本期内容来自《中国水土保持》杂志2022年第2期文章《弃渣场水土保持合理性探讨》，作者林田苗，孙中峰。
林田苗(1980—)，女，山东威海人，高级工程师，硕士，主要从事水土保持技术咨询等工作；通信作者孙中峰(1972—)，男，吉林伊通人，正高级工程师，博士，主要从事水土保持方案评审、技术咨询及植被恢复研究工作。
弃渣场水土保持合理性探讨
[水利部沙棘开发管理中心（水利部水土保持植物开发管理中心），北京 100038]
弃渣场作为生产建设项目重要的水土流失源地，是生产建设项目水土保持监管的重要对象，其设置、选址、堆置方式及措施布设的合理性决定着整个生产建设项目的水土保持效果，同时对后期水土保持设施验收具有重要的影响。
根据工作实践，从土石方流向、综合利用落实情况、占地类型及运输条件等方面对弃渣场设置的合理性进行了论述，从选址合规性、安全性、满足建设需要和生态文明需要角度对弃渣场选址的合理性进行了论述，从弃渣场等级与措施标准的选取、措施布设的有效性与科学性等方面进行了合理性论述，旨在为生产建设项目弃渣场的设置、选址、堆置方式与措施布设提供参考。同时，探讨了弃渣场定量化研究方法。
正文
生产建设项目是经济发展的引擎，在国家经济社会发展中发挥着重要作用。在当前经济“双循环”发展格局背景下，国内各地加码稳投资，均在为市场强信心、补短板、扩内需开启新引擎，可见经济发展离不开生产建设项目的落地。
生产建设项目在完善国家基础设施、改善人民生活品质方面都具有重要意义，但项目的建设在加速经济发展的同时，也会对生态环境产生不利的影响。“十五”期间，我国生产建设项目扰动地表面积552.8万hm2，弃土弃渣量达92.1亿t，水土流失总量为9.5亿t，可见扰动面积和弃土弃渣数量是影响生产建设项目水土流失的重要因素。
通过对不同年度水土保持公报的统计，全国生产建设项目平均每年会产生弃渣50亿m3左右，弃渣场是最容易发生严重水土流失甚至灾害事件的场所，如果弃渣处置不合理，会对生态环境产生巨大的负面影响，甚至会对人民的生命财产安全构成威胁，如2008年襄汾尾矿库溃坝事故，2015年深圳光明新区渣土受纳场滑坡事故均产生了大量的人员伤亡和财产损失。2004—2019年全国生产建设项目水土保持方案数量、扰动面积及弃渣量见表1。
表1 2004—2019年全国生产建设项目水土保持方案数量、扰动面积及弃渣量一览
为了更好地规范对弃渣的管理，保证弃渣合理有效地利用与处置，水土保持法第二十八条、第三十八条和第五十五条，分别对弃渣和弃渣场进行了规定。为了更好地落实水土保持法和《水土保持工程设计规范》(GB 51018—2014，以下简称《规范》)中的相关条款，根据多年的工作实践经验，从弃渣场设置、选址及堆置方案与防治措施体系方面进行合理性分析与探讨，旨在为生产建设项目水土保持方案编制与技术审查提供参考。
1 弃渣场设置的合理性分析
1.1 生产建设项目土石方平衡与流向的合理性
在生产建设项目土石方调配过程中，既要充分考虑土石方合理利用的问题，又要考虑运输的可能性和经济性，对土石方进行科学合理的转运和调配，争取在调配费用最低的同时又尽可能地降低对周围生态环境的危害。
对水土流失起主要影响作用的环节就是土石方调配，土石方调配不合理会使借方量和弃方量都增多，而土石方开挖面和堆积面都极易发生水土流失，采取科学且可操作性强的土石方平衡方法，可使土石方利用率达到最大、水土流失量降到最小。这就要求我们从三个方面对土石方平衡与流向进行合理性考虑：
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一是符合水土保持法规定的“做到土石方挖填平衡，减少地表扰动范围”和《生产建设项目水土保持技术标准》(GB 50433—2018，以下简称《标准》)规定的“控制和减少对原地貌、地表植被、水系的扰动和损毁，保护原地表植被、表土及结皮层、沙壳与地衣等，减少占用水、土资源，提高利用效率”的要求，在选址(选线)和建设方案设计过程中，要充分考虑源头的土石方数量与平衡，保证最大程度上减少弃渣的产生；
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二是要充分贯彻水土保持法提出的“生产建设活动中排弃的砂、石、土、矸石、尾矿、废渣等应当综合利用”和《标准》中的弃土(石、渣)应综合利用的条款规定，在建设过程中要保证余方资源得到充分合理利用，即建设过程中的资源化管理；
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三是对不能利用的土石方应集中堆放在专门的存放地(弃渣场)进行定点合法合规管理。
只有满足了这三方面的要求，从水土保持角度来看才算符合法律法规与《标准》的要求，即：源头土石方的减量和平衡化设计，过程余方资源化利用途径的实现，末端弃渣合法合规化的处置与防护。
1.2 弃渣场设置的合理性
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三是受地理位置、运输条件和施工时序等因素限制，不能及时利用而造成的临时堆方。
这些弃渣或临时堆方均应按法律法规和《标准》中的规定，在方案确定的专门存放地堆放。因此，弃渣场包含永久弃渣场和临时弃渣场，在工程施工过程中因施工时序问题进行临时定点堆存的临时弃渣场也应考虑其设置的合理性问题。
弃渣场设置应结合工程节点、周边环境、运输情况、地方规划等综合确定，考虑的因素主要有综合利用方式落实情况、占地类型、运输条件等。
1.2.1 综合利用方式落实情况
水土保持法与《标准》均提出水土保持方案中应首先对弃渣进行综合利用，要树立“少挖就是多保护，少破坏、少弃就是多利用少危害”的观点，做到深入调查研究和统筹安排，尽可能实现综合利用，减少弃渣数量。不仅要在总量上实现挖填平衡，而且在标段上也要尽量做到挖填平衡，当然还可以在相邻项目间进行平衡，尽可能不产生弃渣；平衡工作做好了，不仅可大幅度减少开挖的范围和数量，而且可大幅度减少弃渣占压土地的数量，起到防止水土流失、保护生态环境的作用。
在弃渣场设置时应充分论证弃渣综合利用方案，特别是在经济较发达区域，因为生态保护要求对砂、石料场的管理更为严格，致使一些地区建筑材料缺失，而一些弃渣则可以作为资源补充。但由于建设时序问题，弃渣时间与需求时间并不同步，这时的弃渣场可以考虑按临时周转弃渣场进行设置，即在保证安全的前提下，选择运输相对便利的区域，若政府已经对这类弃渣进行统一管理与运行的，则按政府安排执行。
1.2.2 弃渣场的占地类型
弃渣应尽可能不占或少占耕地、园地、林地等利用价值高的土地，一般宜选择在荒山、荒沟或荒地。
《标准》规定：在山丘区宜选择荒沟、凹地、支毛沟，平原区宜选择凹地、荒地；应充分利用取土(石、砂)场、废弃采坑、沉陷区等场地。
《规范》规定：弃渣场选址应遵循“少占压耕地，少损坏水土保持设施”的原则。
占地类型又与弃渣场能否落地密切相关。生产力高的用地补偿标准高，征用地难度相对较大，在选取生产力高的土地作为弃渣场时，后期变更的可能性更大。因此，在设置弃渣场时需要将土地利用类型作为设置合理性的一个关键因素进行考虑。
1.2.3 弃渣场的运输条件
前期弃渣场的选择一般通过地图进行判断，选址相对较近，无论从经济上还是从生态环境保护方面均较为有利，但不要忽视一点，就是运输条件一定要具有可操作性。
如，有多个铁路项目在方案选择时只提出弃渣场距离主线较近，而没有考虑弃渣场的运输条件，导致一些弃渣场需要铺设桥梁才能通过，而铺设桥梁又要经过防洪论证才能落地，所以最终致弃渣场变更；
再如，某铁路项目的一个弃渣场，从图纸上来看距离主线只有几百米，但由于山丘阻隔，需要经过3个村屯才能到达，后期需要修建约14km的运输道路，最终因弃渣运输成本太高，施工单位另选临时堆渣场，导致了弃渣场的变更。
因此，在弃渣场设置时，通过地图选取后，要实地踏查、复核运输条件是否满足工程要求或能够通过较少的施工道路即可到达，这样的弃渣场才能够满足实际工程建设的需要，也才能够真正落地。
2 弃渣场选址的合理性分析
弃渣场作为松散物集中堆放场地，具有不连续性、非均质性和各向异性等复杂特性，这些特性的表现形式有滑塌、滑坡、泥石流等。
如2012年6月四川阆中、2015年10月攀枝花等地发生的弃渣场坍塌，造成了人员伤亡，特别是2015年深圳光明新区渣土受纳场重大滑坡事件，造成了数十人伤亡，直接经济损失达8.81亿元。以上事故的教训十分惨痛，引发了社会舆论的极大关注，弃渣场选址与安全问题得到了政府与相关部门的高度重视。
从目前国家法律体系来看，对弃渣场选址提出明确要求的主要为水土保持法。水土保持法第二十八条规定：依法应当编制水土保持方案的生产建设项目，其生产建设活动中排弃的砂、石、土、矸石、尾矿、废渣等应当综合利用；不能综合利用，确需废弃的，应当堆放在水土保持方案确定的专门存放地，并采取措施保证不产生新的危害。
可见，法律条文将弃渣场选址的责任明确到由水土保持方案确定。对弃渣场设置的必要性进行充分分析后，应明确工程弃渣数量与利用方向等，并在此基础上，根据项目标段或关键节点划分情况对弃渣场进行选取。
2.1 弃渣场选址的合规性
弃渣场选址的合规性是指选址区域符合相关法律条文规定，同时满足相关技术标准和规范的限制性条款，选址不存在法律与技术上的限制性因素。
（1）强制性条款规定。
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一是禁止在对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全有重大影响的区域布设弃土(石、渣)场；
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《规范》中强制性规定有：严禁在对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全有重大影响的区域布设弃渣场。随着生态文明建设的日益推进，弃渣场选址也应满足生态红线的要求，生态保护红线中的禁止开发区包括世界自然遗产地、自然保护区、地质公园、风景名胜区、重要湿地、森林公园、饮用水水源保护区、水产种质资源保护区等，生态红线原则上按禁止开发区域的要求进行管理，严禁不符合主体功能定位的各类开发活动。
因此，在弃渣场选址时首先要明确这些生态红线的范围，以避免违法违规弃渣场出现，导致项目出现颠覆性结论。为保证弃渣场选址的合规性，弃渣场选址要满足相关技术规范的要求，严禁在对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全有重大影响的区域布设弃渣场，严禁在河道、湖泊和建成水库管理范围内设置弃渣场，严禁在生态红线内设置弃渣场。
（2）制约性条款规定。
受一些客观因素影响，主体工程选址选线时不可避免地会通过一些限制性区域，弃渣场选址也会涉及一些限制性区域，所以应明确限制性条款及其主要制约性因素。水土保持相关规范中有限制性条款，例如《规范》明确：
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①弃渣场不应影响河流、沟谷的行洪安全，弃渣不应影响水库大坝、水利工程取用水建筑物、泄水建筑物、灌(排)干渠(沟)功能，不应影响工矿企业、居民区、交通干线或其他重要基础设施的安全。
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②弃渣场应避开滑坡体等不良地质条件地段，不宜在泥石流易发区设置弃渣场；确需设置的，应确保弃渣场稳定安全。
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③弃渣场不宜设置在汇水面积和流量大、沟谷纵坡陡、出口不易拦截的沟道；对弃渣场选址进行论证后，确需在此类沟道弃渣的，应采取安全有效的防护措施。
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④不宜在河道、湖泊管理范围内设置弃渣场，确需设置的，应符合河道管理和防洪行洪的要求，并应采取措施保障行洪安全，减少由此可能产生的不利影响。
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⑤弃渣场选址应遵循“少占压耕地，少损坏水土保持设施”的原则。
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⑥风蚀区的弃渣场选址应避开风口区域。针对制约性条款，要进行专题评估保证不会产生重大影响，同时按相关技术规范的要求，在水土保持方案中体现出针对性措施。
在对下游敏感目标有影响区域设置时，要进行专题评估，保证不产生重大影响；在周边汇水面积较大时，要进行专题防洪评估或计算，保证洪水顺利通过；在不良地质区域弃渣时，要进行专题评估，保证不会因弃渣而出现加剧灾害发生的频率与规模等；针对特殊情况下弃渣场布设在水库淹没区域范围的情况，要专题论证其对主体工程与河流水系的影响。
弃渣场不应占用大量耕地或经济价值高的土地，在风蚀区的主害风方向，弃渣场不应布设在上风口。同时，在这些区域设置弃渣场要在弃渣场等级、水土保持措施标准确定等方面有所反映。
2.2 弃渣场选址的合理性
2.2.1 是否满足安全性要求
弃渣属于人工扰动岩、土或混合体，是松散的堆积体，存在构成成分多样、不可控，边界条件复杂，几乎不存在黏结性，基本不具抗蚀性，可能会诱发多种形态的水土流失，是生产建设项目水土流失产生的主要因素，对其周边生态环境有十分不利的影响。
近年来，弃渣场、垃圾消纳场发生的失稳、垮塌、滑坡和泥石流事件等造成了严重的生命和财产损失。因此，在技术规范中，对弃渣场选址有着强制性条款规定，同时也对弃渣场选址、堆置方式等提出了技术要求，其目的就是保证弃渣场的安全。
从实际情况来分析，目前保证弃渣场安全的因素主要有两个方面的内容：
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二是周边及渣场径流能安全排出。弃渣场堆渣后应保持所在流域汇水的流畅性，不能成为堵点。
目前情况下，在编制与审查时应重点关注以下几个特殊情况：
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一是弃渣场堆渣量超过50万m3或最大堆渣高度超过20m的；
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二是弃渣场下游1km范围内有敏感点的，尤其是有公路、铁路等大型重要基础设施的；
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关于弃渣场的稳定问题，针对未闭库项目要采取相应的稳定分析，即通过对弃渣场设计与工程地质情况的复核，对弃渣场在设计或现状堆置方式与设计基础上进行稳定分析；针对已闭库项目，要在现状地质勘察基础上进行安全稳定评估。分析与评估的结论应有两个方面的内容，即渣堆整体和边坡稳定情况，包括在正常工况、非正常工况运用下的整体与边坡的稳定。
如果通过科学计算能够得出这两个结论，那么就可以认为此弃渣场处于稳定状态。
在汇水区域较大和降雨集中条件下，若沟道排水不当，将会对沟道内弃渣造成冲刷，易发生垮塌或形成泥石流，威胁下游敏感点安全。
因此，合理有效的排水方案是弃渣场防护的关键。针对弃渣场排水问题，应从两个方面进行考虑：一是截排水，二是排洪。
对弃渣场遭遇的暴雨洪水要采取截(排)水措施，对暴雨洪水的防洪标准一般采用3～5a一遇5～10min短历时暴雨设计，根据《规范》的有关规定，弃渣场级别分为1～5级，对应的挡渣和截排设施级别有相应规定，天然河道或沟道设计洪水标准采用10～100a一遇不等。
通过相应的水文计算，获得弃渣场需外排的水量，对应布设相应的防洪排导措施，保证流域水路畅通，不能让弃渣场成为流域水路上的堵点。
2.2.2 是否满足工程建设的要求
弃渣场选址要满足工程建设的要求，这要从弃渣运距及道路建设、经济可行等方面进行考虑。
首先，要考虑弃渣场与出渣处的相对位置关系，距离如超过5km，从项目建设的角度来说就不经济；另外还要考虑运输条件，如需要修建较长的运渣道路，需要搭设桥梁或需经过村镇等人口密集区等，都不是很合理的弃渣场选址。
其次，弃渣场有效防治措施投资额应较低，即在保证弃渣场水土流失防治措施体系有效、合理和科学的基础上，投资不宜太高，在经济上才更加合理，这也是技术规范中要求宜在肚大口小、易于拦截的沟道内选址，不宜选择经济产出高的地类的原因。
再次，弃渣场不应同时具备多个不利条件，目前条件下需要进行专题论证的情况包括汇水面积较大、下游有敏感目标、有不良地质分布、对行洪有影响或有其他相关规范要求需做专题的，有些专题论证须进行行政许可，这就会延长选址前期论证的时间，增加选址论证的人财物投入，故在选址时要分析所需要进行专题论证的时间与投入，为保证工期，专题论证条件不宜超过两个。
2.2.3 是否满足生态文明建设的要求
当前，我国生态文明建设正向纵深推进，特别是新时期“三新一高”的发展导向，更加注重经济建设要与生态环境协调发展，而作为生产建设项目水土保持监督管理主要对象的弃渣场，也应该满足我国生态文明建设的要求。目前提出的“生态渣场”理念，就是要保持弃渣与周边环境的一致性、流域水路的连贯性、渣体或渣面利用的高效性、水土流失防治措施的系统性。
弃渣场设置是对生态空间的入侵，为保证生态空间相对的稳定性与一致性，要求弃渣场的弃渣堆置方式与设计和周边环境相协调、乔灌草品种选择应与当地立地条件相匹配。
流域水路连贯性要求流域水流必须通畅，弃渣场不能成为水路的堵点，同时通过系统设置的截排水、排洪措施以及排水消能设施的有效过渡，保证水流的平顺衔接；为体现水土保持法的宗旨，保证弃渣的综合利用，要充分考虑弃渣利用的方向与时序问题，如近期综合利用方向，闭库后渣面的充分利用，复耕、高效果园等土地综合利用方式。
生态渣场要进行综合防护，包括空间上的全局布设，时间上的全部覆盖，同时可纳入当地水土保持生态治理进行综合考虑。
3 弃渣场堆置方案与措施布设的合理性分析
弃渣场位置确定后，就要根据自然环境条件、工程建设特点及当地经济发展需求等，对弃渣场进行细部设计，主要包含两个方面的内容：一是弃渣的堆置方案；二是弃渣场的水土流失防治措施布设。而在进行细部设计时，首先要明确弃渣场的等级与措施标准。
3.1 弃渣场等级与标准选取的合理性
《规范》规定，弃渣场等级确定有三个要素，即堆渣量、最大堆渣高度、渣场失事对主体工程或环境造成的危害程度，其中前两个因素为定量因素，第三个因素为定性分析后确定。
目前编制的水土保持方案报告书大部分以前两个因素为主，第三个因素少有考虑，而确定弃渣场等级的目的，除对设计标准进行规定外，就是要对选址不合适情况的量化分析与论证，因此渣场失事后的危害应为等级确定的更重要影响因素，其考虑的为最大不利后果下的情景分析，应受汇水面积、周边敏感目标情况、所处区域环境情况等因素限制。
汇水面积是弃渣场失事后外营力的反映，即汇水面积越大，对弃渣场失事后的影响也就越大；周边敏感目标是指周边的一些居民点、生产生活设施、工矿企业、河湖水系等，特别是下游目标分布情况，可以通过距离、自然坡降、相对高差、汇水情况等进行定量分析确定；弃渣场所处区域环境情况是指所处区域的环境状况及环境敏感区域分布情况，自然环境状况越好，所处环境敏感区等级越高，其弃渣场等级也就相应提高。
3.2 弃渣堆置方案的合理性
弃渣堆置是弃渣场设计的基础，后续所进行的设计、稳定分析，包括措施施工等均应在堆置方式确定的基础上进行。按相关技术规范的要求，弃渣场布设应按以下的工序进行：
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一是进行弃渣场表土剥离，为弃渣场闭库后的生态恢复与整治进行基础储备；
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二是按照“先拦挡、后弃渣”的原则进行弃渣前的措施建设；
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三是弃渣应采取分层分级堆置，分级高度应根据《规范》控制，同时控制坡比；
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四是弃渣要分层碾压，这是弃渣堆整体稳定的基础，也是后期评估的基础条件。
目前，一些弃渣量不大，但最大堆高较高的弃渣场很少按此要求进行堆渣，有的甚至是从上向下倾倒形成的堆渣体，后期虽然进行了措施布设、坡比修整、分级控制，但由于未进行分层碾压，弃渣过于松散，留下了安全隐患。
3.3 弃渣场防治措施布设的合理性
弃渣场的主要水土流失形式包括水力侵蚀、重力侵蚀、混合侵蚀和风力侵蚀。弃渣场水土流失防治应从空间与时间上进行全面防护，按弃渣场的空间格局和施工时序布设措施，从水土保持角度来说措施的布设能够保护弃渣，同时能够保证水流的通畅与自然衔接。
防治措施主要有拦挡措施、防洪排导措施、斜坡防护措施、土地整治措施及林草措施。水土保持方案中考虑弃渣场防治措施布设的合理性应从以下两个方面进行。
3.3.1 防治措施是否具有整体性
水土流失防治要求系统治理、综合防护，针对弃渣场的防治也应该是系统防护。从空间上来说应该为“下拦上堆、周边截流、渣场排导和临时防护”相结合的综合防治体系。防治措施具有整体性，才能够达到全面防治水土流失的要求。从防治措施体系来看，可以大体将弃渣场分为平地型、坡地型、沟道型、库区型及临河型等几种类型，措施体系关注重点与措施配置略有不同(表2)。
3.3.2 防治措施是否科学有效
防治措施布设是否科学有效应从如下几个方面进行分析：
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三是防治措施设计是否满足经济性要求；四是防治措施是否满足生态文明建设要求。
在防治措施等级与标准上，针对弃渣场级别和所处区域实际情况，《规范》明确了各类防治措施的等级与标准，如拦挡措施、截排水工程、防洪排导工程、斜坡防护工程、植被恢复工程等都能够据其确定防治等级与标准。此为设计基础，各类水文计算均在此基础上开展，措施总体要求是有效、科学。
目前，一些措施设计采取定型断面尺寸，在满足过流要求的基础上，尺寸过大，导致不必要的资金浪费。同时，设计与施工脱节，一些措施布设没有按设计图纸进行，导致措施体系不完善、不科学，如沟道型弃渣场截水沟布设在渣面上，导致周边径流进入渣体，致使渣体稳定性受到影响；部分弃渣场底部的排水涵管不完善，没能有效排出渣体内的径流，也会影响渣体的整体稳定。
还有一些弃渣场的设计与启用时间不配套，导致部分弃渣场没有前期的表土剥离与拦挡措施，没有达到弃渣场科学堆置的要求，造成一些弃渣场闭库后没有足够的表层土进行植被恢复，致使植被恢复效果达不到验收标准。
另外，弃渣场在生态恢复时，作为点式景观，要考虑与周边景观的协调一致性，同时应针对地域性要求，突出工程特点，对其进行造景设计，形成具有特色的生态景观渣场。
4 数字孪生背景下弃渣场选址评价探讨
4.1 弃渣场选址量化的必要性
目前，弃渣场选址是以人为(专家)判读为主，没有形成量化指标，人为因素占据主要作用，弃渣场选址量化已成为目前需要解决的突出问题。
例如弃渣场与敏感目标的距离，弃渣场最大堆高与最大堆量、上游汇水面积等主要控制因素的量化等，虽然也有部分专家学者进行过研究与探讨，但由于影响弃渣场安全稳定的因素过于复杂，因此将已有的成果应用于实际工作，科学与实践依据略显不足。
针对弃渣场选址量化因子的研究，应尽早开展，以便为各行业的建设与发展提供基础条件。
4.2 数字孪生技术在弃渣场水土保持中的应用
数字孪生技术对弃渣场的前期选址与后期管护特别实用，如果弃渣场各相关因素经过计算或经验选取先在数字场景中模拟各种状态下的情况，包括灾害后果的影响程度与范围，对科学选址将具有重要意义。
同时，还可针对弃渣场布置与措施布设情况、工程情况与植物生长状态进行管护模拟，以确定管理周期与管理措施，确保弃渣场不会产生新的水土流失。因此，作为智慧水土保持的相关内容，数字孪生技术在弃渣场选址可行性分析方面具有独特优势，下一步可以进行相关探讨。
