水土保持生态修复在水利工程设计中的应用研究

刘 丹 陈修同

（青州水建工程建设有限公司，山东青州 262500）

水利工程的修建主要是为了满足灌溉农田、防洪抗旱、地区用电需求。水利工程是一项耗时长、内容复杂、要求高的工程项目，在施工时对周边环境的影响相对较大。传统水利工程设计主要以“先破坏、后治理”理念为主，此模式已无法满足社会发展需求。为了推动水利事业长期稳定发展，必须深入研究水土保持生态修复技术，实现水利工程建设与环境保护协调进行的目标。

1 我国水利工程现状

由于水利工程建设是一项大规模的施工建设活动，容易导致水土流失问题，在水土流失区域，大多数植被都无法快速恢复，严重时还会导致当地的生态系统彻底崩溃，只有少数物种能够存活。

（1）土壤结构变化。

土壤的水分组成出现了明显变化，导致生活的适应性下降。水利系统运行时会定期截流与泄洪，导致水利坝体下游与上游区域的土壤含水量发生明显变化，两个区域土壤含水量的变化引起生物组成结构出现变化，部分植物无法在变化频率较高的土壤体系中存活，导致植被系统出现崩溃，动物出现迁徙。

（2）土壤流失。

修建水利工程时，需要挖掘选址区域原有土层，导致区域植物生长环境遭到破坏，影响地底生物的生存。

（3）动物缺失。

由于植物生长并不是一项单一的生命活动，还需要动物参与整个生命系统，修建水利项目会破坏动物种群结构，影响整个生态圈。为了确保本地区自然资源不遭到破坏，需要优化水利生态修复技术，确保生态结构的可持续性。

2 水土保持生态修复在水利工程设计中的应用

我国面积辽阔，不同地区的气候以及水文特点都具有差异。例如，南方地区主要以潮湿的气候为主，降水量较大，北方地区则以干燥为主，降水量相对较小。解决水土流失问题时，应结合地区气候、水文等条件选择合适的治理方案，通过个案分析制定具体的治理方案。结合不同地区特点设计完善的质量方案，才能够确保治理方案的科学合理性。

2.1 优化设计方案

通常情况下，在坡面汇流处布设堰塘，能够提升水利项目的蓄水、提水能力，形成综合型的灌溉网络，有效解决灌溉死角问题。进行工程设计时，首要任务是选择坝址，理想的选址地主要以来水充足、地质结构稳定、地形肚大口小的区域为主，要求选址靠近用水区，尽量将坝址附近存在的材料应用到水坝修建中。

水坝高度控制在5.0 m内，坝体宽3.0 m即可，设计水坝内外边坡时按照1∶2的比例设计，内坡块修建材料以石料为主，外坡以草皮为主，外坡脚修建以干砌堆石固脚为主。

迎水坡1∶0.15～1∶0，背水坡1∶0.65～1∶0.85，要求边坡底宽不超过坝高的80%，修建重力坝时需要对重力坝进行应力分析以及稳定分析。

施工前需要将施工所用的土料、石料准备齐全，做好施工导流准备工作，如果施工时采用的放水涵管同时也用作导流管，应先进行放水涵管施工作业。施工时应根据设计尺寸开展施工放线作业，施工时注意溢洪放水设施控制位置，施工人员需要保护好施工定线样桩，及时对样桩进行校核。根据设计要求开展清基工作，清基时应做好基础处理工作。防渗衬砌构筑物设计应结合设计程序进行，要求护砌工程的建设应在洪水来临前结束，结束后及时进行回填夯实。施工时应选择专职施工员对各项施工工序进行把关，聘请质量监理员对工程质量进行监督。

建立管理制度，管理人员能够及时发现问题，及时对这题进行处理；定期检测枢纽工程的质量，收集枢纽沉陷量、裂缝宽度、渗漏位、移量、淤积量等数据，为后期维护提供依据；调整用水计划，禁止出现猛蓄猛放的现象，要求夏季蓄水控制好水量；落实防汛检查要求，汛期到来前应组织人员对堰塘进行巡守；优化集雨区水土保持工作，进一步减少进入塘堰的泥沙量；合理利用水土资源，确保其合理性。

2.2 表层土保护

在生态修复中，土壤资源质量直接影响生态修复效果。水利工程设计中，通常采用“三通一平”方式进行施工，例如开挖地土壤、填埋回填作业以及渣堆弃渣场，会对整个工程产生较大影响。后期生态恢复工作中，地表种植土壤质量下降会制约地表植被生长，使得植物生长环境恶化。做好地面种植土壤保护工作十分关键，设计期间应挖掘并存储地表土壤，做好防流失工作，施工后可以将这些土壤进行再利用，提升土壤的利用率，降低对植被的影响。

2.3 退耕还林设计

设计水利工程项目时，应尽量降低施工对生态系统的影响，使原有生态植被结构能够最大限度保留，这也是生态修复中十分重要的方式。

修建水利项目时会影响地面生态，原有植被的破坏程度也因工程而异，植被的生态功能大幅度降低，取而代之的是被破坏后的裸露地面，引发了严重的水土流失问题，也增加了生态修复难度。大多水利工程选址都位于理想的区域，施工时应尽量确保植被良好区域不受影响，严格对施工面积进行控制，提升场地再用率。

植被的选择以水保林树种为主。松类植被，密度范围为900～2 400 株/hm2；刺槐，密度设计900～6 000 株/hm2；紫穗槐，密度设计以900～3 300 株/hm2为最佳。树种选择应遵循一定规则，应以实地实树为主，最好选取防护效果良好且有一定经济价值的树种，要求树种具有较强的适应性，且树种的抗逆性强，生长旺盛，具有发达的根系以及浓密的树冠，可以提升修复的质量。可供选取的树种为刺槐、湿地松（乔木林）、紫穗槐（灌木林）。

整地时主要以穴状整地为主，要求原坡面与穴面能够形成一定内倾角，要求穴径的尺寸范围为0.4～0.5 m，穴径的深度应超过25 cm，形状以品字形为主。对于植物栽植要求，应以乔、灌、草套种形式为最佳，栽植时需要确保树苗的垂直度，确保树种根系能够得到舒展，栽植深浅适度。进行填土时作业时，应先进行表土、湿土作业，再进行生土、干土添加作用，最后对土体进行分层踩实。如果土壤墒情较差，应对土壤进行浇灌透水处理，在土壤上覆盖一层虚土。做好修枝整形工作，结合不同树种特点进行修枝整形工作，修剪时应确保修枝的科学性，要求主干下部不够存在太多枝条，具体的位置为1/3位置，如果是阔叶林则需要在第二年秋天后进行修建，修建时遵循因树修剪的原则，按照随枝作形原则进行整枝。灌水施肥时，应注意幼林可能因为干旱而出现缺水枯萎的现象，此时应及时补充水分。此外，还应做好防病虫害工作，要求幼林的成活率能够超过90%，均匀分布在周围，缺少幼苗应进行补植，确保其成活率达到要求。

3 生态修复需要注意的问题

3.1 提高人员意识

治理水土流失问题应选择科学的生态修复方法，切实解决生态环境修复中遇到的主要问题，降低生态修复过程中对生态环境造成的影响，契合可持续发展理念。进行实际作业时，要求相关人员能够遵循水土保持政策法规，科学进行施工建设，树立良好的水土保护意识，从根本上解决水土流失问题。在施工过程中，应尽可能将施工区域受到的破坏影响消除，确保工程区域不存在过多砂砾以及渣土。

进行工程管理作业时，管理人员应最大限度落实节水工作，防止水资源因为各项施工受到浪费及污染等问题。在项目建设前期，要求承包商能够全面制定生态保护计划，通过宣传教育使施工人员形成良好的水土保护意识，推动水土保护工作开展，落实“三联”制度落实，推动水土保护工作顺利进行。部分施工内容进行提前应制定应急措施，有效解决施工中弃渣处理问题，提升边坡防护质量，满足水土保护工作的要求，解决水土保护工作中的不足以及缺陷。

3.2 强化保护机制

对于水利项目水土保护工作的进行，应通过人为力量进行干涉，切实将环境部门出台的法律、法规等落实下去，对于施工中不完善的地方进行纠正处理，确保施工的合理性，所有立项都应遵循标准，降低施工过程对水土环境造成的破坏，避免施工污染对水土环境产生严重影响，提升水土保护的质量。

要求施工方施工时科学设置临时围挡，避免施工碎屑进入水体，弃渣及时运至指定地点进行处理。水土保护工作属于综合性的工作，保护的质量与人类生存发展具有十分密切关系，需要广大群众参与，对施工作业进行监督。水利工程建设过程中对于水土流失治理的重视程度不足，特别一些小型的施工项目，为了减少资金投入，部分企业未能严格执行水土保护要求。水利工程施工时，应通过多种管理机制对水土保护工作进行规范，将具体措施纳入保护机制，通过详细的保护制度作为约束，确保保护质量不受影响，通过各种有力的制度约束，进一步推动水土保护工作的进行，减少施工过程对水体环境造成的影响。

4 结语

综上所述，随着国家经济发展，水利工程数量也越来越多，应进一步做好水利工程施工优化工作，做好水土保持生态修复工作，确保水利工程周边生态结构不出现过大变化。施工中应将人为失误降低，通过民众的力量解决水土流失问题。通过综合整治的方法，使得土壤和植物生长环境得到保护，进一步提升水资源利用率，降低水利项目对自然生态的影响，保证人与自然协调发展。