揚(yáng)績(jī)高速公路某路段水土流失預(yù)測(cè)研究

肖子平 張海娥

摘 要：從擾動(dòng)地表面積、損壞水土保持設(shè)施的數(shù)量、棄渣量、可能造成的水土流失量、可能造成的水土流失危害等5個(gè)方面開(kāi)展工程水土流失預(yù)測(cè)研究，采用類(lèi)比法確定水土流失預(yù)測(cè)參數(shù)，經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算出可能產(chǎn)生的水土流失量，進(jìn)而得出該工程水土流失預(yù)測(cè)結(jié)論，提出水土流失防治的指導(dǎo)性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：水土流失；預(yù)測(cè)研究；類(lèi)比法；經(jīng)驗(yàn)公式法

中圖分類(lèi)號(hào) S157 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）13-0143-04

Abstract：Soil erosion prediction was carried out from five aspects，such as surface area disturbed，amount of damaged facilities of soil conservation，volume of dregs，amount of soil erosion may caused，damages of soil erosion may caused，and so on.Analogy method was adopted to work out the prediction parameters，and empirical formula was used to calculate the possible amount of soil erosion.Then，the conclusion of soil erosion prediction was drawn，and some suggestions were proposed to direct the followed work.

Key words：Soil erosion；Prediction research；Analogy method；Empirical formula method

水土流失是指“在水力、重力、風(fēng)力等外營(yíng)力作用下，水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失。包括土地表層侵蝕和水土損失，亦稱(chēng)水土損失?！盵1]水土流失是不利的自然條件，與人類(lèi)不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)互相交織作用產(chǎn)生。水土流失破壞地面完整，降低土壤肥力，造成土地硬化、沙化，加劇干旱等自然災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展，阻礙經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。水土流失預(yù)測(cè)是水土流失問(wèn)題研究的重要內(nèi)容，常用的預(yù)測(cè)方法有通用土壤流失方程法、類(lèi)比法、分類(lèi)分級(jí)法、流失系數(shù)法等。本項(xiàng)目研究預(yù)測(cè)主要采用類(lèi)比法，以揚(yáng)績(jī)高速公路溧陽(yáng)至廣德安徽段工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本項(xiàng)目”）為例，探討水土流失預(yù)測(cè)方法在此類(lèi)建設(shè)項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概況

揚(yáng)績(jī)高速公路溧陽(yáng)至廣德安徽段起于皖蘇交界的郎溪縣廖橋，自北向南途經(jīng)崗南、凌笪、孔塘，在濤城東跨越郎川河后，在南豐鎮(zhèn)東跨越新郎川河，向南在誓節(jié)西跨越宣杭鐵路及老G318后與宣廣高速公路相交。線(xiàn)路全長(zhǎng)38.85km，設(shè)計(jì)速度120km/h，路基寬28m，雙向四車(chē)道。主要控制點(diǎn)：廖橋、濤城、郎溪、誓節(jié)。

本項(xiàng)目主要包括路基工程區(qū)、橋梁工程區(qū)、互通立交區(qū)、附屬設(shè)施區(qū)、取土場(chǎng)區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū)、施工場(chǎng)地區(qū)及施工道路區(qū)等區(qū)域。全線(xiàn)共設(shè)特大橋（1660m）1座，大橋（700m）1座，中小橋19座；涵洞10道；設(shè)互通立交4處，分別是郎溪互通（K13+270）、郎溪服務(wù)區(qū)（K28+300）、廣德互通（K38+850）、誓節(jié)互通（K38+850）；分離立交12處，其中主線(xiàn)上跨5處，支線(xiàn)上跨7處；通道85道。本項(xiàng)目在郎溪設(shè)置管理分中心，全線(xiàn)設(shè)置服務(wù)區(qū)1處，位于K28+300處；在皖蘇省界設(shè)主線(xiàn)收費(fèi)站1處，在郎溪及誓節(jié)互通立交處設(shè)2個(gè)匝道收費(fèi)站。設(shè)置完善的通訊、監(jiān)控、交通安全等設(shè)施。

工程總占地面積402.94hm2，其中永久占地259.67hm2，臨時(shí)占地143.27hm2；挖填土石方總量513.31萬(wàn)m3（自然方，下同），其中挖方172.14萬(wàn)m3，填方341.16萬(wàn)m3，借方223.12萬(wàn)m3（設(shè)取土場(chǎng)8處），棄方22.10萬(wàn)m3（設(shè)棄渣場(chǎng)2處），表土利用31.99萬(wàn)m3；需拆遷各類(lèi)房屋面積15770m2，拆遷安置由當(dāng)?shù)卣y(tǒng)一安排。工程總投資22.93億元，其中土建工程投資15.63億元。項(xiàng)目區(qū)地處皖南丘陵區(qū)，屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)；年平均氣溫在15.9℃左右，≥10℃積溫為5792℃，多年平均降水量1217.5mm，10年一遇最大24h降水量197mm；年平均風(fēng)速3.3m/s，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镋，年平均無(wú)霜期235d；土壤以紅壤及黃棕壤等為主；植被屬亞熱帶常綠落葉闊葉與針葉混交林帶，以天然次生植被和人工林為主，現(xiàn)狀林草覆蓋率70%以上。水土流失類(lèi)型為輕度水力侵蝕，容許土壤流失量500t/（km2·a），不在國(guó)家和省級(jí)公告的水土流失重點(diǎn)防治區(qū)內(nèi)。水土流失防治執(zhí)行建設(shè)類(lèi)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2 水土流失預(yù)測(cè)

2.1 預(yù)測(cè)范圍和預(yù)測(cè)時(shí)段 本工程水土流失預(yù)測(cè)范圍分為路基工程區(qū)、橋梁工程區(qū)、互通立交區(qū)、附屬設(shè)施區(qū)、取土場(chǎng)區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū)、施工場(chǎng)地區(qū)、施工道路區(qū)等8個(gè)分區(qū)。

本項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)時(shí)段分為施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期3個(gè)時(shí)段，運(yùn)行期不需進(jìn)行水土流失預(yù)測(cè)。

2.2 預(yù)測(cè)內(nèi)容 本項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)主要從以下5個(gè)方面開(kāi)展研究：①擾動(dòng)地表面積；②損壞水土保持設(shè)施的數(shù)量；③棄渣量；④可能造成的水土流失量；⑤可能造成的水土流失危害。

2.2.1 擾動(dòng)地表面積 本工程擾動(dòng)地表面積402.94hm2，其中主體工程永久占地259.67hm2，取土場(chǎng)、棄渣場(chǎng)、施工營(yíng)地及施工道路等臨時(shí)占地為143.27hm2。其中郎溪縣340.33hm2、廣德縣62.60hm2。詳見(jiàn)表2。

2.2.2 損壞水土保持設(shè)施 本項(xiàng)目施工擾動(dòng)地表范圍用地中除水面5.21hm2外，其余均屬于損壞水土保持設(shè)施范圍。本項(xiàng)目損壞的水土保持設(shè)施面積共397.73hm2，其中郎溪縣335.19hm2，廣德縣62.54hm2。

2.2.3 棄土棄渣量 根據(jù)文[6]以及土石方平衡，預(yù)測(cè)工程棄方量為22.10萬(wàn)m3。

2.2.4 可能造成的水土流失量 （1）預(yù)測(cè)方法

式中：W為擾動(dòng)地表土壤流失量，t；△W為擾動(dòng)地表新增土壤流失量，t；Fji為j時(shí)段i單元的預(yù)測(cè)面積，km2；Mji 為j時(shí)段i單元的土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；△Mji為某時(shí)段某單元的新增土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；Tji為某時(shí)段某單元的預(yù)測(cè)時(shí)間，a；i為預(yù)測(cè)單元，i=1、2、3、······、n；j 為預(yù)測(cè)時(shí)段，j=1、2、3，指施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期。

（2）預(yù)測(cè)基本參數(shù)

①本項(xiàng)目區(qū)產(chǎn)生的水土流失類(lèi)型以水力侵蝕為主，水土流失侵蝕形式以面蝕為主；其次有重力侵蝕。土壤侵蝕模數(shù)本底值取350t～400t/（km2·a）。

②擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)

擾動(dòng)后的侵蝕模數(shù)采用類(lèi)比法分析確定。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘與有關(guān)資料調(diào)查分析，本項(xiàng)目選擇宣城電廠作為類(lèi)比對(duì)象，兩工程地形地貌、水文氣象、土壤、植被、水土流失等情況相似。2004年7月，安徽省廣德水保站在宣城發(fā)電廠項(xiàng)目區(qū)，利用人工降雨過(guò)程，對(duì)現(xiàn)狀主要利用土地類(lèi)型及模擬施工期可能存在的工程類(lèi)型進(jìn)行了土壤侵蝕測(cè)定，同時(shí)通過(guò)與廣德水保站長(zhǎng)期試驗(yàn)資料比照，電廠項(xiàng)目區(qū)建設(shè)期水土流失預(yù)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取值詳見(jiàn)表3。

考慮宣城電廠監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是在具有部分水保防護(hù)措施的情況下監(jiān)測(cè)的，以及本工程所在地形地貌、侵蝕強(qiáng)度、氣候條件等情況與宣城電廠工程略有差別，因此，本工程項(xiàng)目區(qū)各區(qū)域擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)應(yīng)適當(dāng)修正，修正系數(shù)及擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)采用值見(jiàn)表4。

（3）預(yù)測(cè)成果

根據(jù)前述可能造成的水土流失量預(yù)測(cè)方法、確定的預(yù)測(cè)參數(shù)以及各施工單元水土流失面積，本項(xiàng)目建設(shè)可能造成水土流失總量為239898t，其中背景水土流失量6567t，新增水土流失量233331t，見(jiàn)表5。

2.2.5 可能造成的水土流失危害 由上述預(yù)測(cè)可知，建設(shè)期水土流失總量239898t，新增土壤流失量233331t，其中路基工程區(qū)109387t，占46.9%，橋梁工程區(qū)7200t，占3.1%；互通立交區(qū)29588t，占12.7%，附屬設(shè)施區(qū)6924t，占3.0%，取土場(chǎng)區(qū)30664t，占13.1%，棄渣場(chǎng)區(qū)14817t，占6.4%，施工場(chǎng)地區(qū)24462t，占10.5%，施工道路區(qū)10310t，占4.4%。因此，路基工程區(qū)、互通立交區(qū)、取土場(chǎng)區(qū)應(yīng)作重點(diǎn)防治，為本工程水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，也是水土保持監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)地段。

本公路工程施工將對(duì)工程建設(shè)區(qū)鄰近的農(nóng)田、河道、鄉(xiāng)村都可能造成較大的影響，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成一定程度的破壞，對(duì)工程本身的安全施工和運(yùn)行也會(huì)造成影響，特別是邊坡開(kāi)挖，如果防護(hù)不當(dāng)可能誘發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

3 預(yù)測(cè)結(jié)論及綜合分析

本項(xiàng)目的水土流失總預(yù)測(cè)時(shí)段為建設(shè)期，包括施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期。從預(yù)測(cè)結(jié)果看，水土流失主要發(fā)生在施工期，尤其是路基土石方施工期，是路基開(kāi)挖及填筑形成裸露邊坡、棄渣場(chǎng)棄渣的時(shí)段，也是產(chǎn)生水土流失量及流失強(qiáng)度較大的時(shí)段，需要重點(diǎn)防治。

通過(guò)水土流失預(yù)測(cè)分析，對(duì)本項(xiàng)目水土流失的防治及水土保持監(jiān)測(cè)提出以下指導(dǎo)意見(jiàn)：

（1）主體工程區(qū)、互通立交區(qū)、取土場(chǎng)區(qū)3個(gè)區(qū)域?yàn)楸竟こ趟亮魇е攸c(diǎn)防治區(qū)。

（2）路基土石方施工期是本項(xiàng)目水土流失防治的關(guān)鍵時(shí)段，路基開(kāi)挖填筑前應(yīng)建好兩側(cè)的排水措施和攔擋措施，應(yīng)分段施工，路基土石方施工完成一段，應(yīng)立即采取護(hù)坡措施，盡量縮短坡面裸露時(shí)間。

（3）對(duì)于取棄土場(chǎng)的防護(hù)，要求在取土、棄渣之前實(shí)施排水、攔擋等工程措施，對(duì)表土應(yīng)集中堆存，采取臨時(shí)攔擋、排水、覆蓋措施，棄渣、取土完畢即對(duì)棄渣面、開(kāi)采面復(fù)耕或恢復(fù)水土保持林草。

（4）對(duì)于施工場(chǎng)地區(qū)的防護(hù)，要求在工程實(shí)施期間做好臨時(shí)用地范圍內(nèi)的排水措施以及表土堆置區(qū)的防護(hù)措施，工程完工后，針對(duì)原地貌情況采取復(fù)耕或恢復(fù)植被等措施。

（5）施工道路修建前應(yīng)建好排水、攔擋工程，對(duì)需要護(hù)坡的地段，修建好以后應(yīng)立即采取護(hù)坡措施。

（6）對(duì)于附屬設(shè)施區(qū)要求在開(kāi)工前實(shí)施前期的截水等工程措施；工程施工過(guò)程中，同步實(shí)施邊坡的工程措施防護(hù)、項(xiàng)目區(qū)的排水工程建設(shè)、臨時(shí)性防護(hù)措施；最后實(shí)施空隙地的植物措施。

（7）因施工結(jié)束后需要大量的表土用于裸露地表的恢復(fù)，施工過(guò)程中應(yīng)盡量保留施工開(kāi)挖中剝離的表土，妥善集中堆置并做好臨時(shí)防護(hù)工作。

（8）路基工程區(qū)、互通立交區(qū)、取土場(chǎng)區(qū)3個(gè)區(qū)域?yàn)楸竟こ趟帘３直O(jiān)測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域，對(duì)邊坡開(kāi)挖應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；路基土建、棄渣施工期為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段，水土流失主要發(fā)生在雨季，對(duì)雨季應(yīng)增加監(jiān)測(cè)頻次。

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（責(zé)編：王慧晴）