神府高速公路建設(shè)期間路域侵蝕環(huán)境特征分析*

霍建林

(陜西省治沙研究所,陜西榆林 719000)

隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn),公路建設(shè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施,其分布之廣和發(fā)展速度之快,是其它建設(shè)工程不能比擬的,特別是西部大開(kāi)發(fā)和新農(nóng)村建設(shè)工程項(xiàng)目啟動(dòng)與實(shí)施,發(fā)展之迅速。高速公路作為我國(guó)公路網(wǎng)的重要組成部分,也步入快速發(fā)展階段。然而,在建設(shè)過(guò)程中,常常形成大量的棄土棄渣,不合理的堆積棄置或隨意傾倒松散的巖土、礦渣,不僅壓占土地、污染環(huán)境、破壞植被、阻塞河道,還常造成嚴(yán)重的水土流失。因此,開(kāi)展路域水土流失研究,提出植被建設(shè)的科學(xué)方法,對(duì)改善路域生態(tài)環(huán)境,治理水土流失,對(duì)促進(jìn)陜北地區(qū)生態(tài)文明都有著有著十分重要的意義。

1 神府高速公路區(qū)侵蝕環(huán)境因子分析

1.1 地理位置

神府高速公路建設(shè)區(qū)域地處黃土高原與毛烏素沙地的過(guò)渡地帶,水蝕風(fēng)蝕過(guò)渡帶是干旱半干旱地區(qū)比較獨(dú)特的自然單元,由于地理環(huán)境和人文要素的過(guò)渡性特點(diǎn),水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)發(fā)育,促使區(qū)域內(nèi)黃土地貌、風(fēng)成地貌均有發(fā)育,地面梁峁起伏,溝壑縱橫,片片明沙點(diǎn)綴于黃土丘陵溝壑之中,從而形成典型的蓋沙黃土丘陵之特殊景觀。是黃土中游地區(qū)土壤侵蝕粗沙主要來(lái)源區(qū)之一。

1.2 地質(zhì)地貌

該區(qū)域地質(zhì)上屬鄂爾多斯地臺(tái)向斜陜北盆地北緣,是一個(gè)古老的地臺(tái)區(qū)。中生代時(shí)期發(fā)展成為一個(gè)大型的內(nèi)陸盆地,陜北盆地中沉積了巨厚的陸相屑物。白堊紀(jì)末燕山運(yùn)動(dòng),使盆地整體抬升,因而流域內(nèi)的中生代地層未受到明顯的斷裂和褶皺構(gòu)造影響;地層成水平狀,或微傾斜,并有大規(guī)模的聚煤成礦作用。第三紀(jì)末第四紀(jì)初的喜馬拉雅山運(yùn)動(dòng)在陜北盆地表現(xiàn)的非常明顯,使之抬升,從而使得白堊紀(jì)晚期至中新世時(shí)期的地層缺失,同時(shí)由于地殼抬升流域在上新世的三趾紅土也被剝蝕殆盡,侏羅紀(jì)地層進(jìn)一步抬升,受河床下切之影響,形成露頭煤層。在第四紀(jì)黃土沉積前,厚層陸相地層與第三紀(jì)馬紅土層,經(jīng)歷了地殼抬升和侵蝕作用,形成了起伏的古地貌。第四紀(jì)為抬升中心,在原有的古地貌基礎(chǔ)上覆蓋了深厚的風(fēng)成黃土,期間新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍,經(jīng)歷了多次侵蝕與堆積的輪回,黃土高原地殼的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要發(fā)生第三紀(jì)與第四紀(jì)。它造就了黃土高原起伏地形的基本輪廓,黃土的覆蓋并沒(méi)有改變正負(fù)起伏的地形,而只是使之有所緩和;后經(jīng)流水侵蝕和沉積,特別是近代人類(lèi)活動(dòng)加速土壤侵蝕,形成梁峁起伏、溝壑縱橫、溝谷深切、地形破碎的現(xiàn)代侵蝕地貌格局。該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造形成了有利于風(fēng)蝕、水蝕重力侵蝕發(fā)育的巖層系統(tǒng)。廣泛出露的基巖地層要有三疊系、侏羅系和白堊系的砂巖、泥巖和頁(yè)巖互層第四系粉砂質(zhì)亞砂土、亞黏土等松散沉積物分布于河流階地及梁頂處,風(fēng)成沙廣泛分布,呈流沙及固定半固定沙。

1.3 植被資源特征

神府高速公路建設(shè)區(qū)位于森林草原與典型草原過(guò)渡地帶,據(jù)神木縣志記載,在歷史上曾有過(guò)茂密的植被,曾為北方少數(shù)民族繁衍生息沃土地帶,這里植被遭到毀滅破壞的原因,除與氣候趨向干旱外,在很大程度上是由于明清中期以來(lái)大量移民屯邊、戰(zhàn)亂造成的,人類(lèi)活動(dòng)使得天然植被遭到破壞,到目前,天然植被已被破壞殆盡,草本植物也所剩無(wú)幾。目前常見(jiàn)的建群種和優(yōu)勢(shì)種有長(zhǎng)芒草、針茅、達(dá)烏里胡枝子、茵陳蒿、鐵桿蒿、阿爾泰狗娃花、棉蓬、沙打旺、苜蓿、狗尾草等。沙生植物主要有沙竹、沙米、沙蒿、牛心卜等。天然灌木已不成群叢,只有在溝岸零星分布。人工種植的植物有沙柳、檸條、紫穗槐、旱柳、草木犀、苜蓿、楊樹(shù)、刺槐等。

1.4 氣候特征與土壤侵蝕

氣候是影響土壤侵蝕外營(yíng)力的主要因素,氣候?qū)ν寥狼治g的影響主要通過(guò)氣候要素對(duì)其發(fā)生作用。該區(qū)地處半干旱大陸性氣候帶,其氣候特點(diǎn)是氣候干旱、風(fēng)力大風(fēng)沙頻繁、雨量少,降雨集中且以高強(qiáng)度的暴雨出現(xiàn),春季干旱少雨(占全年降雨量5%),極端最高氣溫38.9℃,最低氣溫-27℃,年平均氣溫9.1℃。年均降雨量453.4 mm,全年蒸發(fā)量是年降雨量3～4倍,氣候冷熱多變,溫差懸殊。由于特殊的地質(zhì)地貌、土壤條件,土壤顆粒組成粗,土質(zhì)松散,膠結(jié)差,氣候干燥植被稀疏,土壤抗沖性極弱,特別是一些砂巖、泥巖、頁(yè)巖互層風(fēng)化物,受冷熱交替更為強(qiáng)烈,瀉溜與崩塌滑坡等重力侵蝕發(fā)育,全年發(fā)生侵蝕,形成了獨(dú)特的風(fēng)蝕與水蝕交錯(cuò)的氣候與強(qiáng)烈侵蝕地帶,是粗砂的主要產(chǎn)區(qū),生態(tài)環(huán)境十分脆弱。

2 公路水土流失與水土保持的范疇

水土流失是在水力、重力、風(fēng)力等外營(yíng)力作用下,水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失,包括土地的地表層侵蝕及水的損失。土地表層侵蝕指在水力、風(fēng)力、凍融、重力以及其他外營(yíng)力作用下,土壤、土壤母質(zhì)及巖屑、松軟巖層被破壞、剝蝕、轉(zhuǎn)運(yùn)和沉積的全部過(guò)程。

公路水土流失是在區(qū)域自然地理因素即水土流失類(lèi)型區(qū)的支配和制約下,由于各種自然因素包括氣候、地質(zhì)、地形地貌、土壤植被的潛在影響,通過(guò)人為生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)的誘發(fā)、引發(fā)、觸發(fā)而產(chǎn)生的一種特殊的水土流失類(lèi)型。

公路作為線形建設(shè)項(xiàng)目,要穿越不同的地貌單元,在修筑過(guò)程中要開(kāi)挖土體、削坡、修隧道、架橋、填土、取土、棄土等等,破壞了原地貌狀態(tài)和自然侵蝕狀態(tài)下的水文網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),植被也受到破壞。其對(duì)土地資源的破壞不僅僅在土壤表層,對(duì)深層的土壤也產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng),其深度達(dá)地表以下幾十米。因此,公路建設(shè)水土流失是人為加速水土流失,公路建設(shè)引發(fā)的水土流失在時(shí)間上主要發(fā)生在施工建設(shè)過(guò)程中,在空間上主要在路域范圍。另外,公路水土流失具有突發(fā)性和災(zāi)難性特點(diǎn),如果不采取措施加以控制,水土流失往往非常劇烈,甚至引發(fā)泥石流、滑坡,造成災(zāi)難性后果。

公路水土保持要借鑒傳統(tǒng)的水土保持如小流域綜合治理經(jīng)驗(yàn),同時(shí)要結(jié)合公路建設(shè)自身特點(diǎn)對(duì)水土流失進(jìn)行預(yù)防治理,充分保護(hù)和利用水土資源、恢復(fù)重建生態(tài)環(huán)境,改善和提高土地生產(chǎn)力的綜合性技術(shù)。

3 公路水土保持監(jiān)測(cè)

依據(jù)國(guó)家《水土保持法》、《防沙治沙法》、地方政府《生態(tài)環(huán)境保護(hù)條例》等文件,針對(duì)風(fēng)蝕、水蝕交錯(cuò)地帶生態(tài)環(huán)境脆弱、易破壞、水土易流失等特點(diǎn),為保持原水系和水土現(xiàn)狀不受干擾,確保施工現(xiàn)場(chǎng)按照設(shè)計(jì)和施組文件規(guī)定做到文明、整潔、美觀,井然有序,對(duì)神府高速公路施工階段的取、棄土場(chǎng)區(qū),建筑垃圾、廢油、廢水和生活污水、施工器材堆放進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測(cè)。

公路建設(shè)路域水土保持生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測(cè),主要包括地形地貌和水系的變化情況,建設(shè)項(xiàng)目占地和擾動(dòng)地表面積,挖填方數(shù)量及面積,棄土、棄石、棄渣及堆放面積,項(xiàng)目區(qū)林草覆蓋面積等。水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要包括水土流失面積、程度和總量及其對(duì)下游及周邊造成的危害與趨勢(shì)。水土保持措施防治效果監(jiān)測(cè)應(yīng)包括各類(lèi)防治措施的數(shù)量和質(zhì)量,林草措施成活率、保存率、生長(zhǎng)情況及覆蓋率,工程措施的穩(wěn)定性、完好程度和運(yùn)行情況,以及各類(lèi)防治措施的攔渣保土效果。

監(jiān)測(cè)的方法主要包括遙感監(jiān)測(cè)、地面監(jiān)測(cè)、調(diào)查監(jiān)測(cè)、場(chǎng)地巡查,通過(guò)查閱主體工程設(shè)計(jì)資料,收集路域及周邊水文、氣象、土地利用現(xiàn)狀圖、水土流失分布圖、植被圖等相關(guān)圖件,結(jié)合實(shí)地訪問(wèn),實(shí)地量測(cè),定位監(jiān)測(cè)等。通過(guò)實(shí)地考察筆者對(duì)認(rèn)為較為嚴(yán)重的且有代表性事例進(jìn)行描述:

k5+140右200 m石堡焉隧道出口及附近削坡棄土棄渣場(chǎng),該棄土、棄渣場(chǎng),占地面積1 hm2,占地類(lèi)型基巖溝谷,棄土棄渣量為10萬(wàn)m3,主要是將石堡焉隧道棄渣及附近邊坡棄土由山下運(yùn)往山上溝谷,通過(guò)棄土棄渣回填溝谷后形成溝臺(tái)地。棄土棄渣堆放面斜坡坡度10°～15°,上部石質(zhì)坡面與堆放面降雨徑流匯合集中造成堆放面及下部坡面細(xì)溝、淺溝發(fā)育,平臺(tái)下部溝坡存在散堆棄渣,易產(chǎn)生水土流失及揚(yáng)塵。

K 11+500耿家沙塔棄土場(chǎng),照片編號(hào)為0302-0330(29張),占地面積 1.33 hm2,分為上下兩塊,削坡棄土方量為11.03 m3,占地類(lèi)型為河灘荒地,堆放厚度約4～6m,削坡土體為沙黃土,就近堆放造田,田面較平整,水土流失主要發(fā)生在靠近河道邊坡及田內(nèi)松散地埂邊坡上,因堆放土體松散,坡度在 40°～ 50°之間,坡面水力、重力侵蝕泥沙之間匯入河道,邊坡水土流失嚴(yán)重(并建有水土流失監(jiān)測(cè)徑流小區(qū))。

K 20+700左100m王莊棄土棄渣場(chǎng)水土流失調(diào)查,是將道路削坡土石方量由下部運(yùn)往山坡上部的棄土場(chǎng),棄土石方量48萬(wàn)m3,運(yùn)輸便道侵蝕模數(shù)可達(dá)到2～4萬(wàn)t/km2.a,便道邊坡,堆放土體邊坡,未采取任何保護(hù)措施,水土流失十分嚴(yán)重,特別是撒落在裸露基巖表面沙黃土,不僅水土流失嚴(yán)重,風(fēng)蝕揚(yáng)沙對(duì)環(huán)境造成影響。

K 0+715右(引線)占地類(lèi)型山坡地,是將道路沿線削坡土石方由山下運(yùn)往山上,占地面積1.75 hm2,土方量55.4萬(wàn) m3,回填場(chǎng)面,擴(kuò)大了村莊面積與耕地,因地勢(shì)高,臨近河道坡面在自由堆放過(guò)程中,泥沙直接流入河道,地邊埂段產(chǎn)生數(shù)條裂痕,極易產(chǎn)生重力侵蝕。

綜合上述,高速公路建設(shè)期間人為引發(fā)的水土流失是極為嚴(yán)重的,主要表現(xiàn)在棄土棄渣表面及邊坡上、臨時(shí)便道、開(kāi)挖裸露斜坡等。由于陜北地區(qū)是我國(guó)生態(tài)環(huán)境極為脆弱區(qū),也是我國(guó)能源富集區(qū),加強(qiáng)道路沿線生態(tài)環(huán)境治理,不僅對(duì)改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,發(fā)展地方經(jīng)濟(jì),確保安全運(yùn)行,提高城市品位有著十分重要的作用,而且對(duì)減少入河泥沙,實(shí)現(xiàn)西部地區(qū)的生態(tài)文明和搞好國(guó)家重化工基地建設(shè)有著非常重要意義。

4 整改建議

(1)建立健全專(zhuān)職環(huán)境管理機(jī)構(gòu),明確責(zé)任,切實(shí)加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)。

(2)健全和完善與水土保持法相配套的法規(guī)體系。

(3)加大學(xué)法、普法宣傳力度,提高全社會(huì)水土保持意識(shí)。

(4)加強(qiáng)施工過(guò)程中的環(huán)境管理和檢查,實(shí)行領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任制和環(huán)境質(zhì)量保護(hù)、預(yù)防制度。

(5)制定環(huán)境保護(hù)檔案,及時(shí)解決和反饋施工過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。

(6)在施工過(guò)程中,盡量減少施工廢水、生活污水以及廢棄的沙、石、土按有關(guān)要求進(jìn)行處理,不得直接排入農(nóng)田、河流和渠道。

(7)工程竣工后臨建用地、取土場(chǎng)、開(kāi)挖面和廢棄的砂、石、土存放地的裸露土地,必須種樹(shù)種草,防止水土流失。

(8)施工便道水土流失極為嚴(yán)重,應(yīng)按照上攔、下護(hù)、路蓄,合理引排的治理方針,在施工期間應(yīng)及時(shí)采取水土保持措施,施工結(jié)束后盡快恢復(fù)原樣。

(9)所有的施工用地,工程結(jié)束后均應(yīng)清除工程垃圾,施工現(xiàn)場(chǎng)不得留下任何污染物。

(10)棄土場(chǎng)邊坡及田面斜坡是神府高速路各施工標(biāo)段水土流失普遍發(fā)生且水土流失極為嚴(yán)重地段,因此,加強(qiáng)對(duì)邊坡的治理就顯得尤為重要。棄土場(chǎng)竣工后,按照設(shè)計(jì)要求盡早施做拱形骨架、攔渣墻、截排水溝等具有水保功能的設(shè)施,并及早按設(shè)計(jì)要求采用植被覆蓋進(jìn)行水保綠化。

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