晉城市環(huán)城公路西北段水土保持措施與效益分析

馮裕華

(晉城市城區(qū)水利局)

晉城市環(huán)城公路西北段工程，是山西省高速公路網(wǎng)“3縱11橫11環(huán)”總體規(guī)劃中的其中一環(huán)的一部分，其建設(shè)，對(duì)優(yōu)化市域公路網(wǎng)布局，改善行車條件，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，將起到巨大的推動(dòng)作用。項(xiàng)目區(qū)途徑澤州縣、晉城城區(qū)，所經(jīng)地區(qū)自然環(huán)境脆弱，水土流失較為嚴(yán)重。工程實(shí)施過(guò)程中，建設(shè)單位將水土保持工程建設(shè)納入到了整個(gè)公路工程的建設(shè)和管理體系中，較好地控制了工程建設(shè)造成的水土流失，改善了工程建設(shè)區(qū)的生態(tài)環(huán)境，保證了公路的安全運(yùn)營(yíng)。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目工程概況

路線起點(diǎn)位于澤州縣北義城鎮(zhèn)張莊村東，接已建成的長(zhǎng)晉高速公路互通立交樞紐，經(jīng)過(guò)澤州縣、晉城城區(qū)2個(gè)縣區(qū)，終點(diǎn)與晉陽(yáng)高速公路相接，形成南村互通立交樞紐。

1.2 項(xiàng)目區(qū)自然概況

項(xiàng)目沿線主要地貌類型為黃土丘陵，地形起伏較大。氣候類型屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫10℃。年平均降水量633.6 mm，年內(nèi)分配不均，70%的降雨量集中在7、8、9三個(gè)月。最大凍土深度76 cm，平均風(fēng)速2.0-2.9 m/s。公路沿線的土壤類型主要為褐土、褐土性土、紅黏土和草甸土。沿線植被類型屬落葉闊葉林向森林草原過(guò)渡的地帶性植被，林草覆蓋率17.68%。

2 水土流失成因及防治責(zé)任范圍

項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，土壤侵蝕強(qiáng)度以中輕度為主，年土壤侵蝕模數(shù)1 000-3 500 t/km2。

水土流失的成因:一是自然因素。項(xiàng)目區(qū)位于山西省東南部，區(qū)內(nèi)山巒重疊，丘陵起伏，土質(zhì)疏松，抗蝕力弱，加之植被稀少，降水集中，雨型多屬歷時(shí)短、高強(qiáng)度暴雨，容易形成地表徑流，引起較為嚴(yán)重的水土流失。

二是人為因素。首先，工程施工過(guò)程中擾動(dòng)了沿線的地形地貌，損壞了原有的地表、植被和水土保持設(shè)施，土地大片裸露，使土壤原有的蓄水保土功能和肥力喪失或降低;其次，由于工程施工中的基礎(chǔ)開挖、填筑、取土、取石、棄渣等，易造成坍塌、滑坡、淤積河道、破壞自然景觀等水土流失現(xiàn)象，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成危害。據(jù)測(cè)算，該項(xiàng)目由于施工擾動(dòng)，新增土壤流失量53 280 t。

該項(xiàng)目的水土流失防治責(zé)任范圍包括項(xiàng)目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)兩部分，建設(shè)區(qū)面積368.32 hm2，直接影響區(qū)面積73.39 hm2，總計(jì)441.71 hm2。

3 水土保持措施體系

針對(duì)本項(xiàng)目的建設(shè)特點(diǎn)，其水土保持防護(hù)應(yīng)建立集預(yù)防監(jiān)督、工程措施、植物措施、臨時(shí)防護(hù)措施、監(jiān)測(cè)管理等為一體的水土流失綜合防治體系。

譚剛毅，博士，教授，華中科技大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院院長(zhǎng)，主要研究方向?yàn)猷l(xiāng)土建筑、文化遺產(chǎn)保護(hù)與建筑設(shè)計(jì)；

本工程中的水土保持措施，主要包括主體工程中具有水土保持功能的工程和水土保持方案中提出的新增防治措施兩部分。具有水土保持功能的工程主要有路基防護(hù)工程、排水工程、綠化工程。在水土保持方案新增措施中，工程措施主要有表土剝離、土地平整、護(hù)坦、排水溝以及沉沙池、漿砌石骨架護(hù)坡等;植物措施主要包括主線路基兩側(cè)的綠化措施、邊坡植物防護(hù)措施、施工便道兩側(cè)的綠化措施、取土場(chǎng)的植物護(hù)坡工程和植被恢復(fù)措施、施工生產(chǎn)生活區(qū)的植被恢復(fù)措施等;臨時(shí)防護(hù)措施指建設(shè)期采取的臨時(shí)措施，包括彩鋼板臨時(shí)防護(hù)、防護(hù)網(wǎng)苫蓋、臨時(shí)排水溝、沉沙池、擋土埂等。

3.1 水土保持措施總體布局

晉城環(huán)城公路西北段工程水土保持措施總體布局為工程措施與植物措施緊密結(jié)合，“點(diǎn)、線、面”相結(jié)合的防護(hù)體系，以路基段和取土場(chǎng)作為水土流失重點(diǎn)防治區(qū)域。在取土場(chǎng)、停車區(qū)等“點(diǎn)”狀位置，以截排水、攔擋工程措施為主，結(jié)合臨時(shí)性防護(hù)措施，輔以土地整治措施、植物措施，合理利用土地資源;在公路主線“線”狀位置，以護(hù)坡、排水工程措施為主，植物措施為輔;在整個(gè)項(xiàng)目區(qū)及周邊區(qū)域的“面”上，以“點(diǎn)”、“線”為基礎(chǔ)，綜合配置措施，形成一個(gè)有機(jī)結(jié)合的水土流失防治體系。

按照工程的分布特點(diǎn)以及實(shí)際發(fā)生的擾動(dòng)區(qū)域，將項(xiàng)目區(qū)分為:主線路基段防治區(qū)(包括橋涵工程、分離立交工程)、互通工程防治區(qū)、停車區(qū)防治區(qū)、施工臨建防治區(qū)、施工便道防治區(qū)、取土場(chǎng)防治區(qū)六部分。各分區(qū)均按照因地制宜、因害設(shè)防、突出重點(diǎn)、攔蓄結(jié)合、美化環(huán)境的原則，適時(shí)、適地、適量實(shí)施水土保持措施。

3.2 水土流失防治措施

3.2.1 路基、互通、停車區(qū)防護(hù)措施

(1)路基邊坡防護(hù)。路基、互通、停車區(qū)邊坡防護(hù)主要以工程與植物措施結(jié)合為主。對(duì)填方邊坡，當(dāng)路堤邊坡高度小于5 m時(shí)，采用三維網(wǎng)墊植草防護(hù);當(dāng)路堤邊坡高度大于5 m時(shí)，邊坡采用漿砌片石拱型骨架防護(hù)，并在拱圈內(nèi)采用三維網(wǎng)種植草灌。挖方路段邊坡防護(hù)包括碎落臺(tái)、植草防護(hù)，對(duì)于深挖路塹設(shè)置漿砌石護(hù)面墻進(jìn)行防護(hù)，對(duì)挖方邊坡采用三維網(wǎng)植草(紫穗槐)以及拱型骨架+三維網(wǎng)植草防護(hù)等形式進(jìn)行邊坡防護(hù)。

(2)路基排水系統(tǒng)。主體工程設(shè)計(jì)分路基和路面排水、中央分隔帶排水、路面邊部排水、線外排水等。排水形式主要有:線外排水溝、急流槽、邊溝涵、倒虹吸、截水溝等，采用攔截引排、疏干、降低等措施，將地表排水和地下排水順利疏導(dǎo)排至附近的溝渠、沉淀池或蒸發(fā)池，有效減輕徑流對(duì)基礎(chǔ)和邊坡的沖刷，保證路基穩(wěn)定與安全。

路基、互通、停車區(qū)工程防護(hù)，除了主體工程中兼有水土保持功能的攔、排、擋及植物防治措施外，還增加了施工過(guò)程中的臨時(shí)防護(hù)措施，以形成有效的綜合防護(hù)體系。

(3)綠化工程區(qū)防治措施。綠化工程包括:公路主線、互通、服務(wù)區(qū)等永久性建筑工程區(qū)美化綠化、路基兩側(cè)護(hù)坡景觀綠化、中央分隔帶植草防護(hù)、植樹防眩及綠化。路基邊坡防護(hù)主要采用漿砌石護(hù)面墻、網(wǎng)格骨架種草等措施;景觀工程采用人字架+噴播植草、三維植被網(wǎng)墊噴植、喬灌草混交立體綠化等措施。并根據(jù)地形地貌，按照適地適樹適草的原則，在充分利用現(xiàn)有鄉(xiāng)土植物的基礎(chǔ)上，引進(jìn)植物種類，豐富植物的多樣性。

3.2.2 施工臨建區(qū)防治措施

施工便道和施工生產(chǎn)生活區(qū)是施工期間的臨時(shí)場(chǎng)地，主要布置一些臨時(shí)性水土保持措施。如修建臨時(shí)排水溝和沉沙池，在臨時(shí)堆土(堆料)的四周用彩鋼板檔護(hù)，頂部用防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行覆蓋。施工結(jié)束后，對(duì)占地部分進(jìn)行土地整治和植被恢復(fù)等。

3.2.3 取土場(chǎng)防治措施

公路沿線共設(shè)9個(gè)取土場(chǎng)，取土方式為貼坡式取土。開挖時(shí)，對(duì)于占用耕地部分首先進(jìn)行表土剝離，設(shè)置合理穩(wěn)定的取土邊坡。對(duì)于取土后產(chǎn)生的邊坡，采用削坡開級(jí)方式處理，當(dāng)高度小于10 m時(shí)，坡面不設(shè)平臺(tái)，從上至下削成1∶2的緩坡;高度大于10 m時(shí)，每隔7 m設(shè)2 m寬的馬道。同時(shí)設(shè)置砌石護(hù)腳、排水溝等設(shè)施，保證坡面穩(wěn)定和避免水土流失。對(duì)占用耕地的取土場(chǎng)施工結(jié)束后，盡可能恢復(fù)原有利用方式。對(duì)于開挖的取土場(chǎng)所形成的邊坡，進(jìn)行植草綠化。

4 水土保持效益

工程建設(shè)過(guò)程中，建設(shè)單位嚴(yán)格按照水土保持方案及設(shè)計(jì)開展水土保持措施的施工，使水土流失的各項(xiàng)防治目標(biāo)均達(dá)到了規(guī)范規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，取得了較好的預(yù)防和治理水土流失效果。

4.1 生態(tài)效益

4.1.1 擾動(dòng)土地治理率及水土流失治理度

本工程在建設(shè)期擾動(dòng)原地貌、損壞土地和植被的面積為368.32 hm2，各防治分區(qū)內(nèi)建筑物占地面積132.25 hm2，各項(xiàng)水土保持工程措施、植物措施面積為234.25 hm2。總計(jì)擾動(dòng)土地整治面積366.5 hm2，擾動(dòng)土地整治率達(dá)到99.5%。項(xiàng)目區(qū)實(shí)際造成水土流失面積236.07 hm2，施工結(jié)束后，通過(guò)對(duì)可綠化地的綠化以及臨時(shí)占地的植被恢復(fù)，使項(xiàng)目區(qū)的周邊生態(tài)環(huán)境得到改善，項(xiàng)目區(qū)的水土流失治理度達(dá)到99.2%。

4.1.2 攔渣率

本工程挖方量為609.35萬(wàn)m3，水保措施實(shí)施以后由于對(duì)回填前臨時(shí)堆放以及棄渣場(chǎng)采取了防護(hù)措施，對(duì)臨時(shí)堆土和堆渣給予了有效的防護(hù)，使得大部分棄渣得到有效攔擋，攔渣率達(dá)到90%以上。

4.1.3 土壤流失控制比及水土流失控制率

本工程在設(shè)計(jì)水平年水土流失量為72 880 t。在建設(shè)過(guò)程中采取水土保持防治措施后，水土流失量可減少64 207 t。根據(jù)建設(shè)期水土流失監(jiān)測(cè)結(jié)果，年土壤侵蝕模數(shù)為1 000-2 500 t/km2。項(xiàng)目區(qū)屬黃土高原區(qū)，土壤侵蝕容許值為1 000 t/km2.a，土壤流失控制比為0.9，水土流失控制率達(dá)到88.1%。

4.1.4 林草覆蓋率

指水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)的林草面積與總占地面積的百分比。工程建設(shè)設(shè)計(jì)水平年擾動(dòng)面積為368.32 hm2，工程中采取植物措施的面積為123.34 hm2，防治責(zé)任范圍內(nèi)林草覆蓋率為33.5%。

4.1.5 林草植被恢復(fù)率

指林草植被恢復(fù)的面積占可恢復(fù)植被面積的百分比。自然恢復(fù)期末的植物措施總面積123.34 hm2，可綠化面積為127.98 hm2，林草植被恢復(fù)率達(dá)到96.4%。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

由于本工程實(shí)施了土地平整、排水措施、植物措施，主體工程也采取了邊坡綜合防護(hù)工程，直接的經(jīng)濟(jì)效益是使得該工程的運(yùn)營(yíng)安全保障程度加強(qiáng)。另外，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)一些原有土地利用類型的改變及對(duì)土地的整治，有效地提高了土地生產(chǎn)率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，促進(jìn)了當(dāng)?shù)睾椭苓叺貐^(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

晉城環(huán)城公路西北段工程通過(guò)實(shí)施水土保持措施，通過(guò)建設(shè)單位對(duì)水土保持措施實(shí)施的質(zhì)量、數(shù)量及時(shí)跟蹤調(diào)查，對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的局部損壞及時(shí)進(jìn)行修復(fù)、加固，對(duì)損毀的林草及時(shí)進(jìn)行撫育、補(bǔ)植，通過(guò)水保監(jiān)測(cè)單位對(duì)項(xiàng)目實(shí)施適時(shí)的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控，各項(xiàng)水保措施已達(dá)到了預(yù)期的治理目標(biāo)。項(xiàng)目區(qū)及周邊直接影響區(qū)范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。