彌河防洪治理提升工程水土流失分析與預測

魏 鵬，徐秋云，史 振

（1.淄博市水文中心，山東 淄博255000；2.濟南市水文中心，山東 濟南250000；3.濰坊市水文中心，山東 濰坊261200）

受2018年第18號臺風“溫比亞”、2019年第九號臺風“利奇馬”影響，彌河沿線連續(xù)兩年發(fā)生洪災。為提高區(qū)域防洪排澇標準，修復河道生態(tài)，構(gòu)建安全的防洪減災體系，保障區(qū)域社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，實施壽光市彌河防洪治理提升工程。工程河段總長97.36 km，主要實施內(nèi)容為堤防提升改造、河槽整平、清除灘地堆土（垃圾）、拆除阻水建筑物、改建漫水橋、險工防護、道口改建、新建橋涵閘及應(yīng)急滯洪區(qū)等。通過對壽光市彌河防洪治理提升工程治理，使治理河段達到防洪標準50年一遇。

工程總占地面積401.88 hm2，其中永久占地401.04 hm2、臨時占地0.84 hm2，占地類型為水域及水利設(shè)施用地、其他土地、耕地等。工程土石方總挖方186.28萬m3（表土剝離4.27萬m3），填方總量為137.22萬m3（表土回填4.27萬m3），棄方總量49.06萬m3，棄方用于壽光市內(nèi)部分坑洼填平及建設(shè)用地抬高地坪使用。根據(jù)工程位置及施工特點，將項目區(qū)劃分為河道工程區(qū)、堤防工程區(qū)、建筑物工程區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)4個預測單元。

1 范圍與方法

1.1 調(diào)查范圍

本工程水土流失調(diào)查范圍為壽光市彌河防洪治理提升工程整個建設(shè)區(qū)范圍，包括工程建設(shè)涉及的永久性占地、臨時性占地等區(qū)域。

1.2 調(diào)查方法

本工程水土流失調(diào)查內(nèi)容包括：建設(shè)期擾動地表面積、損壞水土保持面積、棄土棄渣量、臨時堆放量、建設(shè)期土壤流失量（含總量及新增量）。項目建設(shè)區(qū)土壤流失量本底值采用實地調(diào)查法；建設(shè)期擾動地表面積及損壞水土保持設(shè)施面積預測采用調(diào)查統(tǒng)計法；擾動地表土壤流失量預測則采用經(jīng)驗公式計算法。

1）實地調(diào)查法。主要用于項目區(qū)占地、擾動地表、損壞水土保持設(shè)施面積、土石方挖填、臨時堆土等的確定和土地利用類型的調(diào)查統(tǒng)計。

2）經(jīng)驗公式計算法。經(jīng)驗公式是根據(jù)擾動地表面積、調(diào)查和預測的土壤侵蝕模數(shù)、調(diào)查和預測水土流失時段來計算土壤流失量。采取經(jīng)驗公式時，分項工程的數(shù)目、擾動地表產(chǎn)生土壤侵蝕的面積、土壤侵蝕模數(shù)因施工時段、施工性質(zhì)的變化而變化。

本方案土壤流失量計算采用的經(jīng)驗公式為：

式中：W為土壤流失量，t；ΔW為新增土壤流失量，t；Fji為某時段某單元的預測面積，km2；Mji為某時段某單元的土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；ΔMji為某時段某單元的新增土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；Tji為某時段某單元的預測時間，a；i為預測單元，i=1、2、3、…、n；j為預測時段，j=1、2、3，指施工準備期、施工期和自然恢復期。

2 水土流失分析

2.1 擾動地表面積和棄土（石、渣）量分析

1）擾動地表、損毀植被面積調(diào)查與預測。項目建設(shè)過程中，對征地范圍內(nèi)的原地貌、土壤和植被產(chǎn)生很大的改變和破壞。土壤裸露，松散土方遇外力易產(chǎn)生水土流失。經(jīng)水土流失實地調(diào)查和分析計算，確定本工程建設(shè)擾動地表面積及損毀植被面積。擾動地表面積：河道工程區(qū)永久占地357.37 hm2，無臨時占地；堤防工程區(qū)永久占地27.66 hm2，無臨時占地；建筑物工程區(qū)永久占地16.01 hm2，無臨時占地；施工生產(chǎn)生活區(qū)無永久占地，臨時占地0.84 hm2。無損毀植被面積。

2）棄土（石、渣）量及臨時堆土量。建設(shè)期棄土（石、渣）量：本工程挖方總量為186.28萬m3，其中表土剝離4.27萬m3；填方總量為137.22萬m3，其中表土回填4.27萬m3；棄方總量為49.06萬m3，無借方。棄土由壽光市部分坑洼填平及建設(shè)用地抬高地坪使用，全部綜合利用。建設(shè)期臨時堆土量：本工程共產(chǎn)生臨時堆土25.43萬m3，其中表土剝離土方4.27萬m3，主體工程開挖土方臨時堆土量20.14萬m3，臨時排水溝臨時堆土量1.02萬m3。臨時堆土堆放在各個施工區(qū)域的閑置空地上，堆放時間為15個月，土方平均堆高4 m，堆土占地約6.37 hm2。項目開挖的回填堆放期限超過3個月，剝離表土4.27萬m3，堆土占地面積1.05 hm2。

2.2 土壤流失量分析

1）現(xiàn)狀年土壤流失量。根據(jù)壽光市土壤侵蝕強度分布圖并進行實地調(diào)查，確定項目區(qū)各分項工程區(qū)的平均土壤侵蝕模數(shù)，項目區(qū)現(xiàn)狀年侵蝕模數(shù)取500 t/（km2·a）。工程建設(shè)區(qū)工程建設(shè)擾動和破壞的面積為401.88 hm2，經(jīng)預測，現(xiàn)狀年土壤流失量約為2 009 t。

2）施工期擾動地表可能產(chǎn)生的土壤流失量。經(jīng)計算，施工期擾動地表產(chǎn)生土壤流失總量為3 439 t，新增土壤流失量為2 292 t。

3）施工期臨時堆土土壤流失量預測。臨時堆放的工程土方占地約6.35 hm2，平均堆放的高度4 m，臨時堆土共25.43萬m3，堆放時間為7個月，臨時堆土土壤侵蝕模數(shù)3 000 t/（km2·a）左右。經(jīng)預測，本項目在施工期內(nèi)臨時堆土可能發(fā)生的土壤流失量為110 t。

4）自然恢復期土壤流失量。按照景觀綠化區(qū)的實際情況，本工程的自然恢復期為3年。在自然恢復期內(nèi)，一部分項目建設(shè)用地已經(jīng)被利用或硬化，土壤流失強度總體上比項目建設(shè)期明顯下降，但是在未硬化的可蝕性地帶內(nèi)，土壤流失現(xiàn)象依舊比較嚴重。本工程可蝕性面積約為8.54 hm2。由經(jīng)驗公式預測可得，在自然恢復期內(nèi)，可能流失量為205 t，可能新增土壤流失量分別為77 t。

5）建設(shè)期產(chǎn)生的土壤流失量調(diào)查。根據(jù)調(diào)查及預測，本項目整個建設(shè)期內(nèi)可能造成的土壤流失總量為3 754 t，其中施工期擾動地表土壤流失量3 439 t，施工期臨時堆土流失量110 t，自然恢復期可蝕性地表流失量205 t；整個建設(shè)期可能產(chǎn)生的新增土壤流失量2 479 t，其中施工期擾動地表新增土壤流失量2 292 t，施工期臨時堆土新增流失量110 t，自然恢復期可蝕性地表新增流失量77 t。

3建議

1）項目區(qū)侵蝕類型以風力侵蝕與水力侵蝕為主。具體結(jié)合建設(shè)工程布局、施工工藝，提出防治措施，減少施工過程中產(chǎn)生的水土流失量。主體施工期是產(chǎn)生水土流失的重點地段，水土流失強度較大。各分區(qū)應(yīng)采取工程措施、植物措施和臨時措施相結(jié)合的方式進行防治。河道及建筑物區(qū)是產(chǎn)生水土流失的重點地段，應(yīng)重點防治。

2）項目區(qū)施工期水土流失主要為風蝕，水土流失主要發(fā)生在雨季，兼有水蝕，主要發(fā)生在冬春季節(jié)。在主體工程施工安排時，土石方填筑工程施工應(yīng)盡量避開雨季。雨季施工必須做好防護措施，施工前先必須修筑徑流排導工程，臨時堆土前首先進行攔擋措施的布設(shè)。使水土保持工程和主體工程在施工時相配套，減少施工中水土流失的發(fā)生。