北方平原區(qū)公路項(xiàng)目水土流失預(yù)測及評價(jià)
——以G105京澳線高唐至茌平段改建工程為例

王　娟

(山東省聊城市水利勘測設(shè)計(jì)院，山東 聊城 252000)

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北方平原區(qū)公路項(xiàng)目水土流失預(yù)測及評價(jià)
——以G105京澳線高唐至茌平段改建工程為例

王娟

(山東省聊城市水利勘測設(shè)計(jì)院，山東 聊城 252000)

[摘要]水土流失預(yù)測的目的在于根據(jù)工程建設(shè)特點(diǎn)及所在區(qū)域的水土流失特點(diǎn)，對可能造成的水土流失的形式、強(qiáng)度、數(shù)量、危害等做出預(yù)測評價(jià)，為水土流失防治措施的總體布局和各單項(xiàng)防治措施設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文分析了G105京澳線山東高唐至茌平段改建工程在建設(shè)過程中可能損壞水土保持設(shè)施的數(shù)量、擾動(dòng)地表面積等，結(jié)合當(dāng)?shù)厮亮魇卣鳎U述了可能產(chǎn)生水土流失的部位、時(shí)段和數(shù)量，并提出了指導(dǎo)性意見。

[關(guān)鍵詞]水土流失預(yù)測；分析評價(jià)；公路改建項(xiàng)目；北方平原區(qū)

G105京澳線目前是山東省西部地區(qū)最為重要的一條南北向交通干線。G105京澳線高唐至茌平段改建工程范圍北起聊城高唐縣與德州市交界處，南至茌平新南環(huán)，路線全長67.565 km，其中新建13.2 km，原一級改造改造19.23 km，二級公路加寬35.135 km。本項(xiàng)目公路等級為一級公路，路基寬度24.5 m，雙向四車道，設(shè)計(jì)速度80 km/h。

項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)儆邳S泛沖積平原區(qū)，屬暖溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，根據(jù)聊城市氣象局1971-2013年氣象資料統(tǒng)計(jì)分析，項(xiàng)目區(qū)年均氣溫13.1℃，極端最高氣溫為41.2℃，極端最低氣溫為-20.8℃；多年平均無霜期195 d；最大凍土深43 cm，最大積雪厚度31 cm。多年平均風(fēng)速3.7 m/s，全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)和偏東北風(fēng)。項(xiàng)目區(qū)年均降水量508.2 mm，最大年降水量為975.9 mm，最小年降水量僅287.1 mm。年均蒸發(fā)量為1 644.9 mm，年最大蒸發(fā)量為1 892.3 mm；年最小蒸發(fā)量為1 368.1 mm。年平均≥10.0℃積溫4 600℃。項(xiàng)目區(qū)植被類型屬暖溫帶落葉闊葉林，境內(nèi)天然植被很少，僅有零星灌木林。地表植物多為農(nóng)作物、自然草本植物以及人工栽培的喬木、灌木。項(xiàng)目區(qū)林草覆蓋率約為22%。項(xiàng)目區(qū)土壤類型以潮土為主。

項(xiàng)目區(qū)不屬于國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，屬于山東省省級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。從占地類型上分析，老路改建占地為已征用地，不需新增占地。新征永久用地56.54 hm2，新征占用主要為茌平境內(nèi)13.20 km (AK434+000～AK447+200)新建路段，沒有工程建設(shè)的限制性因素。臨時(shí)占地為取土場占地。工程計(jì)劃總工期24個(gè)月。

1水土流失預(yù)測范圍和時(shí)段

1.1預(yù)測范圍

本項(xiàng)目的建設(shè)是適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、是保證G105在山東境內(nèi)暢通的需要、是完善魯西及省會都市圈城鎮(zhèn)帶發(fā)展軸，加速城市化進(jìn)程的需要、是完善聊城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的需要是適應(yīng)路段交通量不斷增長的需要。工程建設(shè)對于項(xiàng)目區(qū)域的水土流失的影響主要體現(xiàn)在對項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有微地形的改變、對地表植被等水土保持設(shè)施的破壞、施工臨時(shí)性土方的堆置、運(yùn)移及回填等施工活動(dòng)，從而造成或加重水土流失的發(fā)生。本項(xiàng)目預(yù)測范圍為整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)，根據(jù)本項(xiàng)目工程施工進(jìn)度、施工特點(diǎn)及擾動(dòng)地表程度，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)環(huán)境和水土流失現(xiàn)狀，將項(xiàng)目區(qū)分為路基工程防治區(qū)，橋涵工程防治區(qū)，交叉工程防治區(qū)，養(yǎng)護(hù)工區(qū)防治區(qū)，取土場防治區(qū)和施工生產(chǎn)生活區(qū)。

1.2預(yù)測時(shí)段

根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB50433-2008)，結(jié)合本工程建設(shè)特點(diǎn)，確定本工程水土流失預(yù)測時(shí)段劃分為施工期(含施工準(zhǔn)備期)和自然恢復(fù)期。

1.2.1建設(shè)期

本工程建設(shè)期包括施工準(zhǔn)備期和施工期。施工準(zhǔn)備期為2015年1～2月，主體施工期為2015年3月～2016年12月，計(jì)劃總工期為24個(gè)月。根據(jù)項(xiàng)目施工區(qū)域各預(yù)測單元的特點(diǎn)，對不同的區(qū)域采取不同的預(yù)測時(shí)段。各預(yù)測分區(qū)的預(yù)測時(shí)段根據(jù)施工安排，結(jié)合產(chǎn)生水土流失的季節(jié)，以最不利的情況合理選定預(yù)測時(shí)段，對于施工時(shí)段超過施工雨季長度(4個(gè)月)的按全年計(jì)算，未超過長度的按占雨季長度(4個(gè)月)的比例計(jì)算。本方案將施工準(zhǔn)備期和施工期合并考慮，亦稱為建設(shè)期。

1.2.2自然恢復(fù)期

結(jié)合項(xiàng)目區(qū)的氣候條件，分析確定本工程自然恢復(fù)期預(yù)測時(shí)段取各單項(xiàng)工程完工后的2年時(shí)間。

1.3預(yù)測內(nèi)容[1]

根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB50433-2008)的要求，結(jié)合本工程建設(shè)的特點(diǎn)和施工工藝，本工程預(yù)測內(nèi)容主要包括以下5個(gè)方面內(nèi)容：(1)擾動(dòng)原地貌、占壓土地和破壞植被情況預(yù)測；(2)棄土、棄石量的預(yù)測；(3)損壞水土保持設(shè)施預(yù)測；(4)可能造成的水土流失量預(yù)測；(5)可能造成的水土流失危害預(yù)測

本工程水土流失預(yù)測時(shí)段，詳見表1。

表1　工程建設(shè)期水土流失預(yù)測時(shí)段及預(yù)測范圍統(tǒng)計(jì)表

注：1.施工期存在不確定因素，按最不利因素考慮；2.施工時(shí)段超過施工雨季長度的按全年計(jì)算，未超過長度的按占雨季長度的比例計(jì)算。

2水土流失預(yù)測方法

主要是通過實(shí)地調(diào)查、查閱相關(guān)資料、類比等方法進(jìn)行綜合分析預(yù)測，預(yù)測的重點(diǎn)是擾動(dòng)后可能造成的水土流失量及新增水土流失量[2]。

2.1土壤侵蝕模數(shù)背景值的確定

2.1.1原地貌土壤侵蝕模數(shù)的確定

通過現(xiàn)場查勘并綜合考慮項(xiàng)目區(qū)不同地段的地表形態(tài)、風(fēng)速、降雨、土壤、植被等土壤流失因子的特性，確定項(xiàng)目區(qū)域土壤侵蝕強(qiáng)度以風(fēng)蝕為主，兼有水蝕，現(xiàn)狀平均土壤侵蝕模數(shù)約為450 t/(km2·a)。根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)，項(xiàng)目區(qū)地處北方土石山區(qū)，容許土壤流失量200 t/(km2·a)。

2.1.2擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)的選取

工程建設(shè)擾動(dòng)后，地表覆蓋的土層被破壞，其對風(fēng)蝕的抑制作用喪失。自然恢復(fù)期土建施工基本結(jié)束，硬化區(qū)域不再生產(chǎn)土壤流失，其他區(qū)域已處于自然恢復(fù)期。青島至銀川公路齊河～夏津(魯冀省界)段工程項(xiàng)目區(qū)地處黃泛平原區(qū)，工程建設(shè)期間由于道路路基填筑、平面交叉及橋涵工程、服務(wù)區(qū)建設(shè)及臨建工程等活動(dòng)，使原地貌發(fā)生較大變化，工程區(qū)域由于工程建設(shè)活動(dòng)引發(fā)的的水土流失較強(qiáng)烈。根據(jù)該工程水土保持監(jiān)測情況進(jìn)行類比，分析各預(yù)測單元擾動(dòng)后及自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)，詳見表2。

表2　本工程各預(yù)測區(qū)域土壤侵蝕模數(shù)取值匯總表　 t/(km2·a)

2.2土壤流失量預(yù)測方法

根據(jù)防治區(qū)域、預(yù)測單元、預(yù)測時(shí)段的不同，采用各區(qū)域擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)與原地貌侵蝕模數(shù)之差值與其擾動(dòng)面積、預(yù)測時(shí)段的乘積，計(jì)算原地貌擾動(dòng)后在不采取水保防護(hù)措施情況下新增土壤流失量。

3預(yù)測結(jié)果

本項(xiàng)目為老路改建，原路基修建時(shí)建設(shè)單位未就損壞的水土保持設(shè)施面積繳納水土保持設(shè)施補(bǔ)償費(fèi)，所以本報(bào)告確定項(xiàng)目區(qū)征占地范圍內(nèi)損壞的水土保持設(shè)施面積為全部占地面積即250.34 hm2，占地類型主要為交通運(yùn)輸用地和耕地。

根據(jù)前述水土流失預(yù)測方法，結(jié)合確定的預(yù)測參數(shù)進(jìn)行分析，整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)可能產(chǎn)生的土壤流失總量為2 3395 t，可能產(chǎn)生的新增土壤流失總量20 318 t。分時(shí)段土壤流失預(yù)測量見表7-4-8，分區(qū)域土壤流失預(yù)測量見表3。

4水土流失危害分析與評價(jià)

根據(jù)本工程建設(shè)特點(diǎn)，就各分區(qū)在不采取任何水土流失防治措施的前提下，易造成的水土流失危害分析如下：

(1)路基工程區(qū)建設(shè)期間，由于長距離路基鋪設(shè)及兩側(cè)排水溝的開挖等建設(shè)活動(dòng)，在道路兩側(cè)產(chǎn)生呈線性分布的臨時(shí)性剝離表土，在不利天氣條件下易發(fā)生水土流失，其流失的水土?xí)绊懼苓叺墓嗲w系現(xiàn)有的過水能力，降低其防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)，匯入到周邊農(nóng)田中，影響農(nóng)作物的生長，并對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利的影響，影響施工，降低工效。

(2)橋涵工程主要跨河、跨路，施工期間若不采取措施進(jìn)行防護(hù)，勢必造成泥沙沖到附近的河道和溝渠，造成河道和溝渠淤積，影響周圍農(nóng)田灌溉和排水。

(3)施工生產(chǎn)生活區(qū)由于施工期間施工機(jī)械設(shè)備在場地的反復(fù)碾壓和擾動(dòng)，使熟化的表層土板結(jié)，若遇大雨(風(fēng))等不利天氣，造成土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分隨水流失，使后期恢復(fù)困難。砂、石、水泥等建筑材料的堆放區(qū)，在不利的天氣條件下，將會造成砂、石、水泥在場地流失，影響該區(qū)域的后期恢復(fù)，同時(shí)也造成材料浪費(fèi)，增加工程投資。

5預(yù)測結(jié)論及指導(dǎo)性意見

5.1預(yù)測結(jié)論

工程建設(shè)期間共擾動(dòng)原地貌、損毀地表、植被面積250.34 hm2；損壞水土保持設(shè)施250.34 hm2；本工程土方挖填總量98.49萬 m3，其中挖方總量28.71萬 m3(表土剝離14.53萬 m3，基礎(chǔ)開挖13.59萬 m3，建筑拆遷垃圾量0.59萬 m3)；填方量69.78萬 m3；外借方41.07萬 m3，來自取土場。通過水土流失量預(yù)測，建設(shè)期內(nèi)如不采取任何防護(hù)措施，將產(chǎn)生水土流失總量2.34萬 t，其中新增土壤流失量2.03萬 t。

5.1.1水土流失的重點(diǎn)防治時(shí)段

從水土流失重點(diǎn)防治時(shí)段分析圖可知：水土流失主要發(fā)生在施工準(zhǔn)備及施工期，該時(shí)段產(chǎn)生的土壤流失量占總流失量的90%，新增土壤流失量占總新增流失量的93%。因此，本工程水土流失重點(diǎn)防治時(shí)段為施工準(zhǔn)備及施工期。

5.1.2重點(diǎn)防治區(qū)域

從水土流失重點(diǎn)防治區(qū)域分析圖可以看出，水土流失主要在路基工程區(qū)，該區(qū)產(chǎn)生的土壤流失量占總流失量的85%，新增土壤流失量占總新增流失量的86%。因此，路基工程區(qū)應(yīng)作為水土流失防治的重點(diǎn)區(qū)域。

表3　不同防治分區(qū)土壤流失預(yù)測量匯總表　t

5.2綜合分析及指導(dǎo)意見

5.2.1防治措施的指導(dǎo)性意見

項(xiàng)目區(qū)施工期侵蝕類型以水力侵蝕為主，具體結(jié)合建設(shè)工程布局、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。建設(shè)期的路基工程區(qū)是產(chǎn)生水土流失的重點(diǎn)地段，水土流失強(qiáng)度較大。路基工程區(qū)應(yīng)采取工程措施、植物措施和臨時(shí)措施相結(jié)合進(jìn)行防治，尤其要加強(qiáng)施工期的臨時(shí)防護(hù)措施。為防止工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的水土流失，應(yīng)樹立先期預(yù)防、施工時(shí)臨時(shí)防護(hù)措施及時(shí)跟進(jìn)、主體完工后及時(shí)對裸露地表采取植物防護(hù)的原則。路基工程區(qū)應(yīng)先期做好攔擋和覆蓋措施、排水設(shè)施。

5.2.2施工進(jìn)度的指導(dǎo)性意見

項(xiàng)目區(qū)施工期水土流失主要為水蝕，水土流失主要發(fā)生在雨季，集中在6～9月份，因此在主體工程施工安排時(shí)，土石方開挖和回填施工應(yīng)盡量避開雨季。對在雨季不得不實(shí)施的工程必須做好防護(hù)措施，道路路基施工前先必須修筑排導(dǎo)工程，臨時(shí)堆土前首先進(jìn)行攔擋措施的布設(shè)。使水土保持工程和主體工程在施工時(shí)相配套，特別做好臨時(shí)防護(hù)工程，減少施工中水土流失的發(fā)生。

5.2.3水土保持監(jiān)測的指導(dǎo)性意見

工程水土流失防治的重點(diǎn)時(shí)段、重點(diǎn)區(qū)域，同時(shí)也應(yīng)該是水土流失監(jiān)測的重點(diǎn)時(shí)段和重點(diǎn)區(qū)域。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，建議將路基工程區(qū)作為本工程建設(shè)期水土保持監(jiān)測的重點(diǎn)區(qū)域。對于路基工程區(qū)，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測施工期水土流失、植被恢復(fù)措施的防治效果。監(jiān)測重點(diǎn)時(shí)段為施工期，特別是對汛期和施工高峰期更應(yīng)加以重視。

綜上所述，在工程建設(shè)期間，盡管存在擾動(dòng)地表、產(chǎn)生大量的土石方填筑等可能造成水土流失的不利因素，但是通過制定科學(xué)的水土保持方案，采取相應(yīng)的對策措施，對可能造成的水土流失進(jìn)行積極有效的防治。從水土保持角度分析，工程建設(shè)不會對環(huán)境造成嚴(yán)重影響，不存在項(xiàng)目立項(xiàng)的制約性因素。

參考文獻(xiàn)

[1]趙永軍.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案編制技術(shù)[M].北京：中國大地出版社.2007:192-201.

[2]高鈺婷，高平.張掖市生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目水土流失預(yù)測及分析評價(jià)[J].中國水土保持.2013(8):17-19.

[中圖分類號]S157.1

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)02-0159-03

[作者簡介]王娟(1982-)，女，山東高唐人，工程師，主要從事水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案編制工作。

[收稿日期]2015-03-14