水土保持生態(tài)修復(fù)水利工程論文
1水利工程中水土流失的特點(diǎn)
水利工程是一項(xiàng)浩大的土木工程，工程建設(shè)涉及道路修建、場地平整、取土采料、大壩基礎(chǔ)、岸坡開挖、棄土棄渣堆放、移民安置等項(xiàng)目。具有土石方量巨大、占地范圍較廣、施工周期較長、棄渣量多、點(diǎn)線布置等特點(diǎn)。例如北京市永定河生態(tài)治理工程，河段治理長度M.2km,土方開挖455.6萬m3，回填種植土148萬m3，綠化面積278萬m2，整個(gè)工程區(qū)域面積達(dá)608hm2,充分體現(xiàn)了上述水利工程的各項(xiàng)特點(diǎn)。因此，在土石方量巨大，施工范圍廣的情況下，水土流失在水利工程中變得不可避免，且具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1.1水土流失以點(diǎn)狀、線狀分布
水利工程場內(nèi)外的施工道路線路長，道路布設(shè)多沿江河兩岸布置，施工中土石方易滾落至下游，占壓植被，甚至滾落入河，破壞沿線植被，形成裸露邊坡，造成水土流失。同時(shí)，大壩、料場、渣場及生產(chǎn)生活等設(shè)施呈點(diǎn)狀布設(shè)，大壩壩基、岸坡開挖、場地平整、料場開采、棄渣堆棄均將擾動(dòng)原地貌，破壞占壓植被，形成裸露面,引發(fā)水土流失。
1.2破壞占壓植被,經(jīng)擾動(dòng)后增加植被恢復(fù)難度
水利工程占用林草地大,工程占地不僅破壞了原有植被，而且改變了其利用現(xiàn)狀，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壓，難以恢復(fù)植被，使原有水土保持功能損失。同時(shí)，經(jīng)施工擾動(dòng)后的地表被壓實(shí)，且多為土石混合，使土壤肥力下降，增加植被恢復(fù)難度。
1.3土石方量大、棄渣多,人為水土流失嚴(yán)重
水利工程的特點(diǎn)決定了工程本身會(huì)產(chǎn)生大量的土石方挖運(yùn)。例如北京市通州區(qū)運(yùn)潮減河治理工程,其土方開挖量為303.54萬m3，土方回填量為28.42萬m3，棄渣量為123.73萬m3。大量的土石方挖填、堆棄不僅形成裸露面，為水土流失創(chuàng)造條件，而且松散堆猹體成為人為水土流失的重要源頭。
1.4工程項(xiàng)目多，水土流失形式多樣
水利工程項(xiàng)目涉及道路、場地平整、土方開挖回填等眾多施工項(xiàng)目，因工程施工可能引發(fā)的水土流失形式多樣，主要表現(xiàn)為由水力和重力作用引發(fā)的滅蝕、面蝕、溝蝕、山洪侵蝕、崩塌、滑坡，甚至可能引發(fā)石洪、泥流。
1.5水土流失重點(diǎn)時(shí)段為施工前期
水利工程在“三通一平”等工程施工期為土石方挖填的高峰期，在項(xiàng)目施工的同時(shí)，水土保持措施尚未實(shí)施或未完全發(fā)揮固土保水的功能，地表面裸露，是水土流失的重點(diǎn)時(shí)段。
2水利工程水土保持生態(tài)修復(fù)的幾項(xiàng)技術(shù)
我國水利工程水土保持建設(shè)主要以工程措施為主，措施布設(shè)先是滿足主體工程的要求，對不穩(wěn)定邊坡、堆體、場地等擾動(dòng)區(qū)多采用工程治理，導(dǎo)致水土資源保護(hù)、生態(tài)措施沒有得到有效落實(shí)，防治模式難以滿足我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)形成的要求。按照生態(tài)修復(fù)理論，水利工程水土保持生態(tài)修復(fù)應(yīng)注重保護(hù)、轉(zhuǎn)變觀念、重視改良、合理配置重建結(jié)構(gòu)。下面通過北京市永定河生態(tài)治理工程這一案例，分析幾種主要的生態(tài)修復(fù)方法和措施：
2.1保護(hù)表層種植土，確保生態(tài)修復(fù)植物重建旳土壤資源
土壤是生態(tài)修復(fù)措施必不可少的重要資源,土壤資源的數(shù)量、質(zhì)量同生態(tài)修復(fù)的效果密切相關(guān)。在水利工程“三通一平”等工程施工時(shí),表層種植土往往同開挖棄渣堆至渣場，或被回填掩埋，因開挖、回填施工具有不可逆轉(zhuǎn)性，在后期跡地生態(tài)修復(fù)植被重建時(shí)，短缺的表層種植土成為重要制約因素，直接影響到植物措施實(shí)施的質(zhì)量,甚至能否實(shí)施也是個(gè)問題。因此，開展表層種植土收集儲(chǔ)存是水利工程實(shí)施水土保持生態(tài)修復(fù)的重要前提。永定河是北京的母親河，歷史悠久，河道經(jīng)過長時(shí)間逐漸形成了許多大大小小的沙坑，由于坑壁陡峭，大部分卵礫石裸露地表，部分地段分布有雜填土，因此，在河道主體工程施工之前，特別區(qū)分了雜填土和原有種植土，將雜填土運(yùn)棄后，留下了原有種植土，為后期綠化工程做好了準(zhǔn)備。
2.2減少生態(tài)植被的破壞,維護(hù)其原有生態(tài)系統(tǒng)
在水利工程施工中,減少對現(xiàn)有生態(tài)植被的破壞，維護(hù)其有生態(tài)系統(tǒng)是最有效的生態(tài)修復(fù)途徑。水利工程施工擾動(dòng)面大,原地表植被被擾動(dòng)破壞后，將散失其生態(tài)功能，被施工裸露地所取代，不僅造成水土流失，而且增加植被重建難度。水利工程施工雖然在征地紅線范圍內(nèi)進(jìn)行，但并非紅線范圍內(nèi)可以隨意進(jìn)行施工擾動(dòng)。施工中應(yīng)避開植被良好區(qū)，控制施工占地，提高場地重復(fù)利用效率》在永定河河道治理過程中，由于工程的三家店水庫段屬于植被良好的地段，為了避開施工臨時(shí)占地對現(xiàn)有植被的破壞，于是將施工臨時(shí)占地往下游移動(dòng)了800m，同時(shí)對土方開挖回填重新平衡，避免因施工臨時(shí)占地位置變化造成工程投資的增加。
2.3轉(zhuǎn)變治理模式觀念,采用新型生態(tài)修復(fù)技術(shù)
裸露邊坡遍布水利工程施工現(xiàn)場，根據(jù)所處位置和其重要性多采用噴錨等工程措施防護(hù)，此類工程措施雖然保證邊坡的永久穩(wěn)定，但改變了土地利用類型，降水難以滲人，隔離了原邊坡的水汽微循環(huán)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)難以自我恢復(fù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，噴混凝土、植生槽等新型技術(shù)巳成為開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)的主要技術(shù)方法，并取得良好的效果。永定河河道生態(tài)治理采用了新型的護(hù)岸材料，主要以連柴柳枝與各種柔性護(hù)岸相互結(jié)合，柳枝可用作護(hù)岸中的柵欄、筑堤的材料，也可以當(dāng)作附生海苔的材料使用，這些枝條也被稱作“柳木"或“枝柴”，可形成連柴柵欄植物護(hù)岸的形式。加工連柴柵欄需要長度約為1.5?3.0m、直徑10?25mm的枝條，并需要應(yīng)用活木樁(長度約為0.8m)、死木樁(長度約為0.7?0.9m)和粗麻繩若干(直徑5?30mm)對連柴柵欄進(jìn)行錨固。這種新型的生態(tài)護(hù)岸，可促進(jìn)地表水和地下水的交換，滯洪補(bǔ)枯、調(diào)節(jié)水位，恢復(fù)河中動(dòng)植物的生長，利用動(dòng)植物自身的功能凈化水體。這種護(hù)岸既能穩(wěn)定河床，又能種植蘆葦、菖蒲、鳶尾等高等級的水生植物和水柳等根系較為發(fā)達(dá)的樹種等水邊植物，形成自然的水陸過渡帶，使河岸趨于自然形態(tài),從而更好地形成河流生物鏈，同時(shí)，水邊植物可以削減波浪對河道沖刷影響。
2.4綜合恢復(fù)，重視土壤改良和植物配置
在傳統(tǒng)的水利工程水土保持建設(shè)中，人工植物措施類型和植物物種單一，缺乏多樣性,同時(shí),土地經(jīng)施工擾動(dòng)后，土壤板結(jié),肥力降低，有機(jī)質(zhì)減少，直接恢復(fù)植被將影響其生長效果，以至植被恢復(fù)后生態(tài)效益低下，易退化。如在水利工程網(wǎng)格梁植草護(hù)坡施工時(shí)，在網(wǎng)格梁完成施工后，未經(jīng)土壤改良便散播單一草籽，其邊坡生態(tài)效果極差。因此，實(shí)際施工中，應(yīng)在網(wǎng)格梁內(nèi)先進(jìn)行除雜整治，然后覆蓋種植土30?40cm,選擇狗牙根、紫花苜蓿、三角梅、黃花槐等進(jìn)行草、灌配置，效果會(huì)非常好。要注意的是，在植被重建前，應(yīng)對施工跡地進(jìn)行除雜清理，所有植物根系、種籽需建植在肥沃的種植土上，以保證植物生長效果。
2.5用于水利工程生態(tài)修復(fù)的植物物種
在水利工程水土保持生態(tài)修復(fù)植物物種的選擇上，應(yīng)遵循以下原則：植物物種應(yīng)適合項(xiàng)目區(qū)的自然環(huán)境，同當(dāng)?shù)匚锓N不互克；耐貧瘠、耐干旱、抗逆；速生、管理粗放，應(yīng)優(yōu)先考慮能固氮的物種；生態(tài)效益明顯，兼具景觀觀賞性;在不同區(qū)域的建植時(shí)，應(yīng)考慮植物根系對工程的影響。永定河河道生態(tài)治理工程的'植物景觀設(shè)計(jì)理念是形成以溪流濕地為主的生態(tài)景觀帶，故此在地被植物材質(zhì)的選擇上，主要選擇了適合沙質(zhì)土壤條件的地被植物，如紫花地丁、二月蘭、麥冬等，這些地被具有耐瘠薄、生命力強(qiáng)等多種特點(diǎn)，便于后斯粗放式的養(yǎng)護(hù)管理。在植物材質(zhì)的應(yīng)用上，以混播為主，打造大色塊的大地景觀效果，形成單一色調(diào)，多種材質(zhì)。同時(shí)，將河道根據(jù)三年一遇洪水線劃分成多個(gè)區(qū)域，根據(jù)植物的特點(diǎn)合理布置，力求體現(xiàn)自然生態(tài)的設(shè)計(jì)理念。護(hù)坡覆土較厚,土壤條件干燥，故此以各種旱生草本組合搭配灌木，形成大面積單一色塊的地被植物效果。三年一遇洪水線以上覆土相對較厚，且離水面有一定的距離,相對來說比較干旱，故此種植主要以灌喬為主。喬灌下較陰處，種植耐陰的單一品種，如麥冬、二月蘭、白三葉等。在陽光充足的地方種植各種旱生草本組合，形成綴花草坪。三年一遇洪水線以內(nèi)土壤條件比較濕潤，種植以各種濕生組合為主,局部種植單一開花植物品種，如馬藺、鳶尾、花葉芒等。濕生組合以開紅花植物為主，主要為紅蓼、紅花酔架草、沼生柳葉菜按2:1:1的比例混播。湖岸線高程1.5m內(nèi)搭配多種挺水及浮水植物，豐富水面景觀,形成了門城湖、蓮石湖、宛平湖、曉月湖等幾個(gè)重要湖面景觀。主要的植物品種有荷花、荇菜、再力花、梭魚草、鳳眼蓮等。
3結(jié)論及建議
水利工程水土保持生態(tài)修復(fù)已被參建各方所重視，打造綠色水利工程已成為水利人的奮斗目標(biāo)，水利工程水土保持生態(tài)修復(fù)也取得了較好的成績。但在水土保持生態(tài)修復(fù)中，主要存在以下幾個(gè)方面的問題:大壩兩岸邊坡噴錯(cuò)支護(hù)范圍偏大，限制了生態(tài)修復(fù)措施的實(shí)施；不注重對表層種植土的保護(hù)，影響后期植被生長質(zhì)量和效果；植物物種單一，易退化;植物措施建植后再次破壞嚴(yán)重；石質(zhì)堆渣場防護(hù)仍為漿砌石擋墻加砌石護(hù)面的模式，需進(jìn)一步改進(jìn)。針對水利工程水土保持生態(tài)修復(fù)存在的上述問題，提出以下建議：在工程設(shè)計(jì)施工時(shí)，在保證邊坡穩(wěn)定的前提下，應(yīng)減少邊坡的開挖范圍；對穩(wěn)定的開挖邊坡可采用噴混植生態(tài)恢復(fù)邊坡植被；經(jīng)工程支護(hù)的邊坡應(yīng)預(yù)留植生槽、生態(tài)籠磚等復(fù)綠技術(shù)的設(shè)置空間；在水土保持設(shè)計(jì)、施工布置時(shí)應(yīng)規(guī)劃表土堆存場，招標(biāo)文件中應(yīng)明確施工單位表土保護(hù)責(zé)任，建議表土收集儲(chǔ)存施工單獨(dú)委托單位承擔(dān)；根據(jù)項(xiàng)目所在地氣候條件’選擇多種優(yōu)勢鄉(xiāng)土植物物種作為植物重建物種，植物配置應(yīng)為喬、灌、草；施工跡地植物措施建植后應(yīng)建立管護(hù)制度，減少施工及人員對植被的干擾和破壞；轉(zhuǎn)變渣場的防護(hù)形式，對經(jīng)沉降、削坡穩(wěn)定的渣體可采用生態(tài)袋進(jìn)行護(hù)腳防護(hù)和坡面保護(hù)，渣體頂面覆土后按喬、灌、草配置林草措施。
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