城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目引發(fā)的水土流失及防治進展

張 皓，何騰兵，林昌虎，樊 博，李 博

（1.貴州大學農(nóng)學院，貴州貴陽 550025；2.貴州科學院，貴州貴陽 550001；3.貴州大學資源環(huán)境與工程學院，貴州貴陽 550025）

城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目引發(fā)的水土流失及防治進展

張 皓1，何騰兵1，林昌虎2，樊 博1，李 博3

（1.貴州大學農(nóng)學院，貴州貴陽 550025；2.貴州科學院，貴州貴陽 550001；3.貴州大學資源環(huán)境與工程學院，貴州貴陽 550025）

概述我國城鎮(zhèn)化開發(fā)建設中管線、公路、房地產(chǎn)開發(fā)、垃圾填埋場等項目施工擾動原地貌，施工中產(chǎn)生的廢渣、垃圾等造成了多種水土流失問題，針對這些問題總結前人的水土流失治理措施，并提出相應對策。

城鎮(zhèn)化；開發(fā)建設；水土流失

城鎮(zhèn)化是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)社會向非農(nóng)業(yè)人口占多數(shù)的現(xiàn)代文明社會轉(zhuǎn)變的歷史過程，也是經(jīng)濟社會發(fā)展的必然趨勢，是工業(yè)化、現(xiàn)代化的重要標志［1-2］。改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化率由1978年的17.9%提高到2011年的51.3%，年均提高1個百分點，與發(fā)達國家城鎮(zhèn)化水平的差距迅速縮小［3］。根據(jù)發(fā)展階段的特點和確定的城鎮(zhèn)化目標，有學者認為到2020年，中國城鎮(zhèn)化率將達到60%左右，還將保持年均提高1個百分點左右的速度推進［4］。

城鎮(zhèn)化意味著更多新興城市的崛起，農(nóng)村人口將大量涌入城鎮(zhèn)，同時城鎮(zhèn)居民生活水平的提高會對交通、能源、住房提出更高的要求，直接帶動城市建設用地需求，城鎮(zhèn)用地壓力的規(guī)模和力度都將明顯增加［5］。由于城鎮(zhèn)化開發(fā)過程中只注重項目建設，忽視水土保持工作，使得全國許多城市出現(xiàn)了高強度的水土流失問題［6］。因此倡導城鎮(zhèn)化開發(fā)建設中水土資源的合理開發(fā)利用與保護，針對出現(xiàn)的水土流失問題提出防治措施，是“十二五”水土保持的重要內(nèi)容，也是城鎮(zhèn)化建設的重要內(nèi)容。

1 水土流失

目前我國城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目發(fā)展迅速，其中管線、公路、城鎮(zhèn)建設等類工程［7］引發(fā)了較嚴重的水土流失問題。

1.1 管線工程

城市中跨河、跨溝段管道工程施工，公路、鐵路跨河橋墩施工，每修建1 km管道平均增加355 t的水土流失量，在常年流水的河道或洪水期施工，管溝開挖出的土渣或鉆孔灌注樁施工排出的大量泥漿都可能被水沖蝕［8］。泥沙堆積河流兩岸，阻塞河道，影響上游輸水與下游供水，嚴重時會引發(fā)河水溢出河道，危及安全。

城際地鐵隧道，若在具有一定黏聚力的松散介質(zhì)中進行開挖，無支護狀態(tài)下隧道圍巖會由內(nèi)至外發(fā)生失穩(wěn)破壞，特別是上覆地層不夠厚的情況下，無法形成自然平衡的壓力拱［9-10］，嚴重時可造成崩塌。隧道施工期間，出渣會在洞口臨時堆置，如遇暴雨，會與其他地段堆放土體一樣產(chǎn)生嚴重的面蝕和細溝侵蝕。

在我國城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的今天城市給排水管線普遍存在滲漏問題，隧道鄰近這些管線施工時，擾動作用使管線滲漏加劇，甚至導致管線斷裂破壞引發(fā)涌水，進而引發(fā)地層結構失穩(wěn)破壞，形成地面塌陷［11］。

1.2 公路建設

城鎮(zhèn)化進程的加快，導致大量農(nóng)村人口向城市流動，進而造成城市交通量激增。為了滿足出行需求，對土地進行了過度集中、強度太大的開發(fā)。在公路建設過程中，降雨強度過大，會形成坡面積水，在重力作用下積水沿斜坡流動，結果使植被度小且無工程防護的挖方邊坡形成瓦狀排列的侵蝕溝。據(jù)統(tǒng)計在我國城鎮(zhèn)化公路建設中平均建設1 km要增加1 535 t的水土流失量，平坦路基土壤侵蝕模數(shù)1 000～2 500 t·km-2·a-1，坡面路基為18 000～30 000 t·km-2·a-1，路基邊坡為20 000～50 000 t·km-2·a-1，路塹邊坡為5 000～10 000 t· km-2·a-1，由于表面松散粗糙，受到雨季降水作用土壤被沖刷和搬運，形成新的侵蝕模式［12］。

1.3 房地產(chǎn)開發(fā)

一個占地面積1.32 hm2房地產(chǎn)開發(fā)項目，土石方挖方總量可達3.88萬m3，填方總量1.90萬m3，綠化覆土為0.08萬m3，產(chǎn)生棄土1.90萬m3。該類項目多位于交通便利的區(qū)域，周邊為主要的交通干道。雖然大部分采取圍蔽施工，但雨水仍然會攜帶大量泥沙從空隙中流出，造成路面大面積積水，大量泥沙淤積在路面，嚴重威脅交通安全［13］。在房地產(chǎn)基礎施工階段產(chǎn)生的泥漿，其含沙量可達到340.82 kg·m-3，由于此類項目臨時排水設施與市政排水系統(tǒng)相互連接，排出的泥沙易淤積于地下管道［14］，減小管道的泄洪能力，給城市市政的運行管理和經(jīng)濟發(fā)展造成投資費用增加等直接或間接經(jīng)濟損失。

水土流失對房地產(chǎn)項目本身也存在極大的危害。強烈的沖刷或坍塌會影響到房屋地基及其他建筑物的穩(wěn)定［15］。另外，對建成區(qū)的地面產(chǎn)生的沖刷，會破壞已有景觀，威脅建筑物安全。在施工期間，將產(chǎn)生大量的裸露地表和臨時堆渣，并且還會產(chǎn)生較多的廢水，如果水土保持防護措施不到位，將破壞工程區(qū)域的景觀及生態(tài)環(huán)境［16］。

1.4 垃圾填埋場

隨著我國城鎮(zhèn)化水平的加快，垃圾產(chǎn)生量的增長已經(jīng)成為城鎮(zhèn)化發(fā)展中必須面對的嚴峻問題。我國垃圾處理，按照無害化處理原則以填埋方式為主，占垃圾處理的95%以上［17］。垃圾填埋應有相當數(shù)量的覆土土源，用于填埋的分層壓實、分層覆土、中間覆土及終場覆土［18］。填覆土方開挖，破壞地表植被，取土后原地形成直立陡壁，取料場土壤侵蝕模數(shù)8 000～15 000 t·km-2·a-1，遇暴雨會造成垮塌，而且垃圾填埋場會排放出垃圾滲濾液，滲濾液可直接進入含水層中，也可隨地表徑流進入河流，污染居民用水。

垃圾或覆蓋土在填埋作業(yè)面傾倒攤鋪后，需要進行碾壓。國內(nèi)垃圾填埋場使用的垃圾碾壓設備主要有履帶式推土機和垃圾填埋專用壓實機2種。即使是重量較小的碾壓設備，都可達22 t，機械碾壓直接影響土壤的物理結構、通氣、水分運移和養(yǎng)分狀況，造成大面積土地荒蕪，破壞城鎮(zhèn)綠地景觀。

2 防治措施

加強城鎮(zhèn)水土保持是城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的內(nèi)在要求，根據(jù)城鎮(zhèn)的開發(fā)建設規(guī)劃、地形地貌與植被情況、結合生態(tài)型城市建設目標，提出城鎮(zhèn)水土保持規(guī)劃，組織實施水土流失的防范和治理措施，建立完善防治體系［19］，是全面建設小康社會、貫徹落實科學發(fā)展觀的具體措施。

對不同類別的城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目進行水土流失防治分區(qū)，并按分區(qū)進行水土保持治理措施科學布局是防治水土流失的根本［20］。根據(jù)開發(fā)建設項目水土流失來源和產(chǎn)生的特點，可將整個水土流失防治分區(qū)分為擾動開挖防治區(qū)和棄渣防治區(qū)2大類。

2.1 擾動開挖防治區(qū)

在城鎮(zhèn)化開發(fā)建設中擾動開挖防治區(qū)指由于開發(fā)建設項目施工對地表的擾動和挖損破壞的區(qū)域，是防治責任范圍內(nèi)的人為新增水土流失區(qū)域。應采取如下的防治措施。

土地整治措施。主要有建筑垃圾清理、坑凹回填平整、覆土等措施，具體措施根據(jù)工程裸露土地情況和土地利用規(guī)劃確定。在永久占地區(qū)，主要為主體工程區(qū)和永久生活區(qū)，水土流失防治的重點是做好臨時棄土的堆置防護、邊坡防護、路基路面排水和沿線的綠化美化［21］。

邊坡防護措施。在開發(fā)建設過程中形成的坡面，主要為開挖和回填產(chǎn)生的工程邊坡。一般對邊坡高度大于4 m、坡比大于1.0∶1.5的，應采取削坡開級工程；對邊坡小于1.0∶1.5的土質(zhì)或沙質(zhì)坡面，可采取植物護坡工程；對堆置物或山體不穩(wěn)定處形成的高陡邊坡，或坡腳遭受水流淘刷的邊坡，應采取工程護坡措施；對條件較復雜的不穩(wěn)定邊坡，應采取綜合護坡工程。

植被恢復措施。一般在永久占地區(qū)形成的裸露地面，施工結束后應全部恢復植被；施工臨時占地區(qū)，施工結束后應根據(jù)實際情況恢復植被或恢復為農(nóng)地。項目區(qū)內(nèi)的永久性道路，進行路旁綠化；項目區(qū)的四周，進行周邊綠化；居住區(qū)、辦公區(qū)，應進行園林綠化；可種植各類觀賞樹種也可利用原地形地貌修建風景觀賞點［22］。

臨時防護措施。主要是對施工過程中地表的臨時保護，以避免施工期的水土流失。對裸露地表應及時采取苫蓋、礫石鋪壓等防護措施，防止雨水對地表的直接沖刷。對臨時施工道路，應采取灑水等措施，減少風蝕危害。在施工場地的周邊，應修建臨時排水設施。

2.2 棄渣防治區(qū)

棄渣防治是城鎮(zhèn)化開發(fā)建設水土流失防治的一項重要內(nèi)容和防治重點。對開發(fā)建設項目產(chǎn)生的大量棄渣，根據(jù)其堆放的位置和堆放方式，結合地形、地質(zhì)、水文條件等，應修建攔渣工程，有效控制水土流失。

擋渣墻。擋渣墻應根據(jù)棄渣場的地形、當?shù)亟ú摹⒍言叨鹊炔荚O。有時可不采取臨時攔擋措施。但是在永久性棄渣場，擋渣墻等工程是必需的，且應該“先擋后棄”［23］。沿棄渣坡腳或相對較高的坡面上布置擋渣墻，擋渣墻線應盡量順直，長度方向應盡量與水流方向一致，避免截斷溝谷和水流。渣體頂部不宜有過大的集水面積，并在渣面與坡腳交界處布置排洪溝，將雨水排入天然溝道。布置橫向排水溝，沿渣體長度方向布設縱向排水溝［24］。渣面上要植樹種草，防止棄渣流失。

攔渣堤。棄土棄渣等堆置于河（溝）道旁時，必須按防洪治導線布置攔渣堤。攔渣堤應盡量選擇在河道較寬處，盡量避免在河流凹岸側建設，盡量減少占用河床的面積，尤其在河漫灘地上建設攔渣堤，應盡量減少占地面積，不能影響河道的行洪寬度。攔渣堤的設計應與其相應的河道的防洪標準相對應。棄土棄渣堆置于溝道側邊時，應采用溝岸攔渣堤。攔渣堤相對較低，高約3 m以下。若攔渣堤在洪水位以上，堤的高度由堆渣量和地面面積確定［25］。

攔渣壩（尾礦庫）。在溝道中堆置棄渣、尾礦時，必須修建攔渣壩或尾礦庫。根據(jù)《開發(fā)建設項目水土保持方案技術規(guī)范》（SL 204—1998）和《水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范》（SL 289—2003），結合溝道具體情況和計劃棄渣量，攔渣壩的洪水設計標準分別采用30年一遇設計，50年一遇校核［26］。其排水形式，根據(jù)攔渣壩控制流域面積、降雨量、工程等級及相應設計洪水標準確定。

防洪排水工程。夏季暴雨易形成坡面沖蝕，危害土壩的安全，同時通過反濾體滲出的水會侵蝕壩體坡角，因此在壩體上下游面與壩體交線處設縱向排水溝，戧臺設置橫向排水溝［26］，為防止雨水徑流對渣面的沖刷，可在渣面上布設排水設施。防洪排水工程的主要形式有明渠、暗管、豎井和涵洞等。

植被恢復工程。棄渣場植被恢復是棄渣場治理的重要內(nèi)容。棄渣場在綠化前，一般需要進行整地和覆土，植被恢復工程布置時要注意植被條帶類型、寬度、覆蓋度和位置，這些都是影響其控制水土流失的重要因素［27］。有條件的地方，在棄渣堆放過程中，應把渣和土分開，先堆放渣，后堆放土，這樣可減少后期的覆土數(shù)量。

臨時措施。項目建設施工中，臨時堆土（石、渣）及建材應集中堆放，用塑料膜等覆蓋，建臨時性擋渣、排水、沉沙等工程，對堆放時間長的土、石、渣體，應臨時種草［28］。

3 對策與建議

針對城鎮(zhèn)化開發(fā)建設引發(fā)的水土流失具有人為因素決定性、復雜性、突發(fā)性、擾動規(guī)模大、侵蝕類型多的特點，在實踐中要充分發(fā)揮人在城鎮(zhèn)化開發(fā)建設水土保持中的積極作用，采取有效措施，推進城鎮(zhèn)化過程中水土保持工作，使城鎮(zhèn)化步入可持續(xù)發(fā)展的軌道。

搞好設計施工有效防治水土流失。在城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的今天，狠抓開發(fā)建設項目前期和設計階段的工作，在項目的可行性研究階段及時實施水土保持方案制度和水土保持“三同時”制度，在開發(fā)建設和防治水土流失之間找到平衡點和結合部；建設的同時采取措施把建設和生產(chǎn)過程中的水土流失降到最低程度［29］。

建立水土保持功能補償制度和標準?！笆舜蟆眻蟾婷鞔_要求深化資源性產(chǎn)品價格和稅費改革，建立反映市場供求和資源稀缺程度、體現(xiàn)生態(tài)價值和代際補償?shù)馁Y源有償使用制度和生態(tài)補償制度。開展水土保持功能指標體系和評價研究，建立監(jiān)測評價指標體系，科學合理地測評水土保持功能和效益［30］。

充分發(fā)揮地方積極性，做好水土保持工作。城鎮(zhèn)化開發(fā)建設土保持工程建設的主體在地方，涉及多行業(yè)、多部門，是改善生態(tài)環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量，建設小康社會、美麗鄉(xiāng)村、美麗城市的重要抓手。地方水土保持部門要主動當好參謀，順勢而為，發(fā)揮優(yōu)勢，積極引導，科學規(guī)劃，搞好服務，真正把地方開展生態(tài)文明建設的積極性調(diào)動起來。上級業(yè)務部門要在項目上、資金上、政策上、宣傳上給予大力支持［31］。

做好水土保持監(jiān)測研究，防患于未然。做好水土保持監(jiān)測預測研究，科學分析城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目區(qū)的植被情況、土壤情況、擾動地表的組成物質(zhì)和坡度等影響水土流失的主要因素，使城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目水土流失預測結果實現(xiàn)從定性到準確定量的飛躍，及時避免突發(fā)性、復雜化的水土流失問題造成人身財產(chǎn)損失。

4 展望

2010年我國城鎮(zhèn)化率達到47.7%，與2000年相比上升了十多個百分點，按目前的發(fā)展速度，“十二五”期間我國的城鎮(zhèn)化率會超過50%，將出現(xiàn)城市常住人口超過農(nóng)村人口的轉(zhuǎn)折點［32］。城鄉(xiāng)格局的變化使得原本狹小的城市空間在資源的重新分配上增大難度，同時城市發(fā)展高速外延，如果處理不當就會誘發(fā)更多的水土流失問題。避免這些弊端，并將已經(jīng)產(chǎn)生的危害控制在最小的影響范圍內(nèi)，是當前城鎮(zhèn)化開發(fā)建設亟待解決的問題。

但是目前我國城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目引發(fā)水土流失問題的研究尚存在許多不足，比如水土流失類型和強度分級研究較少，尚未形成統(tǒng)一的分類方法、分級指標和標準。水土流失預測采用的水土流失面積不準確、新增土壤侵蝕模數(shù)偏小、棄土棄渣等固體物質(zhì)流失量計算方法過于簡單等。首先要解決的是城市水土流失學科理論體系的構建和一些基本理論問題。同時要確定主體工程、臨時工程征占地面積，明確水土流失預測項目分類，在開展自然水土流失長期實驗基礎上得到城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目的土壤侵蝕模數(shù)的經(jīng)驗值從而展開水土流失量的科學預測，為城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目施工提供指導。

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（責任編輯：張才德）

S 157 < class="emphasis_bold">文獻標志碼：A

A

0528?9017（2014）01?0095?04

文獻著錄格式：張皓，何騰兵，林昌虎，等.城鎮(zhèn)化開發(fā)建設項目引發(fā)的水土流失及防治進展［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學，2014（1）：95-99.

2013?10?12

貴州省重大專項項目［黔科合重大專項字（2012）6010號；黔省專合字（2005）353號；黔科合重大專項字（2011）6012號］

張 皓（1988-），男，河北人，在讀碩士，研究方向為土地利用與信息技術。E?mail：hao.0210＠163.com。

何騰兵，教授。E?mail：hetengbing＠163.com。