摘要：本文以减少坡面径流作用下侵蚀土壤流失为例，采取措施对坡面径流进行过滤，滞留侵蚀土壤颗粒，排走水体，提出了边坡坡脚滤体措施设计理念。
关键词：土壤流失；滤体措施
云南省地处亚热带高原季风气候区，气候类型多样，最突出的特点是年温差小，日温差大，干湿季节分明，雨季在5～10月份，期间降水量占全年总量的85.0%，多年平均降水量在1060mm，降水量最多的滇西南地区，年降雨量高达2200～2800mm；最少的滇西北，年降雨量仅为580mm左右，降雨的特点为日数多、强度大且集中、多单点暴雨。
降雨是云南省土壤侵蚀的基本动力，其强度大小和年内分配均匀程度直接影响到侵蚀形式和侵蚀量的大小，雨季的土壤侵蚀量占年侵蚀量的绝大部分。在降雨作用下，促进侵蚀发生发展，造成土壤流失和生态恶化。
云南省开发建设项目众多，遍及采矿、交通、水利、水电等各个行业，开发建设项目具有建设周期短，对地表扰动强度大的特点。工程建设产生大量开挖面和弃土石渣，由于扰动地表和弃土石渣抗侵蚀能力弱，在降雨作用下易造成水土流失，其特点为侵蚀强度大、雨季集中、侵蚀期短。
1．堆渣边坡防护设计现状及不足
1.1堆渣边坡防护设计现状
开发建设项目堆渣边坡防护设计主要参照《开发建设项目水土保持方案技术规范》SL204-98和《开发建设项目水土保持技术规范》GB50433-2008的要求进行设计，采取分级堆渣，边坡周边修建截、排水沟，分级马道设置截水沟，坡面以植物措施、植物和工程措施相结合、工程措施等防护方式。
1.2．堆渣边坡防护措施设计的不足
弃渣场边坡截、排水沟设计中，未有防止坡面径流携带堆渣料流入沟道而造成弃渣随水流流失的功能。如以植物措施、植物和工程措施相结合防护为主的弃渣场堆渣坡面，在分级马道上设置截水沟或在坡面设置排水沟后，截、排水沟就成为了弃渣流失的唯一通道。在雨季，降雨形成的径流冲刷堆渣坡面，携带堆渣料流入沟道，渣料因而随水流流出弃渣场而流失，特别是坡面植被尚未能有效发挥水土流失防治作用期间，坡面土壤侵蚀一般都在中、强度等级，边坡高度1/2～2/3以上区域以面蚀为主，其下区域以沟蚀为主。
考虑坡面径流携带侵蚀土流入沟道而造成流失的情况，以防止侵蚀土流失为目的，将土石坝反滤体、透水坝设计功能以及钢筋石笼透水性能引入到水土流失防治措施设计中，在设置具有过滤功能的设施，将坡面汇流携带的土和水分离，留住土壤、排走径流，减少侵蚀土流失。
2．类似工程借鉴
在土石坝设计中，在可能发生渗透破坏的部位设置反滤层和坝体排水，滞留土壤颗粒，排走渗水，有效地防止了坝体发生渗透破坏，通过云南省众多土石坝建设的多年实践运用，积累了丰富的成功经验。泥石流防治中采用的透水型拦挡坝也同样具有滞留土体大颗粒、排走水流的功能，在坝体设置梳齿状、筛孔状和格栅排泄通道，便于泥石流浆体排泄并留下巨砾、漂石，如云南省永胜县板山河、大理白石溪泥石流防治都采用了透水坝。
土石坝的反滤层、坝体排水和透水坝具有共同特点：具有拦滞土体颗粒、排水的功能。可将其共性功能引入到防止侵蚀土壤流失的措施设计中。在开发建设项目水土流失防治中，具有类似过滤功能的措施包括钢筋石笼挡墙、干砌石挡墙等，其主要用于开挖土质边坡坡脚的临时防护、堆渣料的临时防护等，在其发挥拦挡作用的同时也发挥了过滤功能，拦挡住固体颗粒、排走水流，这些措施在云南省开发建设项目中得到广泛应用，如临时堆渣料防护和边坡坡脚临时拦挡都采用了钢筋石笼。
在开发建设项目水土保持监测工作中也发现，在弃渣场堆渣坡脚碎石、块石集中堆积区，有大量侵蚀土壤滞留，而其他区域则在截水沟内有侵蚀土滞留或已流失，如小湾水电站工程和尚田沟（中）弃渣场二级边坡坡脚，坡脚左侧区为碎石、块石堆积（部分石料为施工遗留），在碎石空隙间充填土为其上侧边坡流失土。
3．滤体措施设计
3.1．设计理念引入
通过对土石坝反滤层、坝体排水和透水坝的设计和功能分析，其都具有拦滞土体颗粒、排水的功能，可将这些功能设计引入到防止侵蚀土壤流失的水土保持措施设计中，从而衍生了滤体措施。
滤体措施是汲取了土石坝反滤层和排水体的部分功能设计，以及借鉴泥石流防治透水坝的运用经验而提出的水土流失防治措施，其主要功能是滞留降雨作用下形成的地表径流中携带的侵蚀土壤颗粒，排走径流。
3.2适用范围
滤体措施主要用于过滤坡面径流中含有的土体颗粒，达到减少土壤流失、排走水体的功效，适用于土壤侵蚀受降雨影响的土质开挖坡面、弃渣堆渣坡面（渣料以沙、土质为主），宜布置在坡面径流出口处地表，且不受其作用功能区以外汇流影响。
侵蚀的发生是不可避免的或无限期的，滤体措施主要是滞留坡面土壤侵蚀从某一高侵蚀强度等级变化至容许侵蚀强度等级期间的地表径流中携带的侵蚀土壤，其功能具有时效性（云南省地处年降水量在1000mm以上的地区，坡面植被经过2年左右时间的生长，能够充分发挥减蚀作用，坡面土壤侵蚀能够控制在容许范围内）。
3.3滤料设计
滤料配置在水土流失防治中尚无可借鉴的设计和运用经验，条件适宜区可对被侵蚀土壤进行分析，经试验后确定滤料层数和级配，也可参照SL274-2001规范和土石坝反滤层、坝体排水运用经验等进行滤料配置和实践运用。滤料设计时应注意以下几点：①滤料要求：滤料每层厚度一般不应小于滤料中最大粒径的5～8倍，为便于施工，厚度不应小于20cm。②滤料层数：第一层以侵蚀土壤颗粒不被水带走为原则；第二层能保护第一层、依次类推。滤体尽量与地表径流流向垂直布设。③滤料粒径要求：侵蚀土壤颗粒不应经滤体而流失；任何滤层的颗粒不应穿过下一层较大颗粒间的空隙；每层内颗粒不应发生移动；各滤层不应被阻塞。
滤料可采用碎石料、砂料等，也可采取块石与土工织物结合使用。
3.4滤体措施结构设计
土质边坡分级平台和堆渣边坡分级平台宽度一般为1.5～2.0m，参照SL274-2001规范中反滤体最小厚度控制要求，防止侵蚀土流失的滤体措施最小厚度控制在0.5m左右，滤体措施布设尽量减少占地空间。
滤体措施布置于边坡坡脚地表，被保护坡面一般较小，降雨形成的径流一般不大，可根据坡面侵蚀量、滞留空间、作用期和地形条件等综合分析来确定滤体措施尺寸。因滤料为松散结构，为保证滤体措施稳定，可将滤料放置于钢筋笼内，单个钢筋笼高度不超过1.0m（便于施工），长度可视地形条件而定。以弃渣场堆渣边坡坡脚滤体措施设计为例，其结构如图1、2所示。
4、结语
滤体措施在弃渣场堆渣坡面土壤流失防治中的运用还需进一步研究和实践，滤料的配置应根据防护坡面土质和防护要求具体确定。从其作用功能看，能将侵蚀土和水分离，有效减少侵蚀土流失量，措施施工方便，功效明显。滤体措施同样可用于地表径流作用下引起的坡面土壤流失防治，其适用范围广。
参考文献：
[1]李德基：《中国地质灾害与防治科学报》，1997年12月第4期第8卷。
[2]白永年，吴士宁，王洪恩等主编，水利电力出版社出版《土石坝加固》。
论文作者:李丕清,何辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
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