线性工程水土流失特征及防治技术

殷树强　郑文娇　王敏

［关键词］ 线性工程；水土流失；防治技术；监测技术

［摘 要］ 线性工程具有线路跨度大、沿线地质地貌复杂、挖填土石方量大等特点，施工过程中会破坏当地原有的地貌形态，产生的水土流失危害较大。梳理线性工程水土流失特征及其防治技术，对优化水土保持措施配置、有效防治水土流失具有重要意义。基于文献调研工作，总结了不同类型线性工程水土流失特点，评价了不同水土流失防治工程、植物措施技术和水土保持监测技术的优缺点及适用范围，以期为有效防治和科学监测线性工程水土流失提供参考。

［中图分类号］ S157［文献标识码］ C［文章编号］ 1000－0941（2023）09－0025－05

线性工程是指项目呈线状分布、里程数较大的生产建设项目，主要包括公路、铁路、输变电线路、输气（油）管道工程等，关系到国家经济发展和人民群众生产生活。据统计，截至2021年底，全国电网220 kV及以上输电线路回路长达84.3万km，建成油气长输管道累计长达15万km，公路总里程达528万km，铁路营业里程突破15万km（其中高铁营业里程超过4万km）。随着交通强国等战略的推进，线性工程建设投资规模仍将保持高位运行，线性生产建设活动仍将大规模开展。

线性工程网络的迅速延伸，筑成了国民经济发展的基石，但同时也给生态环境带来了负面效应。与水利水电工程、采矿工程等集中布局、跨度小且分布呈点状的生产建设项目相比，线性工程具有线路跨度大、沿线地质地貌复杂、挖填土石方量大等特点，建设过程中破坏当地原有的地貌形态和自然水文系统，扰乱土壤结构，破坏植被，削弱生态系统的水土保持功能，加剧水土流失危害[1-2]。线性工程建设造成的人为新增水土流失尤为严重，据测算，修建单位里程铁路造成的水土流失达5 173 t/km，公路、堤防、输气（油）管道分别约为1 535、847、355 t/km；输变电工程扰动面积小，造成的水土流失相对较小，约为43 t/km[3]。尤其是近20 a来，我国大力发展高速铁路建设，因其参建单位多、施工周期长、施工组织要求高、影响范围广，故已成为生产建设项目水土流失防治的重中之重。总结不同类型线性工程的水土流失特征及其防治技术和水土保持监测技术，对有效防治和科学监测线性工程水土流失具有重要作用。

1 线性工程水土流失特征

线性工程建设扰动面积大，影响范围广，往往跨越多个地质地貌类型区，各区域侵蚀环境不同，加上不同施工阶段的建造主体不同、施工工艺复杂多样，可能形成多种侵蚀类型。同时，线性工程侵蚀强度具有阶段性，随着工程建设的推进，线性工程造成的地表扰动和侵蚀强度逐步减轻。各类线性工程施工期水土流失强度均大于自然恢复期。施工期路基或基坑开挖、土石方开挖回填、弃渣临时堆放等活动极易产生水土流失；到了自然恢复期各项工程已完工，部分项目区地面已硬化，扰动区域逐渐被建筑物覆盖或已实施绿化等，水土流失强度迅速降低。

线性工程可根据工程布局、施工工艺、地表扰动类型等分为不同水土流失防治分区，各防治分区水土流失特点和强度存在差异。通过文献调研，梳理了公路[4]、输变电线路[5]、铁路[6]、管道[7]、堤防[8]5类线性工程的水土流失特征，见表1。公路工程的水土流失主要源于路基开挖和回填形成的纵深较大的沟壑和场地平整形成的裸露地表，尤其路基工程区是水土流失重点区域；输变电线路工程的水土流失主要源于挖方段高陡边坡的滑坡、崩塌和填方段的沉陷、泻溜，施工便道是其水土流失重点区域；铁路工程的水土流失重点区域是路基工程区和弃渣场区，大量堆积的弃渣极易产生水土流失；管道工程的水土流失重点区域是管道作业带区，大量堆土在管道两侧，在雨水冲刷下极易产生水土流失；堤防工程的水土流失主要来源于临时堆积的弃土弃渣，且受到较强的水力、风力影响。针对不同类型线性工程的重点水土流失区域和水土流失特征，制定相应的水土流失防治措施体系，才能科学有效控制水土流失。

2 线性工程水土流失防治技术

2.1 工程措施

线性工程水土流失防治的核心是理水保土，恢复项目区破损的地貌至稳固状态，而工程措施是维持项目区地貌稳定的关键[9]。表2总结了线性工程常用的水土流失防治工程措施，评价了其技术特点，并提出了适用范围。早期采用的工程措施，如护面墙、浆砌片石、锚杆、喷浆等，水土流失防治效果显著，但因采用的防护材料耐久性差，时间久后强度下降严重，影响防护效果，因此在此基础上设计了抗滑桩防治技术、雷诺护坡技术等防护性能更强的技术。针对在降水强度大、岩土易风化的地区很难保证工程材料与边坡岩体的兼容性，SNS柔性防护技术因具有主动防治系统和被动防治系统双重稳固的优势，而在线性工程水土流失防治中得到了广泛应用[10]。

表土剥离和利用技术主要包括条带表土外移剥离法和分层平移表土剥离法。施工准备阶段剥离并妥善保存表土，项目建成后对土地进行回覆平整，可减少适宜植被生长发育的土壤资源的流失，为植被恢复提供适宜的条件。弃渣场和路基边坡通常采用渣土拦挡，防止弃渣溜坡产生水土流失，主要包括挡土墙和挡土坝。截排水工程对土质边坡和路基的水土流失防治十分重要，施工过程中，坡面径流下泄渗透至路基，影响路基的稳定性，而截水工程和排水工程能够及时引导径流方向；同时，对截水沟、排水沟等沟渠进行不定期加固，进一步控制了线性工程沿线边坡与路基的水土流失。

2.2 植物措施

植物措施通过增加边坡、裸露地表的植被覆盖度，促進土壤水分入渗，减少项目区径流量和产沙量来控制水土流失，可以在防治水土流失的同时起到提升景观效果的作用，弥补工程措施无法协调周边景观环境的不足。表3总结了线性工程常用的植物措施，评价了其技术特点，并提出了适用范围。早期线性工程采用撒播草种、铺草皮、框架植草等相对简易的植物措施对边坡进行治理，工艺粗放，未形成技术体系。液压喷播植草技术的引进，实现了从人工作业到机械化施工的转变，提高了施工效率。在此基础上研发了土工材料植草技术，利用土工材料制作框架，在框架内喷播植草，充分发挥了植物措施与工程措施相结合的优势，既能增强护坡能力，又能培育与周边自然环境相协调的植被，如土工格室植草、加筋固土植草、蜂巢式网格植草、浆砌石片骨架植草等。可降解材料附着植草技术，如植被袋、植生带、植被纤维毯等，进一步利用可降解的无纺布、纤维材料编织袋、植物纤维毯等作为草种的附着材料，具有一定的保水、保温作用，还能阻止雨水冲刷，提高种子发芽率和发芽速度[11]。对于土壤贫瘠的边坡，通常采用客土喷播技术，包括客土喷播植草技术、厚层基材喷播技术以及适应性更好的TBS植被护坡技术[12]。此外，线性工程建设活动再塑的地段及其他废弃场地，可使用原生植被恢复技术重建植物群落。植被恢复方案设计前，应进行立地条件分析评价，随后从生态适应性、和谐性、抗逆性和自我维持性等方面选择适合于当地生长的植物种[9]。

3 线性工程水土保持监测技术

科学准确的水土保持监测可为生产建设项目水土保持工作提供依据，需和工程建设同步进行。依照《生产建设项目水土保持监测与评价标准》（GB/T 51240—2018），监测内容主要包括水土流失影响因素、水土流失状况、水土流失危害、水土保持措施落实情况及防治效果等。线性工程水土保持监测工作开展前应进行详细的现场调查，编制科学完整的水土保持监测方案，选择合适的监测方法，才能获取完整、准确的监测结果。

表4总结了线性工程常用的水土保持监测方法，评价了其技术优点和缺点。传统水土保持监测技术主要包括径流小区法、测钎法、体积测量法，此類技术操作简单、成本较低，但数据精度较低，自动化水平不高，会出现监测结果和实际情况偏差较大的情况。随着新技术的发展，三维激光扫描、红外测距仪测量、相机摄影测量、GPS测量、无人机航测等高新监测技术逐渐应用在水土保持监测工作中，大幅提高了监测效率和监测结果精度，但也存在技术要求高、成本投入高等问题。

4 建议

通过多年的探索实践，目前已形成了适用于我国具体情况的线性工程水土流失防治技术体系和水土保持监测技术，有效控制了施工中产生的水土流失。今后应进一步提升水土流失防治技术，做到工程措施和植物措施的有机结合，充分发挥工程措施固定坡面、拦截径流的作用和植物措施固土蓄水、提升景观效果的作用，实现防治水土流失、维持生态系统平衡、提升周边区域景观效益的综合作用。此外，加强线性工程水土流失监测技术的精准性和实时性，在水土流失高风险位置安装视频监控等实时监测设备，同时调整监测方法的结构，形成小流域综合观测站、流域控制站、坡面径流场、侵蚀观测场等实地监测和现代化监测设备相结合，固定监测点和区域巡测相结合，日常监测和应急监测相结合的监测技术体系。

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收稿日期： 2023-03-08

第一作者： 殷树强（1978—），男，内蒙古赤峰人，学士，主要从事铁路建设重大项目管理与水土保持管理工作。

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（责任编辑 李佳星）