高速公路水土保持分析——以忻保高速保德連接線項(xiàng)目為例

李彥軍

(太原市水土保持科學(xué)研究所，山西太原030025)

高速公路水土保持分析
——以忻保高速保德連接線項(xiàng)目為例

李彥軍

(太原市水土保持科學(xué)研究所，山西太原030025)

高速公路的建設(shè)過程中，道路的施工對(duì)沿線原有植被和局部土壤結(jié)構(gòu)造成了破壞，加劇了沿線的水土流失，尋求公路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展已成為項(xiàng)目建設(shè)水土保持領(lǐng)域亟待解決的課題。文章首先對(duì)國(guó)內(nèi)高速公路水土保持的現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)要分析，然后從水土流失、水土保持現(xiàn)狀、水土保持分析與評(píng)價(jià)等幾個(gè)方面入手對(duì)忻保高速保德連接線項(xiàng)目的水土保持實(shí)踐做了簡(jiǎn)要介紹。

水土流失;高速公路;忻保高速;水土保持;評(píng)價(jià)分析

0 引言

土壤和水分是人類賴以生存的基本條件。由于不利的自然因素和人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，造成地面的水和土離開原來的位置，流失到較低的地方，再經(jīng)過坡面、溝壑，匯集到江河河道內(nèi)去，這種現(xiàn)象稱為水土流失。水土流失是不利的自然條件與人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)互相交織作用產(chǎn)生的。不利的自然條件主要是:地面坡度陡峭、土體的性質(zhì)松軟易蝕、高強(qiáng)度暴雨、地面沒有林草等植被覆蓋;人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)諸如:毀林毀草、陡坡開荒、草原上過度放牧、開礦、修路等生產(chǎn)建設(shè)破壞地表植被后不及時(shí)恢復(fù)，隨意傾倒廢土棄石等。

水土流失可分為水力侵蝕、重力侵蝕和風(fēng)力侵蝕三種類型。水力侵蝕分布最廣泛，在山區(qū)、丘陵區(qū)和一切有坡度的地面，暴雨時(shí)都會(huì)產(chǎn)生水力侵蝕。它的特點(diǎn)是以地面的水為動(dòng)力沖走土壤。重力侵蝕主要分布在山區(qū)、丘陵區(qū)的溝壑和陡坡上，在陡坡和溝的兩岸溝壁，其中一部分下部被水流淘空，由于土壤及其成土母質(zhì)自身的重力作用，不能繼續(xù)保留在原來的位置，分散或成片塌落。風(fēng)力侵蝕主要分布在我國(guó)西北、華北和東北的沙漠、沙地和丘陵蓋沙地區(qū)，還有東南沿海沙地等，它的特點(diǎn)是由于風(fēng)力揚(yáng)起沙粒，離開原來的位置，隨風(fēng)飄浮到另外的地方降落。

1 我國(guó)高速公路水土保持現(xiàn)狀

高速公路是指經(jīng)國(guó)家公路主管部門驗(yàn)收認(rèn)定，符合高速公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)置完善的交通安全設(shè)施和服務(wù)設(shè)施，專供機(jī)動(dòng)車高速行駛的公路。高速公路的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是巨大的，但是從生態(tài)環(huán)境的角度來看，高速公路建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響毋庸置疑。高速公路占用濕地、基本農(nóng)田;影響公路沿線湖泊、飲用水源地水質(zhì);還形成了對(duì)原有生態(tài)功能區(qū)的直接切割和分離，直接改變了原生生態(tài)環(huán)境，分割了生物生存空間，阻礙了動(dòng)物的遷徒、植物生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。水土保持是對(duì)自然因素和人為活動(dòng)造成水土流失所采取的預(yù)防和治理措施。各項(xiàng)措施的基本原理是:減少坡面徑流量，減緩徑流速度，提高土壤吸水能力和坡面抗沖能力，并盡可能抬高侵蝕基準(zhǔn)面。在采取防治措施時(shí)，應(yīng)從地表徑流形成地段開始，沿徑流運(yùn)動(dòng)路線，步步設(shè)防治理，實(shí)行預(yù)防和治理相結(jié)合，以預(yù)防為主;治坡與治溝相結(jié)合，以治坡為主;工程措施與生物措施相結(jié)合，以生物措施為主。只有采取各種措施綜合治理和集中治理，持續(xù)治理，才能奏效。

當(dāng)前，我國(guó)公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失現(xiàn)象非常嚴(yán)重，對(duì)于水土保持工作不夠重視，尤其是山區(qū)和縣以下級(jí)別的公路建設(shè)問題尤為突出。很多的山區(qū)公路，山高坡陡，公路開挖的土石方幾乎全部都是直接推到坡下，不采取任何防護(hù)措施，形成一條條“壯觀”的泥流，讓人觸目驚心。種種現(xiàn)狀和問題表明，公路建設(shè)中生態(tài)保護(hù)和水土保持刻不容緩。

2 忻保高速保德連接線工程水土保持概況

2.1 項(xiàng)目概況

忻保高速保德連接線工程起于保德縣馬家灘黃河1號(hào)橋，沿黃河岸邊一路向西，下穿黃河2號(hào)橋，神朔鐵路橋，過王家灘、張家疙坨、李賢楞、林家溝、李家峁至故城山下黃河岸邊，線路全長(zhǎng)10.619 km，雙向四車道，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬度為24.5 m，中間帶寬 3.0 m(中央分隔帶 2.0 m，左側(cè)路緣帶寬2×0.5 m)，起點(diǎn)至林家溝(K0+000～K5+000)段路基兩側(cè)設(shè)10 m寬綠化帶。項(xiàng)目主要沿黃河岸邊展布，項(xiàng)目區(qū)土壤主要有黃土質(zhì)灰褐土、耕種黃土質(zhì)灰褐土、紅土質(zhì)灰褐土等，土壤貧瘠，易遭水蝕風(fēng)蝕。項(xiàng)目區(qū)的植被屬山地干草原類，主要植被類型有干草原和落葉闊葉灌叢兩種，林草植被覆蓋度16%。

項(xiàng)目由線路工程、施工生產(chǎn)區(qū)、施工便道以及取土場(chǎng)等組成。施工生產(chǎn)區(qū)包括2個(gè)拌合廠(1個(gè)基層混合料拌合廠、1個(gè)瀝青混合料拌合廠)。不設(shè)施工生活區(qū)。施工便道均在現(xiàn)有的鄉(xiāng)村道路的基礎(chǔ)上拓寬，道路路基寬6 m，砂礫石路面。工程沿線土料豐富，結(jié)合對(duì)外交通條件選取3處取土場(chǎng)。

本工程總征占地面積為51.57 hm2，其中永久占地面積40.97 hm2，臨時(shí)占地面積 10.60 hm2，占地類型為水澆地、荒草地、宅基地及原有道路。工程開挖回填總量為1 356 295.7 m3，其中挖方總量 259 974.3 m3，填方總量 1 096 321.4 m3，借方636 347.1 m3，無棄方。

2.2 項(xiàng)目區(qū)水土流失和保持現(xiàn)狀

根據(jù)全國(guó)第三次土壤侵蝕遙感調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)侵蝕強(qiáng)度以中度和強(qiáng)度水力侵蝕為主，土壤侵蝕模數(shù)為3 000～5 000 t/km2·a，侵蝕類型多以片蝕、面蝕、溝蝕為主，自然生態(tài)環(huán)境比較脆弱，抗人類活動(dòng)干擾能力較差。項(xiàng)目區(qū)屬于水土流失重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)——豫陜晉接壤有色金屬開發(fā)監(jiān)督區(qū)，項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕模數(shù)容許值為1 000 t/km2·a。

當(dāng)?shù)厮亮魇Х乐谓?jīng)驗(yàn):①以基本農(nóng)田為中心，大力修建梯田，控制坡耕地的水土流失，解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的吃飯問題;②在溝道建設(shè)淤地壩工程，蓄水、滯洪、攔泥、淤地，解決人畜飲水困難，增加壩地高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田;③大力營(yíng)造經(jīng)濟(jì)林，如紅棗、海紅等，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入;④溝坡營(yíng)造山楊、刺槐等防護(hù)林，配之魚鱗坑、水平階等整地方式，控制坡面水土流失。

同類工程水土保持可采取的工程措施:填方邊坡防護(hù)包括拱形骨架邊坡防護(hù)、植草防護(hù)、對(duì)路堤坡角延伸較遠(yuǎn)(或落空)及侵占河道、建筑物的路段，設(shè)置路肩式或路堤式擋土墻，材料均采用漿砌石。公路排水根據(jù)地形設(shè)置不同的排水方式，包括排水溝、邊溝、截水溝、急流槽、盲溝等，材料均采用漿砌石。植物措施應(yīng)嚴(yán)格遵循“地域性、生態(tài)性、景觀性相協(xié)調(diào)和效益優(yōu)先”的原則，樹立“生態(tài)補(bǔ)償”觀念，科學(xué)規(guī)劃，因地制宜，突出優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造特色，高品位設(shè)計(jì)，大跨度布局，全方位開發(fā)，通過對(duì)立交區(qū)、中央分隔帶、路基邊坡的綠化和景觀再造，實(shí)現(xiàn)喬、灌、草、花、果合理布局，帶、網(wǎng)、片、點(diǎn)、景相互配套、層次分明、內(nèi)容豐富、景隨路移、環(huán)境優(yōu)美、風(fēng)格各異的綠化格局。

2.3 主體方案的合理性

從工程占地來講，本工程總占地面積為51.57 hm2，其中永久占地為40.97 hm2，臨時(shí)占地為10.60 hm2，占地類型有水澆地、荒草地、宅基地以及原有道路。雖然工程占用水澆地比例較大，達(dá)到57.45%，但工程線路是在原有公路路基基礎(chǔ)上拓寬改造的，從而使工程對(duì)地表的擾動(dòng)盡量減少。在臨時(shí)占地中，以荒草地為主;從水土保持角度分析，工程少占土地、臨時(shí)占地盡量選擇荒草地，將減少建設(shè)項(xiàng)目的擾動(dòng)面積，減少對(duì)植被的破壞，減少人為的水土流失，易于采取恢復(fù)措施;從土石方平衡來講，本工程在原有路基基礎(chǔ)上加高、拓寬，沿線挖方量較小，全部回填路基。不足土、石料沿線就近取材，同時(shí)改造利用現(xiàn)有鄉(xiāng)村道路，減少運(yùn)輸距離，符合水土保持要求;從施工工藝來講，工程施工主要包括路基工程、橋涵工程、路線交叉工程以及取土場(chǎng)等開挖、填筑、場(chǎng)地平整等。主體工程選用的均為比較成熟的施工工藝，施工臨時(shí)占地在施工后復(fù)耕或恢復(fù)植被。通過合理安排施工進(jìn)度與時(shí)序，縮小裸露面積和減少裸露時(shí)間，減少施工過程中因降水可能產(chǎn)生的水土流失。建筑材料隨用隨運(yùn)，水泥、石灰等要利用倉(cāng)庫(kù)或?qū)ｉT堆放場(chǎng)集中儲(chǔ)存和堆放。采用分段施工，及時(shí)清理施工現(xiàn)場(chǎng)，完成一處及時(shí)清理一處。與水土保持相關(guān)的施工工藝主要為土建工程，應(yīng)通過合理安排工序，使得施工工藝滿足水保要求。

2.4 主體工程設(shè)計(jì)的水土保持分析與評(píng)價(jià)

為保障公路安全運(yùn)行和滿足水保要求，主體設(shè)計(jì)部分措施發(fā)揮著一定的水土保持功能。對(duì)于界定為水土保持工程的措施納入水土流失防治措施體系，不足之處應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)。

2.4.1 線路工程

納入水保方案的措施:①路面排水:挖方路段及填方高度小于60 cm的路段設(shè)置與路線縱坡一致并不小于3‰的邊溝，邊溝斷面60 cm×60 cm矩形斷面，用厚30 cm的漿砌片石加固;②綠化美化:起點(diǎn)至林家溝(K0+000～K5+000)段路基兩側(cè)設(shè)10 m寬綠化帶;③植物護(hù)坡:坡面采用拱型骨架植草防護(hù)。工程新增占用耕地，為有效利用表土資源，施工前應(yīng)剝離表土。剝離的表土應(yīng)集中堆放，加強(qiáng)臨時(shí)防護(hù)，施工后期覆蓋于路基邊坡，以利于植被恢復(fù)。應(yīng)補(bǔ)充表土剝離及其臨時(shí)防護(hù)措施。

2.4.2 施工生產(chǎn)區(qū)

主體工程提出了施工生產(chǎn)區(qū)的占地面積、占地類型，未考慮施工結(jié)束后的場(chǎng)地整治措施，不符合水土保持要求，在施工結(jié)束后應(yīng)采取土地平整及恢復(fù)植被措施。同時(shí)考慮場(chǎng)地臨時(shí)排水措施。

2.4.3 施工便道

本項(xiàng)目施工過程中除利用部分現(xiàn)有道路外，需要拓寬改造鄉(xiāng)村道路3 500 m。主體工程未采取任何防護(hù)措施，不符合水土保持要求。應(yīng)補(bǔ)充道路的排水設(shè)施和兩側(cè)的美化綠化措施。

2.4.4 取土場(chǎng)

主體工程中對(duì)3個(gè)取土場(chǎng)進(jìn)行了選址，提出了取土場(chǎng)的占地面積、占用地類，開采量，未對(duì)取土場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，不符合水土保持要求。應(yīng)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)，即取土結(jié)束后采取土地平整及恢復(fù)植被措施。

2.5 工程建設(shè)對(duì)水土流失的影響因素分析

2.5.1 建設(shè)期水土流失因素分析

在路基的施工過程中，路堤的填方增大了原地面的坡度，形成松散的裸露地表或高陡邊坡，降低了植被覆蓋率，并對(duì)原地表植被、土層結(jié)構(gòu)造成破壞，改變?cè)匦蔚孛?、地表結(jié)構(gòu)和產(chǎn)匯流條件，在降雨集中的季節(jié)受雨水沖刷不可避免地造成一定程度上的水土流失;施工機(jī)械的碾壓、人員的踩踏以及材料的堆放將擾動(dòng)地表，可能引起新的水土流失;取土的開采將對(duì)地表植被造成嚴(yán)重破壞，底層土壤裸露，土壤結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，抗侵蝕能力降低，遇暴雨將會(huì)發(fā)生水土流失，加速土壤侵蝕。

2.5.2 自然恢復(fù)期水土流失因素分析

線路區(qū)路面全部硬化，邊坡防護(hù)，施工跡地恢復(fù)，新增水土流失得到控制。對(duì)于未采取防護(hù)措施的區(qū)域，經(jīng)過3年可恢復(fù)到原有狀態(tài)。

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S157

B

1007-7596(2012)09-0127-02

2012-09-19

李彥軍(1976-)，男，山西昔陽人，中級(jí)工程師，從事水土保持技術(shù)研究工作。