城市水土流失及其防治措施探討
——以西安市某城市建設(shè)項(xiàng)目為例

段鵬

西安綠景源水保生態(tài)工程咨詢有限公司 陜西 西安 710016

引言

近年來，隨著西安國際化大都市進(jìn)程的加快，城市開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目引起的水土流失問題也日益嚴(yán)重，已經(jīng)成為影響我市城市環(huán)境和現(xiàn)代化城市發(fā)展的重要問題[1-3]。城市水土流失是城市化的必然結(jié)果，城市水土流失危害嚴(yán)重，不僅破壞生態(tài)環(huán)境，而且淤塞河床、溝道，破壞城市的基礎(chǔ)設(shè)施，損壞市容市貌，影響居民的生活質(zhì)量和投資環(huán)境，進(jìn)一步制約城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[4]。因此，開展城市水土流失研究并做好城市水土保持工作，對于促進(jìn)城市建設(shè)健康良好發(fā)展具有十分重要的意義。

1 項(xiàng)目概況

西安某城市建設(shè)項(xiàng)目位于西安市雁塔區(qū)漳滸寨街道辦事處。西安市雁塔區(qū)丈八北路與大寨路十字向北500米路西，昆明池路以東，西安市天然氣總公司住宅小區(qū)以南。項(xiàng)目區(qū)中心地理坐標(biāo)為：東經(jīng)109°52′13.49"，北緯34°14′51.41"，地理位置優(yōu)越、交通便利。

本項(xiàng)目為新建建設(shè)類項(xiàng)目，項(xiàng)目總占地面積3.36hm2，全部為永久占地，占地類型為建設(shè)用地和其他草地。

2 城市建設(shè)項(xiàng)目水土流失的危害

2.1 破壞城市生態(tài)環(huán)境，影響城市形象

近年來，隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，西安市水土流失也從山區(qū)、黃土坮塬的農(nóng)村進(jìn)入城市，城市開發(fā)建設(shè)過程中，尤其是城市新區(qū)的建設(shè)過程中，大量的開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目大開大挖，形成大量裸露的土質(zhì)剖面，破壞了原有的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)，而在建設(shè)過程中，新的城市生態(tài)系統(tǒng)又未能建立，從而使得城市生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重失調(diào)，城市面貌滿目瘡痍，最直觀的感覺，晴天空氣霧蒙蒙，一遇刮風(fēng)風(fēng)沙飛揚(yáng)，雨天黃水、泥沙橫流，不僅破壞了城市景觀，也使得大氣中飄塵的含量增加，環(huán)境調(diào)節(jié)自凈能力減弱，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化，城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的下降，反過來又影響城市的投資環(huán)境，制約可持續(xù)發(fā)展。

2.2 危害城市排水防洪設(shè)施，影響城市功能

大規(guī)模的開發(fā)建設(shè)過程，破壞基礎(chǔ)設(shè)施，造成城市中水土的大量流失，最明顯的危害就是造成城市河流、溝道、水渠等水工設(shè)施的阻塞淤積，使排水管道溝渠的過水能力下降，使江河水庫削減洪峰、調(diào)節(jié)水力的能力減弱，在連續(xù)強(qiáng)降雨之后引發(fā)城市內(nèi)澇災(zāi)害，給廣大市民的生活帶來諸多不便。2012年，西安市經(jīng)歷了多次強(qiáng)降雨過程后，導(dǎo)致城市道路、立交橋多處嚴(yán)重積水，隨著城市立體化發(fā)展，地鐵、地下車庫、地下商場等各種地下設(shè)施及場所越來越多，使城市內(nèi)澇問題更加嚴(yán)重，一旦發(fā)生嚴(yán)重的城市內(nèi)澇問題，后果不堪設(shè)想，嚴(yán)重影響人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。暴雨引起的城市內(nèi)澇問題值得我們深深的反思，城市開發(fā)建設(shè)過程中，如果水土保持措施落實(shí)不到位，如遇降雨，形成徑流攜帶泥沙、垃圾，本不應(yīng)進(jìn)入雨水管道的泥沙、垃圾大量涌入雨水收水井和管道，這些泥沙、垃圾的沉淀堆積減少了過水?dāng)嗝妫辗e月累后，如果不及時(shí)疏通清淤，會(huì)嚴(yán)重堵塞管道，造成排水不暢，容易引發(fā)城市內(nèi)澇。

2.3 加劇城市“熱島效應(yīng)”，影響城市氣候變化

西安市區(qū)的氣溫往往比秦嶺的溫度高出不少，一到酷暑，一遇周末，人們都選擇到山里區(qū)，因?yàn)槟抢餂隹欤@是因?yàn)榍貛X地區(qū)植被茂密，植物葉面存在水汽蒸發(fā)過程，使得地表及近地面大氣冷卻降溫，當(dāng)城市化速度加快，植被面積減少取而代之的是城市建筑群，冷卻降溫的效果就會(huì)大幅度降低。同時(shí)，瀝青油路和水泥路面相比自然植被覆蓋的地面具有更大的熱容量和熱吸率，使得城市地區(qū)儲存更多的熱量，向四周和大氣中大量輻射，造成同一時(shí)間城區(qū)氣溫普遍高于秦嶺地區(qū)的氣溫，整個(gè)城區(qū)的氣溫處于低溫的包圍之中，這也就形成了“熱島效應(yīng)”。 城市開發(fā)建設(shè)破壞了地面植被和土壤結(jié)構(gòu)，使土壤的保水蓄水能力減弱，進(jìn)一步加劇了城市極端氣候形成。

2.4 地表徑流增加，地下水水位下降

在各類開發(fā)建設(shè)過程中，硬化地表，破壞地形、地貌、植被等水土保持設(shè)施，使原有的水土保持功能降低或喪失。地表的硬化使降雨不能下滲，土壤入滲減小，地表徑流增大，使得地下水源的涵養(yǎng)和補(bǔ)給受到阻礙，造成地下水位下降。以西安為例，灃河、浐河、灞河地下水位由原來的1～5m，下降到13～30m，造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境惡化，導(dǎo)致地面下沉大于100mm的面積162km2，使大雁塔向西傾斜1m，同時(shí)加劇了地面產(chǎn)生裂縫11條，延伸長度達(dá)115km。

2.5 制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，影響城市居民生活

水是生命之源，土是生存之基，城市由于自然資源貧乏，生態(tài)平衡調(diào)節(jié)能力差，有限的水土資源遭到破壞，勢必導(dǎo)致土地蠶食，水質(zhì)污染，水資源短缺。這種以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)來換取暫時(shí)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，必然造成城市生態(tài)環(huán)境惡化，進(jìn)而影響投資環(huán)境，制約西安作為旅游城市、國際化大都市的發(fā)展。

3 城市建設(shè)項(xiàng)目水土保持評價(jià)

3.1 工程土石方分析與評價(jià)

本項(xiàng)目土石方挖填總量為12.34萬m3，其中土方開挖總量為10.22萬m3（含表土剝離0.27萬m3，建筑垃圾0.02萬m3），回填土方總量為2.12萬m3（含表土回覆0.27萬m3），無外借土方，余方8.10萬m3（其中建筑垃圾0.02萬m3），余方由施工單位清運(yùn)至西安某消納場。

本項(xiàng)目開挖土方來源主要為場地平整、建構(gòu)筑物基坑開挖等，填方主要為綠化覆土、場地平整填高、地下室頂板覆土、建構(gòu)筑物基坑回填等。建構(gòu)筑物基坑回填所需土方進(jìn)行集中堆放，施工期采取臨時(shí)防護(hù)措施，避免因松散土體裸露時(shí)間長而造成的水土流失。因此，項(xiàng)目土石方平衡符合水土保持要求。

3.2 工程水量分析與評價(jià)

本項(xiàng)目計(jì)算考慮綠地產(chǎn)流條件因素，采用容積法計(jì)算，根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程計(jì)算規(guī)范》（GB50400-2016），計(jì)算設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度下的雨水總量和徑流量。

V=10HF

式中：V——雨水總量（m3）；

H——設(shè)計(jì)降雨量（mm），采用項(xiàng)目區(qū)2年一遇平均24小時(shí)降雨量為45.5mm；

F——匯水面積（hm2）。

V1=10HφF

式中：V1——徑流總量（m3）；

H——設(shè)計(jì)降雨量（mm），采用項(xiàng)目區(qū)2年一遇平均24小時(shí)降雨量為45.5mm；

?——雨量徑流系數(shù)；

F——匯水面積（hm2）。

式中，ψ為區(qū)域綜合徑流系數(shù)；Si為單一地面種類的面積（m2）；

ψi為單一地面種類的徑流值；

S為計(jì)算區(qū)域的總面積（m2）；

i為地面種類序號。本項(xiàng)目不同下墊面徑流系數(shù)取值見下表。

表1 不同下墊面徑流系數(shù)取值表

經(jīng)計(jì)算分析，本項(xiàng)目一場設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的降雨產(chǎn)生的雨水徑流總量為781.69m3，可滯蓄水量為通過下凹式綠地、透水鋪裝下滲、雨水收集池滯留水量，可滯蓄水量總量為631.09m3，其余水量排入市政雨水、污水管網(wǎng)。

通過項(xiàng)目雨水利用措施，增加雨水下滲，減少地表徑流量，減輕地表徑流面蝕。綠地、透水鋪裝等措施促進(jìn)地表雨水下滲，有利于涵養(yǎng)地下水源，雨水收集池等措施有益于雨水的收集再利用，均具有很好水土保持效果，符合水土保持要求。施工進(jìn)出口洗車用水經(jīng)沉淀后回用，施工期雨水收集后排入市政雨水管網(wǎng)?？傮w來說，本項(xiàng)目充分利用了水資源，達(dá)到水資源高效利用，設(shè)計(jì)合理，符合水土保持要求。

4 城市建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治措施

城市水土流失帶來了很多危害，但開發(fā)建設(shè)是城市建設(shè)完善是不可避免的過程，不是說危害大，就要放棄開發(fā)建設(shè)。新時(shí)期城市水土保持也要有新思路，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)模式的“以排為主”的思路，以“海綿城市”建設(shè)理念為指導(dǎo)，堅(jiān)持低影響開發(fā)，讓水留下來，讓土留下來，充分利用雨水資源，變害為寶，主要形成以下幾點(diǎn)新的治理措施：

一是采用透水混凝土和透水磚等新型建材，變硬化地面為生態(tài)透水地面，變漿砌石排水為下滲式排水，以降低城市的地表徑流系數(shù)，從源頭上減少雨洪量，保持城市水資源。

二是變匯集式外排為就地蓄滲，減少雨洪量，建設(shè)小型地下蓄水池、滲水井、屋頂集雨池，使雨洪資源化，變害為利。

三是結(jié)合低影響開發(fā)理念，補(bǔ)充施工期臨時(shí)排水體系。根據(jù)工程建設(shè)期的情況，與低影響開發(fā)理念和水土保持臨時(shí)排水措施相結(jié)合，將施工期臨時(shí)排水措施相結(jié)合，將施工期臨時(shí)排水體系規(guī)范化，確保施工期排水安全。

四是對城市建筑群采取立體綠化模式，選擇各類適宜植物，栽植于人工創(chuàng)造的環(huán)境，使綠色植物覆蓋地面以上的各類建筑物、構(gòu)筑物及其他空間結(jié)構(gòu)的表面，以達(dá)到拓展城市綠化空間，增加城市綠化率，緩解城市熱島效益；吸附粉塵，改善空氣質(zhì)量，有效降低空氣中PM2.5的含量；降溫，節(jié)能降噪的作用。

五是保護(hù)和重建城市水系及雨洪系統(tǒng)，改善水環(huán)境。保護(hù)和修復(fù)城市河湖水系、人工湖；建設(shè)低地公園、生態(tài)帶等，形成分布均衡的積水體，減少雨洪總量，延緩洪水排放時(shí)間，減輕排水管網(wǎng)壓力。

六是采用下凹式綠地，改變傳統(tǒng)的綠地高于地面的形式。下凹式綠地是近年來出現(xiàn)的保水、增加地表入滲的有效措施之一，其形式是低于周圍地面適當(dāng)深度的綠地，以便自身雨水不外排，同時(shí)周圍區(qū)域的地表徑流能流入綠地下滲。下凹式綠地是房地產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目綠化中有效增加地表入滲和雨洪攔蓄能力的措施。在下凹式綠地中布設(shè)一些速滲井、澇池、生態(tài)滯留池、生態(tài)滯蓄槽等，進(jìn)一步加強(qiáng)雨水蓄積能力，補(bǔ)給地下水。

5 結(jié)束語

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程中，原有的荒草地被開發(fā)成為樓盤、工廠等，雖然栽植了景觀樹苗，鋪設(shè)了干凈的水泥路面，提升了生活質(zhì)量，形成了環(huán)境優(yōu)美的建筑群。但是，在城市開發(fā)建設(shè)過程中，城市水土流失問題日益突出，逐漸形成了制約城市可持續(xù)發(fā)展的主要生態(tài)環(huán)境問題。只有在開發(fā)建設(shè)過程中，將各項(xiàng)城市水土保持措施落到實(shí)處，人為水土流失才能降到最低，才能維護(hù)和改善大家長期居住的城市環(huán)境。筆者在此呼吁社會(huì)各界攜起手來，希望通過大家的共同努力，做好城市水土保持工作，把“海綿城市”和“低影響開發(fā)”的水土保持理念貫穿到城市建設(shè)過程中，讓藍(lán)天白云、清澈的湖水、清透的空氣不再是奢侈品，共同建設(shè)美麗家園，美麗西安。