錦凌水庫工程水土流失預(yù)測分析

郭宇欣， 劉光輝

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110006)

錦凌水庫工程水土流失預(yù)測分析

郭宇欣， 劉光輝

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110006)

摘要：根據(jù)小凌河錦凌水庫所處自然條件，分析了項目建設(shè)過程中的水土流失因素，依據(jù)建設(shè)項目工程特點劃分了預(yù)測時段、范圍、預(yù)測單元，利用類比工程分析對比的方法對水土流失各防治分區(qū)擾動原地貌及損壞水土保持設(shè)施面積、可能產(chǎn)生的水土流失面積及水土流失量進(jìn)行了量化預(yù)測，闡述了水土流失的危害及對區(qū)域環(huán)境的影響，得出了預(yù)測結(jié)果并提出指導(dǎo)性意見。

關(guān)鍵詞：水土流失；預(yù)測；水土流失面積；水土流失量；水土流失危害；水土流失措施

1工程概況

錦凌水庫工程是列入遼寧省小凌河流域規(guī)劃、錦州城市總體規(guī)劃及城市防洪規(guī)劃的重要骨干工程。水庫任務(wù)是以防洪、城市供水為主，兼顧改善地下水環(huán)境的大型綜合利用水利樞紐工程，是小凌河干流上唯一的控制性骨干工程。水庫規(guī)模為大(2)型，工程等別為Ⅱ等。永久性擋水和泄水建筑物的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇設(shè)計，5000年一遇校核。水庫總庫容為7.43億m3，壩高48.3m，壩長1148.0m[1]。

水庫壩址位于錦州市太和區(qū)的后山河營子村，距錦州市9.5km，水庫控制流域面積3029km2，占小凌河流域面積的58.8%。錦凌壩址以上基本為山地丘陵區(qū)，壩址以下有少量山丘[2]。

2水土流失成因分析

錦凌水庫工程建設(shè)產(chǎn)生的水土流失主要發(fā)生在工程施工期。影響項目區(qū)水土流失的因素有自然因素和人為因素。自然因素主要包括氣候、土壤、植被、下墊面物質(zhì)組成等；人為因素主要包括工程建設(shè)過程中的場地平整、開挖與回填、臨時堆土、施工導(dǎo)流、工程棄渣等施工活動對原地貌及地表植被進(jìn)行的擾動和破壞，降低了土壤抗蝕能力，引發(fā)或加劇了區(qū)域水土流失的發(fā)生和發(fā)展。

3預(yù)測范圍、預(yù)測時段及預(yù)測方法

3.1預(yù)測范圍

預(yù)測范圍為各防治分區(qū)的擾動范圍，將工程劃分為樞紐工程區(qū)和移民安置及專項設(shè)施改建區(qū)。樞紐工程區(qū)包括主體工程區(qū)、水庫管理局區(qū)、施工場地區(qū)、道路區(qū)、料場區(qū)；移民安置及專項設(shè)施改建區(qū)包括移民安置區(qū)、專項設(shè)施改建區(qū)。

3.2預(yù)測時段

根據(jù)本工程的建設(shè)特點及施工進(jìn)度，同時考慮植物措施的水土保持效果具有一定滯后性這一特點，并根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》確定本工程各預(yù)測單元的水土流失預(yù)測時段。

本工程建設(shè)工期近5年，2009年5月—2013年10月，此階段水土流失類型復(fù)雜、水土流失嚴(yán)重，是重點預(yù)測時段。植被恢復(fù)期預(yù)測時段確定為3年。

3.3預(yù)測方法

水土流失預(yù)測方法采用類比法。從自然條件、侵蝕類型、侵蝕強度、地理位置及施工區(qū)臨時堆渣方面考慮，選取正在建設(shè)的錦州市污水處理廠二期工程和大凌河流域阜新市引白輸水工程作為類比工程。

3.3.1預(yù)測參數(shù)確定

(1)項目區(qū)土壤流失背景值

根據(jù)遼寧省第四次土壤侵蝕遙感調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)厮帘３植块T的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定不同地貌、地類的土壤侵蝕模數(shù)。項目區(qū)地貌類型為丘陵，地類為耕地、林地、果園及未利用地，原生土壤侵蝕模數(shù)表分別為2400t/km2·a、1800t/km2·a、2200t/km2·a、2600t/km2·a[3]。

(2)擾動后侵蝕模數(shù)的確定

本工程和類比工程的地理位置接近，氣象、地形地貌、土壤等自然條件相似，因此根據(jù)各施工跡地擾動破壞特點，施工期土壤侵蝕模數(shù)直接采用類比工程相應(yīng)施工跡地的實測數(shù)值。類比工程的實測方法參照了《水土流失測驗與調(diào)查》中的調(diào)查方法[4]，最終確定的施工期侵蝕模數(shù)見表1。根據(jù)原地貌各地類土壤侵蝕強度及土質(zhì)不同，擾動后不同地類的土壤侵蝕模數(shù)見表2。

表1　施工期侵蝕模數(shù)表　(t/km2·a)

表2　各區(qū)域不同地類擾動地表土壤侵蝕模數(shù)表　(t/km2.a)

(3)自然恢復(fù)期侵蝕模數(shù)的確定

由于植物措施發(fā)揮保水保土作用具有后效性，因此，在自然恢復(fù)期仍存在一定程度的水土流失。但由于各施工跡地經(jīng)過全面整地等措施治理后，占地區(qū)地勢平坦，土壤侵蝕模數(shù)較擾動后有大幅度降低。根據(jù)本工程具體情況，并參考阜新市引白輸水工程水土保持方案中水土流失預(yù)測所確定的土壤侵蝕模數(shù)[5]，本工程植被恢復(fù)期的平均土壤侵蝕模數(shù)具體見表3。

表3　自然恢復(fù)期平均土壤侵蝕模數(shù)　(t/km2·a)

3.3.2預(yù)測公式

(1)擾動地表水土流失量公式[6]

式中：W1-擾動地表水土流失量(t)；Fi-預(yù)測單元的面積(km2)；Mi-預(yù)測單元擾動后水土流失侵蝕模數(shù)(t/km2·a)；Ti-預(yù)測時段(a)；n-預(yù)測單元。

(2)臨時堆渣水土流失量公式[6]

式中：W2-棄渣流失量(t)；Si-預(yù)測單元棄渣堆積外表面積(km2)；M2-棄渣面侵蝕模數(shù)量(t/km2·a)；Ti-預(yù)測時段(a)；n-預(yù)測單元。

4水土流失預(yù)測結(jié)果

4.1水土流失面積

本工程擾動區(qū)域水土流失面積為占地面積及坡面裸露面積，臨時堆放區(qū)外表面面積。施工期水土流失預(yù)測范圍為360.37hm2，水土流失面積360.37hm2；自然恢復(fù)期預(yù)測范圍為159.67hm2，水土流失面積159.67hm2。

4.2水土流失量

項目區(qū)共產(chǎn)生水土流失總量101655t，其中原生地貌水土流失量27042t，新增水土流失量74613t。新增水土流失量中：擾動地表水土流失量61130t，臨時堆渣產(chǎn)生水土流失量4537t，自然恢復(fù)期水土流失量8946t。水土流失量預(yù)測匯總見表4。

表4　工程水土流失量預(yù)測匯總表 　(t)

5水土流失危害分析

通過水土流失預(yù)測可以看出，工程建設(shè)將在一定程度上改變和破壞原有地貌與植被，形成的再塑地貌土層松散、地表裸露、土壤抗蝕能力低，從而會產(chǎn)生和加劇局部區(qū)域的水土流失。其水土流失危害主要有以下幾方面：

(1)建設(shè)過程中將破壞原生地貌和植被，形成裸露疏松的表土，將會產(chǎn)生新增水土流失，影響周圍生態(tài)和景觀環(huán)境。

(2)破壞土地資源、降低土地生產(chǎn)力。工程建設(shè)過程中占用林地、荒草地等，擾動和破壞原相對穩(wěn)定的土層和地表土壤，降低土地生產(chǎn)力，加劇周邊區(qū)域水土流失。

(3)工程產(chǎn)生的臨時棄渣如不采取防治措施，將引發(fā)或加劇局部區(qū)域水土流失的發(fā)生和發(fā)展。另外，各類施工活動對當(dāng)?shù)氐木植可鷳B(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生一定的不利影響。

6指導(dǎo)性意見

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，施工期是水土流失預(yù)測的重點時段。料場區(qū)、主體工程區(qū)、施工場地區(qū)、移民安置區(qū)是水土流失預(yù)測的重點單元。

根據(jù)本工程不同的施工區(qū)域及施工特點，要因地制宜，因害設(shè)防，制定針對性的水土流失防治方案，使本工程的防治措施形成一個完整、有效的水土流失防治體系，在保障工程施工與生產(chǎn)運行順利完成的同時，使水土流失得到有效控制，區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到保護與改善。

7結(jié)論

本文根據(jù)錦凌水庫工程所處自然環(huán)境及項目建設(shè)過程中的水土流失成因，確定水土流失預(yù)測范圍為各防治分區(qū)的擾動面積，工程施工期為重點預(yù)測時段，采用類比法對工程水土流失量進(jìn)行了定量預(yù)測與分析。

由于錦凌水庫工程尚未竣工，水土保持監(jiān)測工作亦尚未完成，工程實施過程中實際的水土流失量結(jié)果還在統(tǒng)計分析過程中。雖然預(yù)測結(jié)果和實際水土流失量目前還不能進(jìn)行對比分析，但是水土流失預(yù)測本身明確了水土流失的重點區(qū)域和重點時段，對水土保持監(jiān)測工作具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 遼寧省水利廳.遼寧省水利基礎(chǔ)信息集[M].北京：中國水利水電出版社，2013.

[2] 遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院.錦凌水庫工程可行性研究報告[R].2009.

[3] 曹中杰. 遼寧省第四次土壤侵蝕遙感普查成果分析[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2007(5).

[4] 李智廣. 水土流失測驗與調(diào)查[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[5] 遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院.阜新市引白輸水工程水土保持方案[R].2005.

[6] GB 50433-2008 開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2008.

Soil Loss Prediction and Analysis of Jinling Reservoir Project

GUO Yu-xin, LIU Guang-hui

(Investigation and Design Institute of Water Resources and Hydropower Liaoning Province,

Shenyang Liaoning 110006, China)

Abstract：Based on the natural condition of Jinling reservoir in the Xiaoling River basin, the soil loss factors was analyzed during the project construction period. The prediction period of time, range and unit were separated according to the engineering characteristics. The soil loss amount and area were predicted using the analogy analysis method. The hazards of soil loss and its negative impacts on environment were introduced. Then, the countermeasures were put forward.

Key words：Soil loss; prediction; disturbance area; erosion modulus; countermeasures

中圖分類號：X17

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-9655(2015)04-0085-04

作者簡介：郭宇欣(1958-)，男，高級工程師，長期從事水土保持、環(huán)境影響評價、水資源論證等專業(yè)工作。

收稿日期：2015-02-03