管道建設(shè)項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)及防治措施布設(shè)實(shí)例研究

陳強(qiáng) 廣州穗水工程咨詢有限公司

在眾多生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中，管道工程建設(shè)對(duì)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義，但管道工程的施工對(duì)周?chē)牡孛箔h(huán)境、土壤結(jié)構(gòu)以及生態(tài)景觀方面均造成很大影響,如果在施工前未進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆雷o(hù)措施設(shè)計(jì)就很容易引起嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象,造成水土流失危害，這對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)及工程施工運(yùn)營(yíng)是極為不利的。因此,加強(qiáng)水土流失預(yù)測(cè)，有的放矢的布設(shè)水土流失防治措施，控制水土流失，減輕水土流失對(duì)環(huán)境及項(xiàng)目自身的影響。

1.管道工程水土流失的特點(diǎn)

與普通“點(diǎn)”型、“線”型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目不同，管道工程“點(diǎn)”、“線”相結(jié)合，線路長(zhǎng)、跨越多，周邊地貌、植被類(lèi)型差異大。具體水土流失特點(diǎn)如下：

第一：管道溝槽開(kāi)挖時(shí)，開(kāi)挖土方一般放置在溝道兩側(cè)或一側(cè)，施工占地受限，堆土較高、陡，無(wú)防護(hù)措施，遇降雨，松散堆積土方極易發(fā)生水土流失。

第二：管道工程線路長(zhǎng)，堆土成條狀分布，管道沿線的土壤類(lèi)型、地貌條件不同，土壤流失模數(shù)具有多樣性。土壤抗蝕性較差，易發(fā)生嚴(yán)重的水土流失。

第三：管道工程順坡布設(shè)時(shí)，徑流易進(jìn)入管道溝槽，沖刷溝槽，存在水土流失隱患。管道橫坡布設(shè)時(shí)，堆土、溝槽攔截原有的排水渠道，堆土坡面堆置，易滑溜，擴(kuò)大擾動(dòng)范圍。

第四：管道穿越江河大開(kāi)挖時(shí)，通常會(huì)在河流兩岸或溝道內(nèi)堆放土方，如遇上游來(lái)水，易產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失，影響原有河道水系的排洪功能。

第五：管溝管槽、站場(chǎng)閥室等施工會(huì)破壞周邊植被，若山區(qū)立地條件差，植被受到破壞后，恢復(fù)困難。

2.土壤流失量計(jì)算方程

由于管道工程自身特殊性，其存在不同的預(yù)測(cè)時(shí)段及單元，并且也存在不同的防治區(qū)域，在土壤流失量計(jì)算中，選擇的是新增土壤流失量計(jì)算方法，對(duì)未實(shí)施防護(hù)下的水土流失情況進(jìn)行計(jì)算。如公式（1）所示：

如公式（1）所示，i表示實(shí)際預(yù)測(cè)區(qū)域的編號(hào)，可以是除0之外的任意自然數(shù)，j表示預(yù)測(cè)單元的編號(hào)，可以是除0之外的任意自然數(shù)，k表示實(shí)際的預(yù)測(cè)時(shí)段，與i、j不同，施工準(zhǔn)備時(shí)段用1表示，施工時(shí)段用2表示，自然恢復(fù)時(shí)段用3表示，Mijk表示土壤的侵蝕模數(shù)，單位為t/（km2?a），Aij表示預(yù)測(cè)區(qū)域i中j單元的實(shí)際面積，單位為km2，Tijk表示實(shí)際預(yù)測(cè)時(shí)段，單位為a。如公式（2）所示，擾動(dòng)地表新增土壤流失量：

公式（2）中，ΔMijk表示的是土壤發(fā)生擾動(dòng)后，新增土壤的侵蝕模數(shù)，單位為t/（km2?a），公式（3）中，Mij0表示土壤發(fā)生擾動(dòng)前，土壤侵蝕背景值，單位為t/（km2?a），與ΔMijk單位一致。

3.實(shí)例與分析

某一工程管道敷設(shè)長(zhǎng)25.1千米。在工程中存在473個(gè)標(biāo)志樁，1座站場(chǎng)以及閥室2 座，穿越情況較為復(fù)雜，穿越省道2次，長(zhǎng)為129米，穿越鐵路及高速公路4次，長(zhǎng)為240米，穿越其他公路、鄉(xiāng)道等25次，長(zhǎng)為655米，穿越中型河流1次，長(zhǎng)為386米，還包括5處臨時(shí)堆管場(chǎng)，共新建道路長(zhǎng)度為7.20千米。總的征地面積為30.12公頃，包括臨時(shí)占地與永久占地兩種模式，面積分別為28.76公頃以及1.36公頃；填方量為24.04萬(wàn)立方米，挖方量為20.76萬(wàn)立方米，共44.80萬(wàn)立方米，工程剝離表土3.74萬(wàn)立方米，后期全部回填，需要3.28萬(wàn)立方米的借方；工期為1年。

表1 預(yù)測(cè)時(shí)段表

表2 擾動(dòng)地表后土壤侵蝕模數(shù)表

3.1 預(yù)測(cè)范圍及時(shí)段

工程預(yù)測(cè)范圍為水土流失防治責(zé)任范圍，主要分為五個(gè)預(yù)測(cè)單元，第一，站場(chǎng)閥室；第二，施工道路；第三，管道穿跨越區(qū)；第四，管道作業(yè)帶；第五，臨時(shí)堆管區(qū)。施工期預(yù)測(cè)面積為水土流失面積，共30.12公頃，自然恢復(fù)期預(yù)測(cè)面積需扣除建構(gòu)筑物、硬化地表及水域面積。預(yù)測(cè)時(shí)段分為二個(gè)時(shí)段，分別為施工期（含施工準(zhǔn)備期）、自然恢復(fù)期。自然恢復(fù)期按施工結(jié)束后2.0計(jì)算，各施工期預(yù)測(cè)時(shí)段按照最不利的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，各期預(yù)測(cè)時(shí)段如表1所示。

3.2 確定土壤侵蝕背景值

將工程區(qū)域土壤侵蝕遙感資料作為主要依據(jù)，同時(shí)與項(xiàng)目相關(guān)自然條件相結(jié)合，如植被、地形地貌等，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查、踏勘及咨詢，確定土壤侵蝕背景值。

3.3 確定擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)

調(diào)查同類(lèi)工程水土保持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，與采用數(shù)學(xué)模型的方式，綜合確定擾動(dòng)后的土壤侵蝕模數(shù)。最終確定擾動(dòng)地表后土壤侵蝕模數(shù)詳見(jiàn)表2。

3.4 可能造成的水土流失量

通過(guò)比較分析以及類(lèi)比預(yù)測(cè)等方式得到相關(guān)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)代入到公式（1）與公式（2）中，得出本項(xiàng)目的土壤流失量，可能產(chǎn)生土壤流失1953噸，其中新增土壤流失量1663噸，場(chǎng)閥室土壤流失量130噸、管道作業(yè)帶土壤流失量540噸、管道穿跨越土壤流失量610噸、道路土壤流失量190噸和臨時(shí)堆管區(qū)土壤流失量193噸。水土流失重點(diǎn)發(fā)生的區(qū)域?yàn)楣艿来┛缭揭约肮艿雷鳂I(yè)帶，重點(diǎn)時(shí)段為施工期（含施工準(zhǔn)備期）。

4.水土流失防治方案

首先，水土流失防治措施體系制定的原則為植物措施與工程措施相結(jié)合、永久措施與臨時(shí)措施結(jié)合。施工過(guò)程中，應(yīng)將覆蓋、排水及攔擋措施作為重點(diǎn)，并及時(shí)進(jìn)行植物防治工作。其次，臨時(shí)道路及場(chǎng)地平整施工環(huán)節(jié)，為控制水土流失，需要設(shè)置臨時(shí)保護(hù)方案；施工前需要將表土剝離，將其進(jìn)行集中堆置，設(shè)置臨時(shí)保護(hù)方案；同時(shí)需結(jié)合地勢(shì)做好排水沉沙防護(hù)措施。最后，從水土流失預(yù)測(cè)得出，土壤流失量的主要發(fā)生時(shí)段為施工時(shí)段，關(guān)鍵區(qū)域?yàn)楣艿来┛缭揭约肮艿雷鳂I(yè)帶。因此，針對(duì)這兩個(gè)區(qū)域應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)防治，還要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

5.結(jié)論

總之，綜合防治水土流失,維護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境,是當(dāng)前我國(guó)生態(tài)建設(shè)的一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。水土流失預(yù)測(cè)是科學(xué)開(kāi)展水土流失防治工作的基礎(chǔ)，管道設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)及工序布置都會(huì)直接影響水土流失的嚴(yán)重程度，在實(shí)際施工中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，提前做好相關(guān)防護(hù)措施設(shè)計(jì)，施工中及時(shí)采取相應(yīng)的防治措施，對(duì)水土流失進(jìn)行有效的控制和治理，使水土資源、林草植被達(dá)到最大限度的保護(hù)與恢復(fù)。本研究可對(duì)類(lèi)似工程水土流失的預(yù)測(cè)防治提供經(jīng)驗(yàn)參考。