水利水电工程施工中的水土流失成因与控制技术研究

引言

水利水电工程是国家能源建设以及防洪减灾体系的重点工程。但因其规模大，工期长，干扰范围广等因素，极易导致区域性的水土流失问题，进而引起生态系统退化，造成环境恶化。当发生水土流失后如果不能及时治理，会导致泥沙淤积滑坡、塌方等现象的发生，这些都会直接对水库的蓄水能力造成不良影响，也会威胁到整个枢纽工程的安全稳定运行。水利水电工程施工阶段要加强水土流失的防治，其是水利水电工程施工过程中绿色施工、生态友好型建设的关键部分。所以本文针对水利水电施工过程中水土流失的原因展开研究分析，并对其水土流失控制技术路径进行了阐述。

一、水利水电工程施工引发水土流失的成因分析

1.1 土石方开挖造成地表破坏

水利水电工程施工离不开大量土石方的开挖和回填工作，基坑开挖、边坡整治及施工道路修建都会使大量的地表植被遭到剥离，大量的土壤被扰动，导致原有的土壤结构遭到破坏，地表径流变大，土壤的抗冲刷能力降低。若不及时对这些裸露的土壤加以保护，则其将会遭受雨水冲刷、风蚀而出现水土流失，最终造成面源性的泥沙输出。

1.2 扰动边坡以及坡面稳定性降低

因为水利水电工程多建于山区、丘陵等地形复杂的地方，由于形成了大量的高陡边坡，造成了坡面稳定性变差，所以在工程施工中造成坡脚开挖、超挖欠挖及支护措施滞后，都可能引起坡面失稳，从而增大滑坡、崩塌、表土剥蚀造成的水土流失的风险性。另外在降雨过程中坡面径流的汇集还会加大坡面冲刷强度，容易形成沟蚀、切沟等局部冲蚀，使水土流失面积扩大。

1.3 临建设施导致地表水系扰动

施工场区的临时道路、施工便道、材料堆场、弃渣场等在破坏了原有的地形地貌及水系通道的同时改变原有的地表水流方向和汇水面积，如局部低洼处积水难以排泄，则产生次生侵蚀；同时部分处集中冲刷形成强烈冲刷力。水系扰动+地表扰动=系统性水土流失压力大，后期难治理。

二、水土流失控制技术体系构建

2.1 施工组织设计的源发性控制方法

工程施工筹备阶段，将水土流失防控目标融入到施工组织设计的总体规划之中，在安排开挖、填筑、支护、绿化等工作顺序时应注意避开大规模、长时间的裸露作业。划分出施工区，先期开展永久性护坡和排水系统的建设，在最大限度地减少裸露土壤暴露面积的同时尽量保证施工强度与节奏处于可控制状态内，避免出现雨季高强度的土石方作业，减少在强降雨过程中的流失风险，以施工场地规划为出发点考虑并做到因势利导，合理布置，尽可能多地保持原有地貌的稳定性。

2.2 工程措施控制坡面径流冲刷

对于施工造成的高边坡、陡坡，在施工过程中须及时对坡面开展支护及稳定化治理，采用锚杆支护、挡墙支护、土钉墙、喷锚网等措施提高边坡的整体稳定性；坡面布置排水沟、截水沟、跌水井等排水设施，分散坡面径流强度，削弱冲刷能量；坡脚设置拦渣坝、沉砂池等拦截径流裹挟泥沙，减少泥沙流入河道的几率。针对工程施工，在综合考虑地质情况、降水规律的基础上，采取工程措施，经过综合分析论证确定，使支挡、防冲和排导相结合，为坡面创造保护体系。

2.3 采取生物办法提高地表防护功能

利用植被恢复提高地表固土抗蚀作用，为施工期水土流失控制的重要补充手段，完工区应及时开展草皮移植、灌木种植、植被覆盖及林带营造等绿化工作，加强雨滴拦截、径流缓释、根系固土等作用；对于裸露区域应采取稻草覆盖、无纺布覆盖或保水保肥喷播等临时性措施，提高土壤的抗蚀能力；综合应用生物措施和工程措施才能更好的发挥出水土保持的效果，使其具有长期稳定的效果。

2.4 排水系统优化与地表径流管理技术

排水是水流的一项导流散流功能，在坡面水土保持中有着主导的流量分散作用，在坡面的稳定性及冲刷流量大小上起决定性作用。对于排水设施的布置和应用，合理控制雨水径流，避让和防止坡面发生强冲刷区；根据地貌条件，在场地平整时建设合适的截水沟、排水沟及跌水设施等，引导坡面径流分散排除，避免坡面产生强冲刷区；在施工便道、弃渣场、基坑周围等要同时进行布置，留出排水导流通道及沉淀池，避免雨水将泥沙带出；在降雨较大地区的高差落水处增设消能设施，如台阶式消能坎和能量消散池，减少水流冲刷。

三、水土流失控制技术的综合应用与优化路径

3.1 综合防治、多种技术的配合使用

水利水电施工水土保持工作应坚持“预防为主、综合治理”理念，并加强多种措施配合应用效果，在综合分析地形坡度、岩土种类、降雨情况及施工工艺的基础上，合理协调工程措施与生物措施的比例关系，制定分层次、分阶段、分工序的防护体系。将源头减量、过程阻滞和末端治理相结合，形成完整的流失控制闭环链条，以此来提高整体的治表程度及长久性的稳固性。

3.2 建立动态监测和风险预警机制

施工过程中要建立水土流失动态监测和风险预警机制，在施工区设置雨量计、泥沙流速监测仪、坡面位移传感器等监测仪器设备，实时了解施工区降雨情况、泥沙流失方向及边坡稳定性情况；结合遥感监测、无人机巡检以及地面监测结果发现高危点，第一时间采取应急防护措施；动态监测数据可反推防护工程设计是否合理，并修正完善控制技术措施。

3.3 防治成本控制以及效益评价体系的优化

对于水土流失防控投入要兼顾技术效果与经济合理性的要求，在技术方案比选时应运用防治成本效益分析法，科学地平衡投入与产出，解决防护工程建设中发生防护工程超过标准或者防护工程建设不到位的问题。建立防治效果评价体系，对不同的防护措施实施效果进行定量化的监测和后评估，以供今后其他工程参考借鉴。最后，基于综合利用效益、经济成本、生态效益及安全风险等参数，实现对水土保持措施组合优化的辅助决策功能。

3.4 施工期与运行期水土保持衔接管理

水土流失控制不仅是施工高峰期应该考虑的问题，还要与后期运行管理过程相互衔接。在施工完毕后，马上就要做好永久性护坡、防冲沟渠和绿化等工作，并做好经常性的巡查工作，发现防护工程运行出现的小型滑坡、管涌、坡面冲刷等问题要及时予以解决。同时还需要加强养护式管理，对弃渣场、施工道路等易产生水土流失地段要持续加强管理和养护工作，保证其长期发挥作用，形成长期防护体系。

结束语

水利水电工程施工期水土流失控制技术难题多，成因复杂、范围广、难治理。基于此，从施工扰动成因入手，科学配源控工程、工程防护和生物修复技术，建立动态监测及应急反应技术措施，积极落实施工期水土保持措施，有助于提高施工期水土保持效果，保障水利水电工程安全运行与生态环境安全；今后的水土流失控制将更多地向智能监测、定量预警和绿色施工集成的方向发展。

参考文献

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