水利工程施工期水土流失监测与生态护坡技术研究

一、引言

水利工程是维护国家水安全和推动经济发展的关键基础设施，对防洪、灌溉和发电至关重要。施工过程中，土方活动会破坏地表植被和土壤结构，增加水土流失风险，导致土壤肥力下降、河道淤积，影响工程运行和寿命，还会引起生态系统退化和生物多样性减少。因此，监测施工期水土流失并采取生态护坡技术防治，对保护环境和实现工程可持续发展至关重要。

二、水利工程施工期水土流失成因与特点

2.1 成因分析

自然因素：施工区域的地形地貌、土壤类型、降雨条件等自然因素是水土流失发生的基础。在山区、丘陵地区，地形坡度较大，水流速度快，土壤容易被冲刷；土质疏松、透水性强的土壤，抗侵蚀能力弱，更易发生水土流失。此外，暴雨等强降雨天气会加剧土壤侵蚀，是引发水土流失的重要诱因。

人为因素：水利工程施工活动是导致水土流失的主要人为原因。土方开挖和回填过程中，大量土体暴露，原有的植被和土壤结构遭到破坏；施工临时堆土区若未采取有效的防护措施，松散的土体在降雨和风力作用下极易流失；施工道路的修建和机械碾压，也会破坏地表植被，降低土壤的抗蚀能力。

2.2 特点分析

时空分布不均匀：水利工程施工期水土流失在时间上主要集中在土方开挖、回填等施工高峰期以及降雨频繁的季节；在空间上，主要发生在开挖面、回填面、弃渣场、施工道路等区域，不同区域的水土流失强度存在较大差异。

侵蚀强度大：施工过程中，由于地表植被破坏和土壤扰动，土壤的抗侵蚀能力急剧下降，在降雨等外力作用下，水土流失强度往往远高于自然状态下的土壤侵蚀强度，可能会引发滑坡、泥石流等地质灾害。

影响范围广：水土流失不仅会对水利工程施工区域及其周边的生态环境造成破坏，流失的泥沙进入河道后，还可能导致河道淤积、水质恶化，影响下游地区的水资源利用和生态安全。

三、水利工程施工期水土流失监测

3.1 监测内容

土壤侵蚀量监测：通过测量施工区域内土壤流失的重量或体积，定量评估水土流失程度。可采用侵蚀沟量测法、沉积量测法、小区监测法等方法进行监测。

植被覆盖度监测：植被具有保持水土、减少土壤侵蚀的作用，监测植被覆盖度的变化，能反映施工活动对植被的破坏程度以及植被恢复情况。常用的监测方法有地面调查法、遥感监测法等。

地形地貌变化监测：利用地形测量、遥感影像分析等技术，监测施工过程中地形地貌的变化，如开挖面坡度、高度的变化，弃渣场的堆积形态等，以便及时发现潜在的水土流失隐患。

水文气象因子监测：监测降雨量、降雨强度、风速、风向等水文气象因子，分析其与水土流失的关系，为水土流失预测和防治提供依据。

3.2 监测方法

地面监测法：在施工现场设置固定监测点，通过人工测量、安装监测设备等方式，对土壤侵蚀量、植被覆盖度等指标进行定期监测。该方法监测数据准确，但工作量较大，适用于局部重点区域的监测。

遥感监测法：利用卫星遥感、无人机遥感等技术，获取大范围的施工区域影像数据，通过图像处理和分析，监测植被覆盖度、地形地貌变化等信息。遥感监测法具有监测范围广、时效性强等优点，可用于宏观掌握水土流失动态。

物联网监测法：借助传感器、无线通信等技术，构建物联网监测系统，实现对土壤湿度、土壤含水量、坡面位移等指标的实时自动监测。物联网监测法能够及时获取监测数据，提高监测效率和准确性，便于及时发现水土流失问题并采取应对措施。

3.3 监测指标体系构建

根据水利工程施工期水土流失的特点和监测需求，构建包含土壤侵蚀类指标（如土壤侵蚀模数、侵蚀沟密度）、植被覆盖类指标（如植被覆盖率、植被类型）、地形地貌类指标（如坡度、坡长）、水文气象类指标（如降雨量、降雨强度）等在内的监测指标体系，全面、系统地反映水土流失状况。

四、水利工程生态护坡技术

4.1 植物护坡技术

原理与特点：植物护坡技术是利用植物的根系固土和地上部分的覆盖作用，减少坡面土壤侵蚀。植物根系能够深入土壤，增强土壤的抗剪强度和稳定性；植物地上部分的茎叶可以拦截降雨，减缓雨滴对坡面的击溅作用，降低地表径流速度，从而减少水土流失。该技术具有生态环保、成本较低、景观效果好等优点，但植被生长初期防护效果较弱，需要一定的养护期。

应用要点：选择适合当地气候、土壤条件的植物品种，优先选用乡土植物，以提高植物的成活率和适应性；合理配置植物，采用乔、灌、草相结合的种植模式，形成多层次的植被结构，增强护坡效果；加强植被养护管理，及时浇水、施肥、修剪，防治病虫害，确保植物正常生长。

4.2 工程与植物相结合的护坡技术

原理与特点：该技术将工程措施（如挡土墙、格构梁、锚杆等）与植物护坡技术相结合，充分发挥工程措施的固坡作用和植物措施的生态防护作用。工程措施能够快速稳定坡面，提高边坡的抗滑、抗冲刷能力；植物措施则可以长期改善坡面生态环境，减少水土流失。这种护坡技术具有防护效果好、稳定性强、生态景观效果佳等优点，适用于坡度较大、稳定性较差的边坡。

应用要点：根据边坡的地质条件、坡度和高度等因素，合理设计工程结构，确保工程措施的安全性和有效性；在工程结构上预留种植槽或种植孔，便于植物种植；选择根系发达、耐旱、耐瘠薄的植物品种，与工程措施相互配合，共同发挥护坡作用。

4.3 生态袋护坡技术

原理与特点：生态袋护坡技术是将植物种子、肥料、保水剂等与土壤混合后装入生态袋中，再将生态袋按一定方式堆叠在坡面上，形成稳定的护坡结构。生态袋具有透水不透土的特性，能够有效防止土壤流失，同时为植物生长提供良好的环境。随着植物的生长，根系会穿过生态袋，相互交织，进一步增强边坡的稳定性。该技术施工简便、生态环保、适应性强，可用于各种类型的边坡防护。

应用要点：选择质量合格的生态袋，确保其强度和透水性能；合理设计生态袋的堆叠方式和坡度，保证边坡的稳定性；定期对生态袋护坡进行检查和维护，及时补种死亡的植物，清理坡面杂物，防止生态袋破损和滑落。

五、结论

水利工程施工期水土流失监测与生态护坡技术是防治水土流失、保护生态环境的重要手段。通过科学的水土流失监测，能够及时掌握水土流失动态，为防治措施的制定提供依据；合理应用生态护坡技术，可以有效减少土壤侵蚀，稳定边坡，改善生态环境。在水利工程建设中，应充分重视施工期水土流失防治工作，结合工程实际情况，综合运用多种监测方法和生态护坡技术，实现水利工程建设与生态环境保护的协调发展。未来还需进一步加强水土流失监测技术的创新和生态护坡技术的优化，提高防治效果，推动水利工程可持续发展。

参考文献

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