李德良，李耀增，步青松，何財松

(中國鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

青藏鐵路是世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路，沿線具有海拔高、溫度低、生態(tài)環(huán)境十分脆弱的特點(diǎn)，并且穿越三江源等自然保護(hù)區(qū)。土壤侵蝕類型兼具風(fēng)力侵蝕、水力侵蝕和凍融侵蝕，使得水土流失防治難度明顯超過其他地區(qū)的鐵路工程。青藏鐵路從設(shè)計、施工起，就采取了一系列水土保持措施，水土保持投資達(dá)到7.3億元，占環(huán)?？偼顿Y的47.4%。

至今，距離開工建設(shè)已有十多年時間，建設(shè)期采取的水土保持措施是否對保護(hù)高原生態(tài)、控制水土流失發(fā)揮了作用，運(yùn)營期補(bǔ)充的水土保持措施是否發(fā)揮了應(yīng)有的功能，在水土保持工作中還有哪些方面需要加強(qiáng)完善，為此，青藏鐵路公司委托中國鐵道科學(xué)研究院開展了青藏鐵路格拉段工程的環(huán)境影響后評價工作。鐵科院于2011年對青藏鐵路水土保持情況進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，并結(jié)合中國科學(xué)院寒旱所和蘭州交通大學(xué)等單位進(jìn)行的跟蹤監(jiān)測，對青藏鐵路水土保持情況進(jìn)行深入研究與評價，找出存在的問題并提出相應(yīng)的解決方法。

1 青藏鐵路沿線水土保持現(xiàn)狀

青藏鐵路沿線穿越高寒荒漠、高寒草原、高寒草甸、沼澤濕地等不同的高寒生態(tài)系統(tǒng)［1］，土壤侵蝕類型主要有風(fēng)力侵蝕、水力侵蝕和凍融侵蝕三種。青藏鐵路沿線風(fēng)力侵蝕主要分布在高原荒漠，高寒草原和高寒草甸區(qū)，地表風(fēng)沙形成過程與干旱、半干旱沙漠和戈壁區(qū)差異大，多大風(fēng)、低氣壓、風(fēng)水兩相侵蝕時空交錯、凍融交替、地表抗風(fēng)蝕能力差、擾動破壞易風(fēng)蝕是其顯著特點(diǎn)。隨著青藏高原環(huán)境變化，尤其是全球氣候轉(zhuǎn)暖導(dǎo)致冰川退縮，雪線上升，多年凍土退化，湖塘面積逐漸縮小，部分沼澤濕地變干，地表風(fēng)蝕加劇，已固定的沙丘活化，沙漠化加劇，風(fēng)沙活動頻繁，鐵路沙害將日趨嚴(yán)重，成為青藏鐵路安全運(yùn)營的首要災(zāi)害。

青藏鐵路水力侵蝕嚴(yán)重區(qū)段主要集中在措那湖、通天河、沱沱河、秀水河與紅梁河。這些區(qū)域還表現(xiàn)出風(fēng)力侵蝕和水力侵蝕時空交錯的特點(diǎn)。夏秋時節(jié)降雨集中，易產(chǎn)生嚴(yán)重的水力侵蝕，河流搬運(yùn)大量的泥沙沉積在湖岸、河道邊灘、階地及沖洪積扇上;冬春時節(jié)干旱且多大風(fēng)天氣，強(qiáng)勁風(fēng)力搬運(yùn)泥沙沉積在湖岸、河道邊灘、階地及沖洪積扇上，產(chǎn)生嚴(yán)重風(fēng)力侵蝕，常形成強(qiáng)沙塵暴天氣，大風(fēng)攜帶大量風(fēng)沙直接涌向鐵路。

凍融侵蝕主要集中在玉珠峰到安多之間，青藏鐵路穿越連續(xù)多年凍土區(qū)550 km，島狀多年凍土區(qū)82 km。凍融侵蝕會對行車安全造成非常大的影響，是造成路基病害的主要原因。

2 工程建設(shè)采取的主要措施

青藏鐵路水土保持工作本著“宜草則草，宜荒則荒”的原則，采取了工程措施和生物措施相結(jié)合的方式，工程措施包括路基坡面防護(hù)工程、坡面防護(hù)工程、防沖刷工程及擋土墻工程。同時在土質(zhì)路堤、路塹邊坡等適宜植草地段(主要是安多以南地區(qū))輔以植物措施。具體實(shí)施的水土保持措施見表1。

表1 青藏鐵路格拉段水土保持措施

3 水土保持措施效果評價

3.1 風(fēng)沙路基防護(hù)工程

風(fēng)沙路基防護(hù)工程主要集中于格爾木到唐古拉山段以及措那湖段，主要采取的措施有全斷面碎石土包坡、尼龍網(wǎng)格(圖1)、石方格(圖2)和高立式沙障(圖3)等，從監(jiān)測結(jié)果來看，碎石土包坡對路基的防護(hù)效果較好，坡面基本穩(wěn)定。尼龍網(wǎng)格和石方格可以增大地表摩阻流速，使風(fēng)沙流中一部分沙粒沉降，達(dá)到了防風(fēng)固沙的效果。

沱沱河、措那湖附近風(fēng)蝕沙化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，其中沱沱河大橋采取了尼龍網(wǎng)格保護(hù)措施，有效防止了水土流失，并且植被也有明顯恢復(fù)，達(dá)到了較好的效果。措那湖附近采取了石方格、高立式沙障等措施，通過對沙障效果的測量結(jié)果表明，第一沙障后的侵蝕量僅是對照區(qū)的21%左右，而經(jīng)過第2和第3沙障后的侵蝕量更小，和對照區(qū)相比，不同高度的侵蝕量只有其數(shù)十分之一甚至數(shù)百分之一。由此可見，高立式沙障具有較好地降低風(fēng)速的作用，多排高立式沙障效果更為明顯。

圖1 尼龍網(wǎng)格

圖2 石方格

圖3 高立式沙障

3.2 隧道棄渣防護(hù)工程

青藏鐵路共有7座隧道，其中，昆侖山隧道和風(fēng)火山隧道設(shè)置了棄渣場，其余隧道棄渣用于路基填筑。

昆侖山隧道棄渣場采取了擋土墻防護(hù)措施，在坡腳布設(shè)了高度1.5～2.0 m，寬度0.8～1.5 m，長度約400 m的擋土墻。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，昆侖山隧道棄渣場坡面產(chǎn)生了細(xì)溝侵蝕，侵蝕總量為15.5 t，水土流失量為2 200 t/(km2·年)，屬輕度侵蝕。坡頂土壤沖刷至砂石質(zhì)坡面后被截留，說明砂石坡面能有效阻止水土流失發(fā)生。棄渣場的設(shè)置有效地控制了水土流失，使棄渣得到了有效攔擋，達(dá)到了良好的效果。

風(fēng)火山隧道擋渣墻采取重力式混凝土擋墻，上部為混凝土預(yù)制塊錨桿護(hù)坡，中間植草護(hù)坡。堆渣體的坡面保護(hù)較好。2009年至2011年期間的徑流觀測結(jié)果和坡面調(diào)查結(jié)果表明，該棄渣場未產(chǎn)生明顯的水土流失，說明擋土墻有效地攔擋了棄渣，防止了水土進(jìn)一步流失。

3.3 路基邊坡防護(hù)措施

路基采取工程措施和植物措施相結(jié)合的防護(hù)措施，以漿砌片石和植草的方式，對邊坡進(jìn)行防護(hù)(圖4、圖5)。路塹地段采取了骨架護(hù)坡、掛網(wǎng)噴射混凝土的措施進(jìn)行防護(hù)，并在路基兩側(cè)挖有排水溝。在河岸邊坡、路堤邊坡等易受水流沖刷而影響到路基穩(wěn)定的地段，設(shè)置防沖刷工程［2］，采用片石混凝土腳墻基礎(chǔ)、混凝土板等防護(hù)措施;非主流地段設(shè)置漫石漏斗基礎(chǔ)，單層干砌片石防護(hù)措施;不受洪水沖刷的淺灘地段采用護(hù)道防護(hù)措施。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，路基地段采取的工程措施，可以有效地防止地表徑流對路基邊坡的沖刷，坡面已基本穩(wěn)定，防護(hù)工程起到了很好的水土保持作用。同時，植物措施也進(jìn)一步提高了路基防護(hù)能力，石砌方格防護(hù)邊坡植被恢復(fù)良好，覆蓋率在90%以上，植被長勢較好，但有個別路段的植物出現(xiàn)干枯的現(xiàn)象，需要及時采取補(bǔ)救措施。

圖4 羊八井二號隧道出口植草防護(hù)

圖5 安多—那曲段路基植草防護(hù)

3.4 取(棄)土場植物恢復(fù)措施

對取(棄)土場首先進(jìn)行平整場地、清除堆積遺土等整治措施，然后根據(jù)具體的山體形態(tài)和坡度情況，對邊坡進(jìn)行平整和加固。需要采取工程措施的，采用漿砌片石護(hù)坡，風(fēng)蝕嚴(yán)重地段利用卵礫石等覆蓋地表，減輕風(fēng)蝕影響。安多以南地段在頂面平整后，采取植物措施覆土還草。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，取(棄)土場的設(shè)置并未增加原地段的水土流失，采取的工程措施與植物措施相結(jié)合的手段，減少了風(fēng)力侵蝕和水力侵蝕，其中采用草皮回植方法進(jìn)行植被恢復(fù)，區(qū)域覆蓋度達(dá)到73.4%，移植成功的草皮恢復(fù)效果良好，但是由于移植草皮需要與下墊面緊密結(jié)合，也有部分草皮死亡，并有較大的無植被區(qū)域，見圖6。

3.5 施工便道

施工便道在施工完成后，清理了便道余土，平整路面，并在溝槽部位做了排水設(shè)置，本著“宜草則草，宜荒則荒”的原則，植被在高寒荒漠和河谷灌叢地段以自然恢復(fù)為主，安多以南以人工種草為主。

施工便道的設(shè)置雖然擾動了原地表，但是由于采取了切實(shí)有效的措施，未造成嚴(yán)重的水土流失，安多以南人工植被恢復(fù)效果較好，有效地防止了水土流失，見圖7和圖8。

圖6 DK1689取土場植被恢復(fù)狀況

圖7 開心嶺立交1號特大橋施工便道處植被恢復(fù)情況

圖8 烏達(dá)特大橋施工便道處植被恢復(fù)情況

4 結(jié)論

1)青藏鐵路格拉段采取了工程措施和植物措施相結(jié)合的水土保持措施，很好地保持了沿線水土，采取的水土流失防治措施，既保證了鐵路的修建不使該區(qū)域的水土流失加劇，又保證了鐵路運(yùn)行安全。格拉段沿線水土流失情況總體上未惡化。

2)由于青藏高原沙漠化加劇，而青藏鐵路水土保持措施雖然保證了鐵路建設(shè)不加劇沿線水土流失和鐵路的安全運(yùn)營，卻不能從根本上解決鐵路沙害問題。建議繼續(xù)對沿線水土流失狀況進(jìn)行監(jiān)測。

3)建議建立和完善監(jiān)測預(yù)警應(yīng)急機(jī)制，保證列車運(yùn)營安全。加強(qiáng)沿線水土保持設(shè)施的日常維護(hù)與保養(yǎng)，對設(shè)施有效性進(jìn)行監(jiān)測，確保水土保持措施安全、有效地運(yùn)行。

［1］李耀增．青藏鐵路施工期環(huán)境保護(hù)［C］//節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協(xié)年會論文集(一)．武漢:中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會，2007．

［2］李耀增，周鐵軍，步青松．青藏鐵路格拉段的水土保持措施及其初步效果分析［C］//發(fā)展水土保持科技、實(shí)現(xiàn)人與自然和諧——中國水土保持學(xué)會第三次全國會員代表大會學(xué)術(shù)論文集．北京:中國水土保持學(xué)會，2006．