南溝門水庫北線供水工程水土流失變化分析

李方方

（陜西省洛川縣水土保持工作隊(duì)，陜西 洛川 727400）

0 引言

延安市南溝門水庫北線供水工程是解決延安石油化學(xué)工業(yè)區(qū)生產(chǎn)、生活用水的有效工程措施。供水工程線路經(jīng)過洛川等3 縣，總長25.79 km。線路經(jīng)過區(qū)域?qū)冱S土高原溝壑地貌，由塬、梁、峁、川、溝、坡組成，地形復(fù)雜，地勢起伏不平，生態(tài)環(huán)境脆弱。為減少開發(fā)項(xiàng)目建設(shè)引起的水土流失，實(shí)時(shí)掌握項(xiàng)目建設(shè)中的水土流失情況以及水保方案實(shí)施情況，需對項(xiàng)目建設(shè)中采取的水土保持措施及水土流失動態(tài)，進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的監(jiān)測分析與評價(jià)。

1 概況

延安市南溝門水庫北線供水工程總占地面積57.06 hm2。其中永久占地19.25 hm2，臨時(shí)占地37.81 hm2，工程占地類型為旱地、園地和灌木林地，項(xiàng)目區(qū)林木植被覆蓋率為30.3%。項(xiàng)目區(qū)屬國家水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和省級重點(diǎn)治理區(qū)，為中度侵蝕區(qū)，以水力侵蝕為主，侵蝕模數(shù)背景值為2500 t/（km2·a），土壤容許流失量為1000 t/（km2·a），該項(xiàng)目于2014 年6 月開工建設(shè)。

為減少開發(fā)項(xiàng)目建設(shè)引起的水土流失，更好地監(jiān)控水土保持方案所設(shè)計(jì)的水土保持工程的實(shí)施情況，對水土保持工程防治效果進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的分析與評價(jià)，受延安南溝門水利樞紐工程有限責(zé)任公司的委托，2018 年7 月開始對延安市南溝門水庫北線供水工程進(jìn)行水土保持監(jiān)測工作。

2 監(jiān)測內(nèi)容與方法

2.1 監(jiān)測內(nèi)容

延安市南溝門水庫北線供水工程水土保持監(jiān)測范圍包括：主體工程區(qū)、工程永久辦公生活區(qū)、交通道路區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、棄渣場區(qū)、輸電線路區(qū)，還有各個(gè)建設(shè)區(qū)域征地界外兩側(cè)及四周的影響范圍。監(jiān)測總面積57.06 hm2。根據(jù)批復(fù)的水土保持方案，本項(xiàng)工程共布設(shè)14 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，其中水土流失背景監(jiān)測點(diǎn)3 個(gè)，監(jiān)測點(diǎn)11 個(gè)，其中主體工程區(qū)2 個(gè)、交通道路區(qū)5 個(gè)、施工生產(chǎn)生活區(qū)3 個(gè)、棄渣場區(qū)4 個(gè)。2018 年8 月至2019 年9月，開始對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地調(diào)查監(jiān)測。項(xiàng)目水土保持監(jiān)測技術(shù)流程見圖1。

圖1 項(xiàng)目水土保持監(jiān)測工作流程圖

2.2 監(jiān)測方法

依據(jù)延安市南溝門水庫北線供水工程建設(shè)進(jìn)度、施工擾動以及水土流失防治措施的分布情況，監(jiān)測人員在開展監(jiān)測過程中采用以地面觀測和調(diào)查監(jiān)測為主的監(jiān)測方法，通過現(xiàn)場查勘和調(diào)查、資料收集、類比分析等手段，獲取該項(xiàng)目水土流失影響因子、水土流失狀況、水土保持措施落實(shí)及發(fā)揮效益情況等監(jiān)測結(jié)果。針對監(jiān)測內(nèi)容、指標(biāo)，在劃定監(jiān)測分區(qū)的基礎(chǔ)上，還選取簡易風(fēng)蝕觀測場、簡易坡面量測法、徑流小區(qū)法等，對重點(diǎn)監(jiān)測對象布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。

3 水土流失動態(tài)監(jiān)測分析

3.1 水土流失面積變化分析

本工程水土流失防治責(zé)任范圍為80.01 hm2，其中項(xiàng)目建設(shè)區(qū)面積62.32 hm2，直接影響區(qū)面積17.69 hm2。在施工過程中，實(shí)際擾動占地和征占面積即是防治責(zé)任范圍面積，也是水土流失面積和水土保持監(jiān)測的主要內(nèi)容。項(xiàng)目在建設(shè)過程中共擾動地表面積57.06 hm2，本項(xiàng)目實(shí)際發(fā)生的水土流失面積為57.06 hm2，其變化情況見表1。

表1 實(shí)際水土流失面積 單位：hm2

根據(jù)實(shí)地監(jiān)測結(jié)果，實(shí)際發(fā)生的水土流失面積為57.06 hm2，較方案設(shè)計(jì)減少了22.95 hm2。其主要原因?yàn)橹苯佑绊憛^(qū)為0，棄渣場共修建了12 座，一級泵站渣場和隧道出口渣場未修建。

3.2 棄土棄渣變化分析

根據(jù)批復(fù)的《延安市南溝門水庫北線供水工程水土保持方案報(bào)告書（報(bào)批稿）》，該工程在建設(shè)過程中合理利用棄渣，防治責(zé)任范圍合理優(yōu)化，達(dá)到減少水土流失面積的目的，從而控制水土流失危害。工程開挖土石方總量99.26 萬m3，填方46.10 萬m3，棄方53.16 萬m3。施工過程中，施工單位在建設(shè)單位、監(jiān)理單位的要求和監(jiān)督下，工程建設(shè)期實(shí)際挖填總土石方總量與設(shè)計(jì)結(jié)果一樣，無調(diào)入、調(diào)出和外借，全部棄于棄渣場。土石方變化情況見表2。

表2 土石方平衡表 單位：m3

續(xù)表2

4 土壤流失情況分析

4.1 水土流失變化情況

延安市南溝門水庫北線供水工程施工初期，主要處于大量開挖、棄土棄渣等擾動階段，行成大量的開挖邊坡，區(qū)域內(nèi)土地裸露面積較大。同時(shí)，工程初期并未全面實(shí)施水土保持措施，加上降水對施工區(qū)域裸露地面的沖刷，造成較為嚴(yán)重的水土流失。隨著施工進(jìn)度的推進(jìn)，根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃及水土保持“三同時(shí)”的要求，在主體工程施工的同時(shí)，落實(shí)相應(yīng)的水土保持工程措施和植物措施，加上工程硬化施工、邊坡防護(hù)措施的實(shí)施，施工營地建筑物占地和場地硬化，以及相關(guān)臨時(shí)措施，使本工程裸露區(qū)域減少，水土流失強(qiáng)度逐漸減小。

4.2 土壤流失量

4.2.1 原地貌侵蝕模數(shù)監(jiān)測分析

根據(jù)《陜西省水土保持區(qū)劃圖》《陜西省水土保持公報(bào)2006-2010》及現(xiàn)場勘查，綜合考慮，項(xiàng)目區(qū)侵蝕模數(shù)背景值為2500 t/（km2·a），土壤容許流失量為1000 t/（km2·a）。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施情況，通過對前期資料和施工資料的整理分析，結(jié)合工程監(jiān)測現(xiàn)狀，在認(rèn)真分析本工程匯總數(shù)據(jù)和比對相似工程土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算方法和影響因子基礎(chǔ)上，確定延安市南溝門水庫北線供水工程施工擾動后侵蝕強(qiáng)度為8750 t/（km2·a），措施實(shí)施后侵蝕強(qiáng)度為2917 t/（km2·a），根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，計(jì)算得出自然恢復(fù)期擾動地表在防治措施逐步實(shí)施完畢后初步發(fā)揮效益時(shí)的平均土壤侵蝕模數(shù)為1099 t/（km2·a）。

4.2.2 各擾動期地表土壤流失量

施工期是造成水土流失加劇的主要時(shí)段，尤其是集中在土建施工期，由于開挖中加大了地面坡度，改變了植被條件，破壞了土體結(jié)構(gòu)，使土壤可蝕性指數(shù)升高，因此各施工場所根據(jù)擾動強(qiáng)度不同，在不采取任何防治措施的情況下，致使土壤侵蝕模數(shù)較原地貌侵蝕模數(shù)顯著增加。

延安市南溝門水庫北線供水工程地表擾動主要是項(xiàng)目建設(shè)區(qū)。為進(jìn)行合理計(jì)算侵蝕量，根據(jù)實(shí)際情況針對不同的分區(qū)確定其擾動面積、侵蝕模數(shù)及侵蝕時(shí)段，然后進(jìn)行土壤侵蝕量計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示，工程建設(shè)期間共產(chǎn)生水土流失量14578.83 t，原地貌水土流失量1426.50 t，因工程建設(shè)引起的新增水土流失量為13152.33 t，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 施工期水土流失量統(tǒng)計(jì)表

工程建設(shè)期間，對項(xiàng)目建設(shè)區(qū)進(jìn)行了大面積地表擾動，損壞了原地貌，占壓了土地，增加了水土流失。隨著延安市南溝門水庫北線供水工程水土保持措施的逐步落實(shí)，水土流失危害得到有效控制，工程主體結(jié)束后進(jìn)入自然恢復(fù)期后各項(xiàng)措施水土保護(hù)效果逐漸發(fā)揮，監(jiān)測結(jié)果顯示，各項(xiàng)工程防治措施良好運(yùn)行，各項(xiàng)植物措施生長良好。人為水土流失基本得到控制，水土保持措施所產(chǎn)生的保土效果日益明顯，同時(shí)改善和美化了工程區(qū)的生態(tài)環(huán)境。水土流失變化情況見表4。

表4 水保措施實(shí)施后水土流失量統(tǒng)計(jì)表

土壤流失量計(jì)算結(jié)果顯示：延安市南溝門水庫北線供水工程項(xiàng)目區(qū)原生地貌土壤流失總量為1426.50 t，項(xiàng)目施工期土壤流失總量為14578.83 t，新增土壤流失量13152.33 t。工程建設(shè)擾動地表造成的土壤流失量明顯大于原生地貌土壤流失量，由于施工場地臨時(shí)硬化，排水系統(tǒng)完善，項(xiàng)目區(qū)總的土壤侵蝕量不大。隨著水土保持措施的實(shí)施和工程的逐漸完成，土壤流失量逐年減少，措施實(shí)施后土壤流失總量為3328.88 t，試運(yùn)行期627.09 t。說明施工過程中，水土保持措施的實(shí)施有效減少了水土流失量，土壤流失控制比為0.91，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)擾動土地整治率為99.32%，攔渣率為大于90%，進(jìn)一步證實(shí)了采取水土流失防治措施的必要性。

5 結(jié)語

延安市南溝門水庫北線供水工程跨越區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，通過對項(xiàng)目建設(shè)前、建設(shè)中、建設(shè)后的水土流失動態(tài)變化、土壤流失量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以很好地督促項(xiàng)目建設(shè)中的水保方案落實(shí)，水保措施完善。經(jīng)過對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析探討，在主體工程施工過程中，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)土壤流失量有所增加，在水土保持措施實(shí)施后，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)產(chǎn)生的土壤流失量明顯減少，擾動地表得到有效整治和防護(hù)，水土流失得到進(jìn)一步治理，水土保持設(shè)施保持水土效果顯著，為項(xiàng)目驗(yàn)收提供科學(xué)支撐。