高速公路项目建设引起水土流失的原因及水土保持对策

2015-04-13周淼

黑龙江水利科技 2015年10期

周淼

(江西省水土保持科学研究院，南昌330000)

0 前言

高速公路工程施工周期较长、面积较大、范围较广，所以，施工工程会对周边环境造成较大影响。在施工中，保持施工周围的水土稳固是工作的重中之重。修建公路时，常常因为植被遭到破坏，使得地形和土壤结构被迫改变;另外，施工中不可避免的会出现长期雨季，若在此时施工，将会在很大程度上加重水土流。因此，为了保持水土，减轻水土流失造成的危害，公路工程需要在修建公路时做出相应的施工措施，结合施工地的生态环境，做科学合理的安排，有效控制水土流失。

1 高速公路施工中水土流失的原因分析

水土流失的原因主要有以下4个方面:

1.1 植被遭至破坏

植被具有保持水土的功能，其覆盖面积越广，水土流失的情况就越少发生。植被不仅具有稳固土壤，吸收水分的功能，而且能够使土壤保持在恒定状态，有效控制水土流失［1］。高速公路在建筑过程中，需要占用一定面积的土地，其占用的土地包括农田、山地、森林等，若在施工过程中，施工人员缺乏环境保护意识，不注重对周边生态环境加以保护，而是以牺牲生态环境作为手段，滥砍滥伐，就会使建筑地段周围的植被遭至严重破坏，造成沙、石、土等暴露于地表，使植被与土壤失衡。此外，在地表径流的冲击及风蚀作用的影响下，极容易在雨季出现水土流失的现象，造成交通中断，给人们的生活带来诸多不便。

1.2 雨季进行施工

因高速公路的施工周期较长，所以在施工过程中，难免会遇到一些无法预测、难以避免的自然因素。施工中，遭遇长期雨季就是阻碍施工进程的重要因素。若在高温、多雨的情况下进行施工，会导致土壤的母质遭受风化，使土壤结构不稳定、土层变薄、抗冲击能力减弱，在这个时候，地面很容易受到风沙或雨水的冲击，当遭遇连续的降雨天气时，土地无法承受这种强大冲击力，且土质结构在短时间内不容易恢复，就会造成严重的水土流失现象［2］。

1.3 挖方、填方施工

在高速公路的施工过程中，挖方、填方的施工在很大一定程度上会使土地原有坡度受到改变，并使一些地方形成较大的沟壑或堆成较高的土坡。在这些人为的深沟及土坡中，会形成小量的侵蚀地貌，而正是这些人为的小量侵蚀地貌，成为加剧水土流失的重要原因。

1.4 弃渣、取土因素

公路施工中，就地取材、利用周边环境的土石等现象在所难免。取土时需要取黏土作为填筑路堤，黏土一般在植物的生长腐殖土下方，因此取土后，会破坏原有的土石平衡，致使开挖的坡面和沟壑极容易在外力的作用下，形成滑坡、泥石流。

另外，在高速公路施工过程中，常会产生一些弃渣、弃土，施工队若没有对这些弃渣、弃土进行合理的处理，会因为其松土较多，加之无植被覆盖，在地表径流及雨水的冲刷下，很容易导致水土流失。

2 水土流失的危害

水土流失对生态环境、气候条件、农业生产等造成了较大危害，其危害具体如图1所示:

氧化铋为一次性投入，可长期使用，长期运行后除氯效果有所下降，这是因为有其他杂质超标所致，经过除杂工序可进行回收再次投入系统，效果依然很好。

图1 水土流失危害图

2.1 对生态环境的影响

高速公路施工的目的是为了修筑出便捷、安全、方便的公路，为人们创建便捷的交通条件，加快经济发展。因此，在修建高速公路时，必然会出现遇山钻洞、逢沟架桥、高填深挖的现象，这就使得原有生态环境和植被遭到破坏。

另外，施工中的弃土、弃渣在风力的作用下极容易发生沙尘暴、杨尘等天气，加大了此类灾害性天气的危害程度和发生率，对施工周边的生态环境造成严重破坏，在短时间内难以恢复生态平衡。

2.2 对水质的影响

高速公路施工常使用沥青或混泥土，因此，在雨季出现时，植被不能对其表层水进行很好的渗透而形成地表径流。加之，公路施工改变了部分原有的水循环，使得地下水锐减，加大了附近河道压力易形成决堤［3］。

此外，施工中出现的废土、废渣若没有进行有效、科学处理，在降雨或出现地表径流时，就会产生大量泥沙，并随着地表径流一同流入附近的江河;而泥沙会在流速较缓的地方或港湾、河口附近乘积，形成河道淤积，增大河水含沙量，造成水质污染。

2.3 对农业生产的影响

高速公路施工中，施工路线的大量动土，在一定程度上破坏了地表植被，使地表土直接裸露，失去了原有保护，改变了土壤的层次结构。在发生降雨或地表径流时，土壤中的有机含量、腐殖质、土壤肥力大量下降，不利于农作物的生长。

高速公路建设中引发的水土流失，会使大量的泥沙沉积到农田，使田地土壤养分大量流失，致使肥力下降，扩大荒地和低产田面积，并改变了土壤性质和结构，降低了农田的生产力，对农业生产造成较大危害［4］。

2.4 高速公路施工中，水土流失的防治措施

水土保持措施主要以植被保护和水土保持工程为主，其中:

1)植被保护措施是在绿化美化区及重点防护区建立中央分隔带绿化、路基边坡绿化、隔离棚绿化、互通式立交绿化、服务区绿化、渣面种草造林绿化、弃渣场植被绿化、施工便道植被护坡、取土场植被护坡为主。

2)工程措施主要是对绿化美化区及重点防护区的路基防护工程、取土场整治利用区的土地整治工程、弃渣场重点防治区的拦渣筑坝工程。改善水土流失是一项重大的工程，施工时要注意结合水土流失的预防体系，做好防治工作。

2.5 水土保持工程措施

高速公路选址及工程设计中，要选择合适的施工路线，充分考虑水土保持的重要性，并满足公路工程的安全性、环保性、美观性的要求，做好水土流失防治措施。依据施工占地及工程单元的特征，将水土流失防治体系分为主体工程防治区及土料场防护、弃渣场防护、施工场地防护、施工便道防护几个部分。另外，施工过程中出现水土流失是因为绿化工程、水保工程、路基防护措施在此时都均为完全建好，主体工程设计并未对施工期路基边坡单元，特别是填方边坡进行有效的临时防护措施，使得施工过程中易发生水土流失现象。

因此，针对这部分内容，提出相关措施:

2.5.1 高速公路的施工要着重考虑主体工程的施工方式

1)主体工程施工中，因开挖和回填造成的水土流失，因此施工前，要在路基特别是回填路段及单侧开挖路段顺着先前设计的路基排水沟，开挖出一条临时排水沟，并注意在路基回填前开挖。

2)挖排水沟时，沿着所挖轨迹，每隔一段距离就设置一个尘沙凼，并在尘沙凼下游设置滤网，以阻挡沙土，定期清理淤积物。

3)此外，路基填筑时，在坡脚的地方可设置土工布来阻挡沙尘。

2.5.2 水土流失的来源包括了施工中出现的弃土、弃渣

1)公路施工是一种线性分布工程，其施工需要经历多种地貌，且随着地貌形态的变化，弃土、弃渣的类型和数量也随之改变。

2)设置的弃渣场地和工程措施也必然不同，在弃渣场选址中，要合理选择并科学防护;一般将弃渣置于沟道中填平或是置于沟口、沟中、沟头，是丘陵或山区采用的主要方法。需注意的是，弃渣场地不可凸出河岸，以免河道的水流形态发生改变形成冲顶。

3)弃渣时，可将弃渣置于凹岸，在较大的河流凹岸中，选择洪水流速缓慢、发生频率小的凹岸，尽量保证洪水能冲刷到弃土、弃渣。

2.5.3 高速公路选址和设计施工时，要选择合理路线

1)尽量用贫瘠土地或荒地代替林地、农田，施工时要少砍伐树林，合理堆放施工材料。

2)此外，在设置排水系统中，要结合不同路段的地形特征综合考虑，与自然沟渠、桥涵构造物等相结合，形成完善的排水系统，以排除路基周围地表径流。

3)设置的排水系统包括:边沟、截水沟、排水沟、平台截水沟、蒸发池、急流槽等。

2.5.4 依据公路施工的护坡方法防止水土流失

1)一般采用削坡开级、混泥土预制块护坡、锚固、喷浆护坡等综合护坡措施防止水土流失，以达到美化公路景观、保护生态环境的目的。

2)综合护坡措施有:砌石护坡及草皮护坡、格状框条护坡等，其中，格状框条护坡是一种将浆砌石骨架与草皮植被相结合的护坡形式。

2.6 水土保持植被措施

为了减小高速公路在施工过程中造成的生态环境破坏，防治水土流失，在高速公路施工完成后需及时对周边植被进行恢复处理。在恢复植被时，首先要采用平整压实、覆盖地表等工程措施，对植被进行恢复，此后根据不同的地表形态采用不同的植被恢复措施。植被的恢复不仅再造了工程施工中被破坏的生态环境，保护地基边缘，防治水土流失，而且起到了美化环境的作用［5］。如下措施在路垫边坡设置一定高度的路垫挡土墙，并种植三维植被网;立交区一般采用全部覆盖沿线种植形式;在旱地弃土场的坡面种植灌木、植被、草皮等;在山地弃土场的顶面要种植乔木、草皮。高速路施工工程中占用的植被地，若地势平坦可建议种植乔木或草，利于复垦，及时恢复植被。

总之，在植被措施防止水土流失灾害中，要根据地形以及生态的特点选择合适的植被，确保其生长旺盛，根系发达，有利于水土保持，而且满足高速公路沿线的美化要求，实现其双重作用。