橋梁建設(shè)施工中水土流失量的預(yù)測

歐陽力，嚴(yán)爾梅

橋梁建設(shè)施工中水土流失量的預(yù)測

歐陽力，嚴(yán)爾梅

（黑龍江省水土保持科學(xué)研究院，哈爾濱150700）

開發(fā)建設(shè)項目水土流失預(yù)測是水土保持措施布局和設(shè)計的基礎(chǔ)，是對主體設(shè)計提出修正意見，乃至評價開發(fā)建設(shè)項目對周邊生態(tài)環(huán)境影響及編制水土保持方案的重要依據(jù)。文章以“木蘭松花江公路大橋及引道工程”為例，采用類比工程實測資料計算項目建設(shè)擾動后的土壤侵蝕強度，然后根據(jù)工程建設(shè)前后土壤侵蝕模數(shù)的差值計算新增土壤流失量。

跨越松花江；橋梁建設(shè)；水土流失量；預(yù)測；類比法；土壤侵蝕模數(shù)

1 項目及項目區(qū)概況

1.1 項目概況

擬建的木蘭松花江公路大橋及引道工程位于哈爾濱，直接連接了松花江北岸的木蘭縣和南岸的賓縣，是規(guī)劃建設(shè)的內(nèi)蒙古莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾自治旗至吉林延吉公路（簡稱莫延公路）跨越松花江的關(guān)鍵工程。

推薦方案在BK3＋116～BK5＋775樁號處設(shè)置松花江特大橋一座，設(shè)計洪水頻率為300 a一遇，具體孔徑布置為：35×40＋（95＋5×160＋95）＋6×40m。引道全長20.170 km，全部為新建一級公路，設(shè)計速度80 km／h，路基標(biāo)準(zhǔn)斷面為24.5 m。全線共新建橋梁6座，其中：特大橋2639.04m／1座，中橋121.68m／2座，小橋76.02m／3座，全線設(shè)置涵洞38道（含連接線2道），通道2處，平面交叉15處（含連接線4處），養(yǎng)護工區(qū)1處，監(jiān)控通訊分中心1處。

工程設(shè)置施工生產(chǎn)生活區(qū)8處，表土?xí)捍鎴?處，取土場3處，棄渣場1處，施工便道4.3 km。

1.2 項目區(qū)概況

項目區(qū)地處張廣才嶺、完達(dá)山流水侵蝕中低山丘陵寬谷地區(qū)。屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫為2.5℃；無霜期135 d，≥10℃的積溫為2 650℃，最大凍深為2.20 m，蒸發(fā)量為1 430 mm，多年平均降水量為530 mm，集中在6—9月份，多年平均風(fēng)速為3.4 m／s，主導(dǎo)風(fēng)向為西。土壤主要為黑土、暗棕壤、草甸土和沼澤土、表層土厚度為10～30 cm。

項目所經(jīng)區(qū)域植被屬于張廣才嶺、完達(dá)山闊葉紅松林亞區(qū)和松嫩平原羊草草原區(qū)過渡地段，山地為森林植被，多為次生林，主要樹種有樺、柞、松、椴及榛柴等闊葉和針葉混交林；平地為“五花草塘”的草原草甸植被，開墾后為農(nóng)田，種植農(nóng)作物。項目區(qū)林草覆蓋度30%［1-3］。

項目區(qū)土壤侵蝕為輕度水力侵蝕，平均土壤侵蝕模數(shù)為650 t／km2·a，容許土壤流失量為200 t／km2·a。根據(jù)《關(guān)于劃分國家級水土流失重點防治區(qū)的公告》（水利部公告2006年2號），沿線途經(jīng)的木蘭縣和賓縣屬國家級水土流失重點治理區(qū)。

2 類比工程的選擇

2.1 類比工程選擇及類比條件分析

通過對黑龍江省已建工程自然條件及工程施工情況調(diào)查和綜合分析，將哈爾濱至同江高速公路雙鴨山（集賢）至佳木斯段擴建工程作為水土流失預(yù)測的類比工程［4］。類比條件對照詳見表1。

表1 類比工程條件對照表

從表1可以看出，項目區(qū)和類比工程區(qū)的土壤、林草覆蓋度、風(fēng)速等水土流失的影響因子基本一致，因此將哈同高速集賢至佳木斯段工程各區(qū)域的實測資料作為本工程土壤侵蝕模數(shù)的取值依據(jù)，經(jīng)綜合分析確定擾動后的土壤侵蝕模數(shù)［5-7］。

2.1 類比工程建設(shè)期水土流失實測結(jié)果

哈爾濱至同江高速公路雙鴨山（集賢）至佳木斯段擴建工程于2007年8月開始施工，2009年底竣工通車，黑龍江省水土保持監(jiān)測站對其水土流失狀況進行了實測。

表2 哈同高速雙鴨山（集賢）至佳木斯段擴建工程水土流失監(jiān)測成果表

2.3 擾動后土壤侵蝕模數(shù)確定

哈同高速雙鴨山（集賢）至佳木斯段擴建工程和本工程降水、土壤、工程布置及施工特點基本一致，但是地形等因子具有一定的差異，因此，將類比工程的監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析，修正計算本工程擾動后的土壤侵蝕模數(shù)值。通過坡度、坡長、降雨侵蝕力、植被類型及蓋度等因子的差異性，經(jīng)綜合分析計算，確定修正系數(shù)為1.2。自然恢復(fù)期沒有相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)以施工期監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)項目區(qū)的自然情況，采用綜合折減系數(shù)計算；施工后的第一年土壤侵蝕模數(shù)按施工期的60%～70%計取，第二年土壤侵蝕模數(shù)按施工期的30%～40%計?。?-10］。

3 預(yù)測結(jié)果

1）建設(shè)期可能造成的水土流失總量為2.24萬t（含背景值），新增流失總量為2.07萬t。

2）預(yù)測水土流失總量2.61萬t中，施工期流失量為2.10萬t，占總流失量的81%，自然恢復(fù)期流失量0.51萬t，占總流失量的19%，施工期是水土流失的重點時段。

3）通過對各區(qū)域新增水土流失量分析可知，水土流失的重點區(qū)域是路基工程區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、取土場和表土?xí)捍鎴?，重點部位為路基邊坡和臨時堆土邊坡［11］。

表3 擾動后土壤侵蝕模數(shù)

4 結(jié) 論

4.1 防治措施的指導(dǎo)性意見

項目區(qū)土壤侵蝕類型為水力侵蝕。具體結(jié)合建設(shè)工程的布局、施工工藝，提出針對性的防治措施，減少施工過程中產(chǎn)生的水土流失量。路基工程區(qū)和取土場是產(chǎn)生水土流失的重點地段，水土流失強度較大，路基工程區(qū)應(yīng)以排水、護坡措施相結(jié)合進行防治，取土場應(yīng)以攔擋、排水、綠化措施進行防治，施工生產(chǎn)生活區(qū)、施工便道應(yīng)以臨時排水沉沙為主，橋梁施工應(yīng)按合理的施工工藝進行，并進行必要的攔擋措施，表土?xí)捍鎴鰬?yīng)采取攔擋和苫蓋進行防護［12］。

4.2 施工時序的指導(dǎo)性意見

施工期水土流失為水蝕，水土流失主要發(fā)生在雨季，集中在6—9月，因此在主體施工安排時，橋梁工程等的施工應(yīng)盡量避開雨季。對在雨季不得不實施的工程必須做好防護措施，路基施工前先必須修筑排導(dǎo)工程，臨時堆土前首先進行攔擋措施的布置。使水土保持工程與主體工程在施工時相互配套，特別做好臨時防護工程，減少施工中的水土流失［13-14］。

4.3 水土保持監(jiān)測的指導(dǎo)性意見

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，工程建設(shè)期監(jiān)測的重點地段為路基、橋梁施工區(qū)、表土?xí)捍鎴?、取土場。主要監(jiān)測內(nèi)容包括表土?xí)捍鎴鐾馏w的變化、開挖邊坡、各施工區(qū)域的水土流失量和植被等因子的變化情況。

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2015-06-28

歐陽力（1980-），男，青海海西人，工程師；嚴(yán)爾梅（1982-），女，青?；ブ?，工程師，從事開發(fā)建設(shè)項目規(guī)劃設(shè)計。