事先做好洞门处的拦渣措施，避免隧道出渣下泄耐隧道洞门下方边坡植被和土地造成破坏，或直接进人下方河道中。( 5 ) 开挖及回填边坡的砌筑工程，在达到设计稳定边坡后及时护砌，同时做好坡面、坡脚排水系统，做到施工一段，砌筑加固防护一段。2 2 弃土场、料场水土流失防治措施2 2 1弃土场水土流失防治措施图2 临河路基防护示意图( 1 ) 拦渣厦护坡工程。弃土场护坡工程有消坡开级
10、措施、植物防护措施及拦渣工程防护措施等。一般来说，堆渣时应使渣体前坡( 挡渣墙一侧) 保持1 ：1 7 的坡度，堆顶坡度在2 5 之同，当高度大于l o r e 时，每l O r e 设一马道，马道宽2 m 。堆放时要分层压实，压实度太于8 5 ，堆渣完毕后进行渣顶平整、覆土并绿化或复耕，植树种草一般覆土4 0 e r a ，复耕覆土5 0 e m 。( 2 ) 排水工程”1 。为防止顶雨直接冲刷弃土坡面，坡面设坡度向放坡导流。为汇集山涧水，弃土场设置排水沟、急流槽及消力池，将流水引人坡底排水沟中。弃土场横坡上设梯形边沟，将山坡水截人沟中。急流槽砌筑在弃土场坡面上，按原阶梯状用浆砌片石砌筑槽底
11、部，并利用其阶梯状坡面消能，消力池部分接天然沟，池底坡度按实际情况设置。2 2 2 料场水土流失防治措施( 1 ) 荒坡取土采石场。在开挖之前，应将地表乔木和灌木移植，然后剥离地表腐殖土并集中堆放在场地附近适宜位置，以用于后续绿化。在开挖过程中，为减少降水、径流侵人掌子面加大活土体白重，导致重力侵蚀，应在取土坑后壁坡顶设截水沟，在取土场的两侧及下游侧设排水沟和沉沙凼，使掌子面及附近坡面产生的地表径流及时排出，并在坑口临时排水沟内侧顺沟堆砌单排土袋。取土完毕后要对后壁削坡、开级，在坑内覆土，然后进行植被恢复。( 2 ) 河滩取土、取沙场。河濉取土、取沙场必须严格按国家有关法律要求，经当地河道管理
12、部门审批。在适宜的地点设立和开采。( 3 ) 农田取土场。平原区公路路堤填筑往往要征用沿线农田作为借土扬，取土前，应将场内表土挖出，置于场地四周附近。堆成梯形并拍实，待取土场用毕，平整场地，然后再将挖出的表土还原，进行复垦。 2 3 临时占地的水土流失防治措施( 1 ) 施工营地和场地。在进行场地平整和投人使用之前，应在下游一侧设置I | 缶时排水沟和沉沙凼排水沟挖方应集中堆放在用地区内，待排水沟用毕后要回填，再进行绿化。施工结束后，施工单位须将不需要保留的地表建筑物厦硬化地面全部拆除，废弃物及时运至附近渣场。然后按照施工场地后期使用规划，做好场地的土地整治，以备植被恢复。( 2 ) 施工便道
13、。施工便道的线形应具有一定的曲率，避免出现较长的顺直线路，以降低地表径流下泄的速度。施工期间应做好施工便道的防、排水措施，完工后应及时对其进行分级分块处理，使每小块土地呈水平或1 2 的倒坡，地块大小视原施工便道纵坡的大小而定，对于分好的地块，还需进行植被恢复处理。( 3 ) 料、渣场临时堆置用地。I | 缶时堆置占地尽量选择荒地，且应尽量选择地势平坦的地方堆置，保证堆渣体易于防护。对于设在坡地的临时堆置场地，堆料和堆渣前需先期建设场地的截排水设施，以疏导场地上游坡面下泄的汇水，使堆料或堆渣免受径流的冲蚀。完工后对其进行分级分块、平整和植被恢复。2 4 直接影响区水土流失防治措施一般来说，公路
14、建设需拆迁安置的居民较多，且分布线长，不宜集中安置，可鼓励移民集中建房、建楼第十六章水生态系统建设理论房以减少用地面积。宅基地尽量选择平坦地带。禁止在2 5 。以上的坡地挖坡建房。房屋建好后也要进行四旁植树，恢复植被。2 5 水土保持的植物措施 ( 1 ) 植物措施布局。对采取植被措施的区域，先要采用覆盖表土、平整压实等工程措施，然后因地制宜确定植被恢复方案。路堑边坡：当边坡不陡于1 ：1 ，5 时直接植草或网格植草；边坡为1 ：0 7 5 时采用宙孔式边坡防护；边坡为1 ：0 7 5 1 ：1 时采用三维植被网。当墙前平台及顶部乎台较宽时，在顶部平台回填耕植土进行种草及种植灌木。路堤边坡：对
15、土质边坡栽植防护作用较好的灌木对砂砾土边坡种植固土效果较好的草种。立交区绿化：立交区地面采用植被全部覆盖，沿匝道、分流端、安全岛的栽植灌木起引导视线、缓冲的作用，在重要的地方选择能反映立交桥特征的树种和栽种形式。此外在立交区主车道、匝道汇车区，禁止栽植可能遮挡安全行驶视线的树木。取土场：若原地表为林地则种草栽乔木，若原地表为耕地，则将其复垦为旱地。另外，开挖后壁要根据的岩土类型对其进行削坡开级，对于岩石边坡，坡度削为1 ：l 以下，并在坡面上挂阿植草；对于土质边坡，坡度削为1 ：1 5 以下，并在坡面上种草栽灌木。弃土场：若原用地类型为水田或早地则在坡面栽灌木兼植草，并将堆顶面复垦为旱地；原地
16、表为林地或灌草丛，则在坡面栽灌木兼植草，在顶面种草和栽植乔术。工程临时占地：工程临时占地一般地势较为平坦，若原地表为林地则种草并栽植乔木，若原地表为耕地则将其复垦为早地。( 2 ) 植物物种选择。，应结合当地的气候与生态特点，选择抗病虫害能力较强，耐瘠薄；枝繁叶茂、没有季节性落叶；叶青绿色或多彩，花季较长；根系发达，抗雨水冲刷能力强，具有较强的固土能力，根系不会对路基造成破坏的植物物种，并在此基础上注重所选植物物种要符合高速公路美化绿化的要求。2 6 近年来高速公路建设水土保持中采用的新技术 ( 1 ) 综合考虑公路描线地质、地形、气候、水文分布、生态敏感点、水土流失易发区、建筑工程和工程量等蹦素，利用融“3 s ”技术与三维地学模型分析技术f - - 体的现代三维空问技术进行公路线路优选，开展边坡治理工程的数值模拟，积极采取防治措施以期水土流失减至最小。( 2 ) 积极运用湿式喷播、客士及厚层生长基础喷播o ”等新技术，加快植被恢复，减少水土流失o
