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  2. 水土保持生態修復水利工程論文

    論文范文 時間:2019-11-20 我要投稿
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      1水利工程中水土流失的特點

      水利工程是一項浩大的土木工程,工程建設涉及道路修建、場地平整、取土采料、大壩基礎、岸坡開挖、棄土棄渣堆放、移民安置等項目。具有土石方量巨大、占地范圍較廣、施工周期較長、棄渣量多、點線布置等特點。例如北京市永定河生態治理工程,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,整個工程區域面積達608hm2,充分體現了上述水利工程的各項特點。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,且具有以下幾個特點:

      1.1水土流失以點狀、線狀分布

      水利工程場內外的施工道路線路長,道路布設多沿江河兩岸布置,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,大壩、料場、渣場及生產生活等設施呈點狀布設,大壩壩基、岸坡開挖、場地平整、料場開采、棄渣堆棄均將擾動原地貌,破壞占壓植被,形成裸露面,引發水土流失。

      1.2破壞占壓植被,經擾動后增加植被恢復難度

      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,難以恢復植被,使原有水土保持功能損失。同時,經施工擾動后的地表被壓實,且多為土石混合,使土壤肥力下降,增加植被恢復難度。

      1.3土石方量大、棄渣多,人為水土流失嚴重

      水利工程的特點決定了工程本身會產生大量的土石方挖運。例如北京市通州區運潮減河治理工程,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工程項目多,水土流失形式多樣

      水利工程項目涉及道路、場地平整、土方開挖回填等眾多施工項目,因工程施工可能引發的水土流失形式多樣,主要表現為由水力和重力作用引發的滅蝕、面蝕、溝蝕、山洪侵蝕、崩塌、滑坡,甚至可能引發石洪、泥流。

      1.5水土流失重點時段為施工前期

      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,在項目施工的同時,水土保持措施尚未實施或未完全發揮固土保水的功能,地表面裸露,是水土流失的重點時段。

      2水利工程水土保持生態修復的幾項技術

      我國水利工程水土保持建設主要以工程措施為主,措施布設先是滿足主體工程的要求,對不穩定邊坡、堆體、場地等擾動區多采用工程治理,導致水土資源保護、生態措施沒有得到有效落實,防治模式難以滿足我國生態環境建設形成的要求。按照生態修復理論,水利工程水土保持生態修復應注重保護、轉變觀念、重視改良、合理配置重建結構。下面通過北京市永定河生態治理工程這一案例,分析幾種主要的生態修復方法和措施:

      2.1保護表層種植土,確保生態修復植物重建旳土壤資源

      土壤是生態修復措施必不可少的重要資源,土壤資源的數量、質量同生態修復的效果密切相關。在水利工程“三通一平”等工程施工時,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性,在后期跡地生態修復植被重建時,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施的質量,甚至能否實施也是個問題。因此,開展表層種植土收集儲存是水利工程實施水土保持生態修復的重要前提。永定河是北京的母親河,歷史悠久,河道經過長時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,特別區分了雜填土和原有種植土,將雜填土運棄后,留下了原有種植土,為后期綠化工程做好了準備。

      2.2減少生態植被的破壞,維護其原有生態系統

      在水利工程施工中,減少對現有生態植被的破壞,維護其有生態系統是最有效的生態修復途徑。水利工程施工擾動面大,原地表植被被擾動破壞后,將散失其生態功能,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進行,但并非紅線范圍內可以隨意進行施工擾動。施工中應避開植被良好區,控制施工占地,提高場地重復利用效率》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,為了避開施工臨時占地對現有植被的破壞,于是將施工臨時占地往下游移動了800m,同時對土方開挖回填重新平衡,避免因施工臨時占地位置變化造成工程投資的增加。

      2.3轉變治理模式觀念,采用新型生態修復技術

      裸露邊坡遍布水利工程施工現場,根據所處位置和其重要性多采用噴錨等工程措施防護,此類工程措施雖然保證邊坡的永久穩定,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系統,生態系統難以自我恢復。隨著科學技術的發展,噴混凝土、植生槽等新型技術巳成為開發建設項目生態修復的主要技術方法,并取得良好的效果。永定河河道生態治理采用了新型的護岸材料,主要以連柴柳枝與各種柔性護岸相互結合,柳枝可用作護岸中的柵欄、筑堤的材料,也可以當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)對連柴柵欄進行錨固。這種新型的生態護岸,可促進地表水和地下水的交換,滯洪補枯、調節水位,恢復河中動植物的生長,利用動植物自身的功能凈化水體。這種護岸既能穩定河床,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達的樹種等水邊植物,形成自然的水陸過渡帶,使河岸趨于自然形態,從而更好地形成河流生物鏈,同時,水邊植物可以削減波浪對河道沖刷影響。

      2.4綜合恢復,重視土壤改良和植物配置

      在傳統的水利工程水土保持建設中,人工植物措施類型和植物物種單一,缺乏多樣性,同時,土地經施工擾動后,土壤板結,肥力降低,有機質減少,直接恢復植被將影響其生長效果,以至植被恢復后生態效益低下,易退化。如在水利工程網格梁植草護坡施工時,在網格梁完成施工后,未經土壤改良便散播單一草籽,其邊坡生態效果極差。因此,實際施工中,應在網格梁內先進行除雜整治,然后覆蓋種植土30?40cm,選擇狗牙根、紫花苜蓿、三角梅、黃花槐等進行草、灌配置,效果會非常好。要注意的是,在植被重建前,應對施工跡地進行除雜清理,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用于水利工程生態修復的植物物種

      在水利工程水土保持生態修復植物物種的選擇上,應遵循以下原則:植物物種應適合項目區的自然環境,同當地物種不互克;耐貧瘠、耐干旱、抗逆;速生、管理粗放,應優先考慮能固氮的物種;生態效益明顯,兼具景觀觀賞性;在不同區域的建植時,應考慮植物根系對工程的影響。永定河河道生態治理工程的植物景觀設計理念是形成以溪流濕地為主的生態景觀帶,故此在地被植物材質的選擇上,主要選擇了適合沙質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、生命力強等多種特點,便于后斯粗放式的養護管理。在植物材質的應用上,以混播為主,打造大色塊的大地景觀效果,形成單一色調,多種材質。同時,將河道根據三年一遇洪水線劃分成多個區域,根據植物的特點合理布置,力求體現自然生態的設計理念。護坡覆土較厚,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結論及建議

      水利工程水土保持生態修復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,水利工程水土保持生態修復也取得了較好的成績。但在水土保持生態修復中,主要存在以下幾個方面的問題:大壩兩岸邊坡噴錯支護范圍偏大,限制了生態修復措施的實施;不注重對表層種植土的保護,影響后期植被生長質量和效果;植物物種單一,易退化;植物措施建植后再次破壞嚴重;石質堆渣場防護仍為漿砌石擋墻加砌石護面的模式,需進一步改進。針對水利工程水土保持生態修復存在的上述問題,提出以下建議:在工程設計施工時,在保證邊坡穩定的前提下,應減少邊坡的開挖范圍;對穩定的開挖邊坡可采用噴混植生態恢復邊坡植被;經工程支護的邊坡應預留植生槽、生態籠磚等復綠技術的設置空間;在水土保持設計、施工布置時應規劃表土堆存場,招標文件中應明確施工單位表土保護責任,建議表土收集儲存施工單獨委托單位承擔;根據項目所在地氣候條件’選擇多種優勢鄉土植物物種作為植物重建物種,植物配置應為喬、灌、草;施工跡地植物措施建植后應建立管護制度,減少施工及人員對植被的干擾和破壞;轉變渣場的防護形式,對經沉降、削坡穩定的渣體可采用生態袋進行護腳防護和坡面保護,渣體頂面覆土后按喬、灌、草配置林草措施。

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