我國(guó)西部公路施工中水土流失特點(diǎn)淺析

張海濤

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007）

我國(guó)西部地區(qū)包括重慶、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、青海等12個(gè)省、自治區(qū)、直轄市。雖然我國(guó)西部地區(qū)地大物博，但是生態(tài)環(huán)境并不樂(lè)觀，水資源匱乏、植被覆蓋率低、水土流失嚴(yán)重，荒漠化的速度與面積不斷擴(kuò)大，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出。由于自然、歷史、社會(huì)等原因，西部已成為我國(guó)水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，西部地區(qū)水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕的面積占土地總面積的35.10%，占全國(guó)水土流失面積的57.05%。

西部的公路交通在整個(gè)交通運(yùn)輸業(yè)中占主導(dǎo)地位。據(jù)資料記載至2000年底，西部公路總里程為55.4萬(wàn)km，占全國(guó)公路總里程的39.5%，其中高速公路3677km，占全國(guó)高速總里程的22.5%；二級(jí)以上公路占全國(guó)總里程的7.44%。在自然條件較為惡劣的西部地區(qū)，公路建設(shè)成為加速水土流失的主要因素之一，已引起人們的極大關(guān)注。

1 公路建設(shè)中可能造成的水土流失現(xiàn)象

隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西部公路建設(shè)將成為西域邊疆與西北廣大地區(qū)及我國(guó)東南地區(qū)陸路公路交通運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ?；也是陜、甘、新等西部省區(qū)與東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)交流與合作的主要紐帶和橋梁；是打通東部地區(qū)與西部地區(qū)的“瓶頸”通道。

眾所周知，公路建設(shè)屬于典型線型工程，線路長(zhǎng)、影響范圍廣，沿線分布多種地形地貌，且對(duì)地面擾動(dòng)類型多，造成新的水土流失在所難免。在主體工程建設(shè)中由于修建施工便道、取土采石、建筑路基、開挖邊坡、平整道路、棄土棄渣等活動(dòng)。主體工程這些特點(diǎn)直接決定了線性開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的土壤侵蝕特點(diǎn)，由連續(xù)或不連續(xù)的點(diǎn)（段）構(gòu)成線性分布侵蝕帶。

（1）對(duì)水土資源的破壞。

施工中由于大面積的棄土、石、渣的堆放壓埋，原地貌形態(tài)和土壤結(jié)構(gòu)不同程度的改變和受到破壞，經(jīng)過(guò)數(shù)十年培肥或自然熟化過(guò)程中才能形成的原地表耕作層，植被覆蓋層土壤被直接剝離、壓埋，造成土地生產(chǎn)力的迅速降低或喪失，在風(fēng)力、水力等作用下很容易產(chǎn)生水土流失。

（2）對(duì)生態(tài)植被的破壞。

公路建設(shè)中可能使施工沿線成為荒山禿嶺，項(xiàng)目區(qū)的植被覆蓋對(duì)抗拒自然侵蝕極為寶貴，對(duì)維護(hù)區(qū)域的生態(tài)結(jié)構(gòu)起主導(dǎo)作用，植被破壞后，在降雨量少的西部地區(qū)，植被恢復(fù)率將會(huì)降低，遇到短歷時(shí)高強(qiáng)度的暴雨天氣，容易產(chǎn)生面蝕、溝蝕等水土流失形式。

（3）對(duì)河道行洪能力的破壞。

施工過(guò)程中對(duì)棄渣場(chǎng)、取土場(chǎng)等若不采取有效的防護(hù)措施，當(dāng)遇到較大強(qiáng)度暴雨的情況下，由于棄渣、棄土等粗顆粒較大，在暴雨的沖擊下易于進(jìn)入河道，使河床抬高，行洪斷面變窄變淺，勢(shì)必會(huì)增大洪水淹沒(méi)范圍，助長(zhǎng)洪水危害。

2 水土流失影響因素分析

公路建設(shè)是一條線，項(xiàng)目區(qū)會(huì)跨越不同的區(qū)域，由于地形地貌的特殊性及工程施工工藝的不同，影響水土流失的因素也不同。據(jù)分析，在我國(guó)路基防護(hù)工程及排水工程的力度較強(qiáng)，因而公路施工期的水土流失主要不產(chǎn)生在線內(nèi)，而是在線外工程。

在公路施工過(guò)程中，因開挖使地表植被遭到破壞，原有表土與植被之間的平衡關(guān)系失調(diào)，表土層抗蝕能力減弱，在雨滴打擊和水流沖刷以及風(fēng)蝕作用下產(chǎn)生水土流失。在隧道及大挖方段施工過(guò)程中，由于隧道內(nèi)挖方量大于填方量，多余的土石方因受地形和運(yùn)輸條件的限制，不便運(yùn)往填方段，不得不進(jìn)行棄渣處理，以及施工過(guò)程中和完工以后，施工作業(yè)面土石渣料處理不好，對(duì)取土坑、棄渣場(chǎng)等處理不當(dāng)，都有可能產(chǎn)生新的水土流失現(xiàn)象。

2.1 自然因素

自然因素主要有降水、地形、土壤、植被，降水對(duì)土壤的侵蝕主要表現(xiàn)為暴雨，侵蝕性降雨是土壤侵蝕的主要因素。地面的坡長(zhǎng)、坡向、地形都影響著土壤侵蝕。土壤的結(jié)構(gòu)、組成等決定著土壤的抗蝕力，同時(shí)決定著的水土流失的形式和強(qiáng)度。植被是抑制水土流失的重要因素，植被減緩降雨打擊力，調(diào)節(jié)地表徑流，改良土壤，固結(jié)土體，提高土壤抗蝕力。通過(guò)資料分析和實(shí)地考察，對(duì)西北地區(qū)擬建公路水土流失因素進(jìn)行了分析，見表1。

表1 擬建公路水土流失影響因素分析

2.2 人為因素

2.2.1 取土場(chǎng)造成的水土流失

公路建設(shè)中盡量做到填挖平衡，但在我國(guó)西部地區(qū)，由于公路建設(shè)常常經(jīng)過(guò)一些高山峽谷區(qū)。致使施工中很難做到填挖平衡。在填方量大的地段，如果沒(méi)有條件借方做填，就需要建立取土場(chǎng)，而取土場(chǎng)的修建常常容易形成高陡邊坡，造成坡體臨空面加大，坡面臨時(shí)侵蝕基準(zhǔn)面后退，坡度加大，破壞了原山坡的穩(wěn)定性，容易形成崩塌、滑坡等重力侵蝕。如果沒(méi)有修擋墻或采取排水設(shè)施，后果將更是不堪設(shè)想。

2.2.2 棄渣場(chǎng)造成的水土流失

在公路建設(shè)中有些建設(shè)方，忽略了水土保持工作，在棄渣場(chǎng)的周圍沒(méi)有做好攔渣壩、攔渣擋土墻。棄渣棄土隨處堆放，在遇到暴雨情況下不僅會(huì)給工程本身帶來(lái)危害，也會(huì)對(duì)下游群眾的人身和財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。如果施工單位對(duì)棄渣棄土未碾壓、夯實(shí)或表土填加腐質(zhì)層進(jìn)行植被恢復(fù)，也為水土流失的產(chǎn)生提供了大量的物質(zhì)基礎(chǔ)和動(dòng)力源泉。

2.2.3 特殊路段水土流失

（1）不良地質(zhì)地段。

對(duì)于原本地質(zhì)災(zāi)害頻繁或者地質(zhì)條件惡劣的地段，如果公路建設(shè)中沒(méi)有辦法繞避，就必須對(duì)其進(jìn)行治理，防止其成為加速水土流失的隱患條件。如甘肅省天水牛背段于2003年9月7日下午4時(shí)30分，該路段249k,處的山體突然滑塌，2萬(wàn)m3的巨石阻斷道路，致使國(guó)道310線天水至寶雞段交通全線中斷。這條投資3億多元，經(jīng)過(guò)6年才建成通車的310國(guó)道由于在修建之初就 “先天不足”，隨著車流量的逐年增加，該公路處于水土流失帶來(lái)的困境。筆者認(rèn)為，除了建設(shè)地段本身惡劣的地形條件以外，還有一個(gè)加速水土流失的隱患，就是建設(shè)方對(duì)于這些薄弱環(huán)節(jié)所采取得水土保持措施不得當(dāng)。

（2）沿河路段。

在高速公路建設(shè)過(guò)程中，有些施工標(biāo)段野蠻施工，直接往江河傾倒棄渣，有個(gè)施工標(biāo)段的業(yè)主在一條溪流長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的河岸兩側(cè)及周邊地區(qū)隨意棄土石渣，其中近1km的河道被棄渣填成施工道路，河床提高了13m。工程施工引發(fā)的水土流失，導(dǎo)致海水污染，使這一帶的水產(chǎn)品連續(xù)發(fā)生死亡，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)450多萬(wàn)元。有的開發(fā)區(qū)建設(shè)也未采取任何有效的水土保持措施，一開推土機(jī)，就往江河里推土。河床抬高，容易產(chǎn)生地上懸河。

3 水土流失特點(diǎn)

（1）水力作用造成的水土流失，施工過(guò)程中新筑的路基或產(chǎn)生的渣土，因其結(jié)構(gòu)疏松、孔隙度大，在雨滴的打擊和水流的沖刷下產(chǎn)生水土流失。以至在溝口形成大面積淤泥，嚴(yán)重地淤塞河道和排水溝等，造成排水不暢，將含有大量泥沙的泥水直接進(jìn)入糧田，沖、淹莊稼和樹木，掩埋良好的耕地。

（2）重力作用造成的水土流失，在公路建設(shè)過(guò)程中，由于線路開挖及土石方的開采，改變了原有的地形、地貌，使地表原有的土石結(jié)構(gòu)平衡遭到破壞，在重力作用下，有可能產(chǎn)生坍落、滑坡等破壞現(xiàn)象，導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失。

（3）水力和重力兩者共同作用下的水土流失，在施工過(guò)程中及施工完成后幾年內(nèi)，地表植被尚未完全恢復(fù)，使得施工區(qū)內(nèi)地表裸露，加上長(zhǎng)期的日曬風(fēng)吹的作用，產(chǎn)生剝蝕等表土流失。施工過(guò)程中產(chǎn)生的砂石料，因其質(zhì)地疏松、孔隙度大，在雨后吸水飽和，破壞了原來(lái)的平衡，極易造成滑坡、泥石流、山洪等危害，危及下游的城鎮(zhèn)、村莊、道路、水利、農(nóng)田以及人們的生命安全等。

（4）風(fēng)力作用下的水土流失，施工所產(chǎn)生的大量廢棄物在風(fēng)力作用下，易于形成揚(yáng)沙、沙塵暴等惡劣氣候，使得沿線土地沙化。

4 水土流失量預(yù)測(cè)

公路建設(shè)屬于一次性開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目，有其特殊性，隨著工程施工進(jìn)度計(jì)劃的進(jìn)行，各階段的水土流失形式、面積發(fā)生了顯著變化；且在同一施工階段，各水土流失區(qū)內(nèi)流失狀況也大不相同，水土流失量的預(yù)測(cè)方法比一般工程項(xiàng)目要求復(fù)雜。但綜合分析，施工期造成的水土流失量在整個(gè)預(yù)測(cè)期中占有很大的比例，表2是幾條公路的水土流失特性，附圖是幾條公路水土流失特性圖。

可見施工期所造成的土壤流失量不容忽視，由附圖可以看出，擾動(dòng)面施工期的水土流失量與整個(gè)預(yù)測(cè)期的水土流失量又很好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為R2=0.9989，擬合關(guān)系式為：y=1.147x+0.5683。

附圖 幾條公路水土流失量特性圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)收集資料，結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析了西部地區(qū)公路建設(shè)中產(chǎn)生水土流失的主要因素和特點(diǎn)，分析結(jié)果表明降雨、地形、土壤、植被等自然因素和取土場(chǎng)、棄渣場(chǎng)等建設(shè)項(xiàng)目是西北公路建設(shè)中主要的水土流失因素。此外，施工期所產(chǎn)生的水土流失量占總流失量的60%～90%，根據(jù)“因地制宜、因害設(shè)防”的原則，公路建設(shè)應(yīng)當(dāng)依據(jù)水土流失監(jiān)測(cè)結(jié)果預(yù)測(cè)建設(shè)項(xiàng)目的水土流失部位，找準(zhǔn)防治的重點(diǎn)，對(duì)位配置相應(yīng)的防治措施，才能達(dá)到項(xiàng)目建設(shè)與生態(tài)環(huán)境同步進(jìn)行的目標(biāo)。