淺析工程建設(shè)項(xiàng)目水土流失預(yù)測
——以滁淮高速連接線工程為例

高 琴，陳濤燾

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 項(xiàng)目概況

滁淮連接線地處滁州市西北部，是滁州市老城區(qū)和北邊瑯琊新區(qū)的重要交通要道，對于加快區(qū)域的城鎮(zhèn)開發(fā)，加快城市工業(yè)集聚的重要性；同時(shí)本項(xiàng)目是滁州市城區(qū)北向的重要出入口道路之一，通過本項(xiàng)目、滁淮高速、寧洛高速等道路可實(shí)現(xiàn)與合肥、南京和其他城市的快速銜接，這對滁州市融入南京、合肥都市圈、推進(jìn)長三角一體化發(fā)展有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

本工程由路基工程區(qū)、橋梁工程區(qū)、改移工程區(qū)、施工道路區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)等組成。本工程共建設(shè)了204m2的分離式立交橋和2 個(gè)工地，總建筑面積1.99hm2，其中永久性建筑0.89hm2，臨時(shí)建筑1.10hm2，開挖4.98 萬m3，填方0.54 萬m3，無借方，棄方4.43 萬m3。該工程的建設(shè)周期為12 個(gè)月，預(yù)計(jì)總投資5653.69 萬元。

2 水土流失預(yù)測的目的

水土流失預(yù)測的目標(biāo)是針對項(xiàng)目的特點(diǎn)，結(jié)合本地區(qū)的土壤侵蝕特征，對其發(fā)生的形式、強(qiáng)度、數(shù)量、危害等進(jìn)行預(yù)測、評估，從而為控制措施的整體布置和各項(xiàng)控制措施的設(shè)計(jì)提供參考。

3 水土流失預(yù)測的基礎(chǔ)

從工程的主要設(shè)計(jì)職能出發(fā)，預(yù)測了水土流失，在沒有進(jìn)行水土保持的情況下，根據(jù)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的正常設(shè)計(jì)功能，對可能造成的土壤流失及災(zāi)害進(jìn)行了預(yù)測。

4 水土流失成因及類型

4.1 水土流失成因

4.1.1 工程建設(shè)期水土流失成因

在施工期間，路基填筑、棄土、棄渣土臨時(shí)堆放，會對地表植被造成破壞，影響表土結(jié)構(gòu)，使地貌發(fā)生變化，重力、雨滴打擊、水流沖刷等外部應(yīng)力作用，容易造成新的土壤侵蝕。

（1）工程開挖和填筑對水土流失的影響。

開挖后的路基會形成新的坡面，在大雨的情況下，會引起較大的水力沖刷，而在強(qiáng)降雨的情況下，很容易發(fā)生小型崩塌、滑塌、滑坡等，從而導(dǎo)致水土流失[1]。

在路基填筑中，由于表層土的剝落等原因，造成了工作面的地表地形和植被的損害，造成了地表裸露、結(jié)構(gòu)松散、表土抗侵蝕能力降低、自然穩(wěn)定環(huán)境被破壞、失去了原有的抗沖固土功能，在外界的壓力作用下，產(chǎn)生了新的水土流失。

（2）施工臨時(shí)堆土對水土流失的影響。

堆土流失對土壤侵蝕的影響包括：占用土地、自然植被和其他水土保持設(shè)備，降低了土地的保持性；堆土是一種疏松的堆積物，如果不加以有效的保護(hù)，很容易造成新的土壤侵蝕。

（3）其他臨時(shí)占地。

在工程建設(shè)中，由于施工場地、道路等原因，在一定程度上會對土地的植被和土壤產(chǎn)生損害，從而導(dǎo)致水土流失的發(fā)生和加重。

4.1.2 自然恢復(fù)期水土流失成因

在自然恢復(fù)階段（道路試驗(yàn)階段），道路完全硬化，不會造成土壤侵蝕。在試驗(yàn)階段，由于植被保護(hù)措施沒有充分發(fā)揮其水土保持作用，由于降雨和徑流的沖刷，土壤侵蝕仍然會出現(xiàn)輕微的侵蝕。但是，隨著植被的不斷增長和植被的不斷增長，土壤侵蝕將逐步被抑制，最終達(dá)到允許的土壤侵蝕強(qiáng)度。在采取相應(yīng)的治理措施后，不良地質(zhì)地段的土壤侵蝕仍然存在，但其發(fā)生的次數(shù)會大大減少，影響也會比較小。

4.2 水土流失類型

路基、橋梁、改移、公路等為線性工程，植被破壞、擾動地表、侵蝕等均為帶狀工程。施工現(xiàn)場等多為點(diǎn)狀分布，植被破壞、擾動地表及水土流失呈點(diǎn)狀、片狀分布。

項(xiàng)目區(qū)地貌形態(tài)分為江淮丘陵區(qū)，水土流失以水侵蝕為主[1]。

5 預(yù)測范圍和預(yù)測時(shí)段

5.1 預(yù)測范圍

預(yù)測單元為工程施工擾動地表的時(shí)間、擾動形式基本相同、擾動強(qiáng)度與特征基本一致的地區(qū)。

按照上述要求，結(jié)合工程區(qū)自然概況、工程布局和施工特征，對工程的水土流失進(jìn)行了預(yù)測，其中路基工程、橋梁工程、改移工程區(qū)、施工道路區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)等。

5.2 預(yù)測時(shí)段

針對該項(xiàng)目的施工、施工特點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目的施工時(shí)間、降水季節(jié)等因素，對其進(jìn)行了分析。該工程的土壤侵蝕預(yù)報(bào)期可劃分為施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期。

6 預(yù)測內(nèi)容

6.1 可能造成的水土流失量

6.1.1 預(yù)測方法

目前，關(guān)于此類工程的實(shí)測資料類比法、經(jīng)驗(yàn)方程法、監(jiān)測小區(qū)實(shí)測資料、人工模擬降雨小區(qū)試驗(yàn)法、專家評估法、航空攝影資料識別法等。各種預(yù)測方法各有利弊，通常采用類推的方法[2]。

本工程水土流失量預(yù)測按式（1）計(jì)算，新增水土流失量按式（2）計(jì)算。

式中：W——擾動地表土壤流失量，t；ΔW——擾動地表新增土壤流失量，t；Fji——j 時(shí)段i 單元的預(yù)測面積，km2；Mji——j 時(shí)段i 單元的土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；ΔMji——j 時(shí)段i 單元的新增土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；Tji——j 時(shí)段i 單元的預(yù)測時(shí)間，a；i——預(yù)測單元，i=1，2，3，…，n；j——預(yù)測時(shí)段，j=1，2，3，指施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期。

6.1.2 土壤侵蝕模數(shù)的確定

（1）土壤侵蝕模數(shù)背景值。

工程場地的水土流失強(qiáng)度是微度的，土壤侵蝕模數(shù)本底值為300t/（km2·a）[1]。

（2）類比工程可比性分析。

干擾后的沖刷模量，通過類比方法和其他同類工程進(jìn)行比較，經(jīng)過合理的分析，最終得出最終的結(jié)果。本項(xiàng)目選取了大蜀山-隴西立交工程，該項(xiàng)目已經(jīng)通過了驗(yàn)收，該項(xiàng)目監(jiān)測工作自2007 年7 月開始至2009年9 月結(jié)束，2010 年6 月進(jìn)行了抽檢。設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)18 個(gè)，監(jiān)測樣區(qū)27 個(gè)，現(xiàn)場監(jiān)測29 次。

本項(xiàng)目與以上通過驗(yàn)收的工程項(xiàng)目在建設(shè)過程中開挖、填筑、施工臨時(shí)工程等可能造成水土流失的成因、程度和影響兩者亦基本相近，具有較強(qiáng)的可比性。

在合寧大蜀山—隴西立交路段，采用調(diào)查、監(jiān)測、定位監(jiān)測等方式監(jiān)測水土流失[2]。在水土流失的影響因素中，運(yùn)用了調(diào)查與監(jiān)測的方法，如地形，地貌，水系，水利工程，水土流失危害，生態(tài)環(huán)境變化，水土保持方案的實(shí)施[2]。在重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)、典型監(jiān)控段（點(diǎn)）的土壤侵蝕量及水土保持措施的保護(hù)作用等方面，多以地面觀察為主，并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查與監(jiān)測相結(jié)合。

（3）工程擾動后的土壤侵蝕模數(shù)。

本項(xiàng)目同樣為線型工程，沿線經(jīng)過區(qū)域地貌類型與類比工程基本相似，為使預(yù)測結(jié)果更接近實(shí)際情況，通過對該區(qū)域土壤侵蝕的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將其作為該區(qū)域土壤侵蝕預(yù)報(bào)的基本資料。

6.1.3 預(yù)測成果

根據(jù)以上計(jì)算方法及模擬結(jié)果，并結(jié)合各個(gè)建設(shè)單位的土壤侵蝕面積，進(jìn)行計(jì)算，本項(xiàng)目可能造成的土壤流失量主要包括以下5 點(diǎn)。

（1）路基工程區(qū)域：總計(jì)6094t 的水土流失，330t 的背景流失量和5764t 的新增流量。

（2）橋梁工程區(qū)域：共156t 水土流失，5t 的背景流失量，151t 新增流量。

（3）改移工程區(qū)：共67t 水土流失，3t 的背景流失量，64t 新增流量。

（4）建設(shè)路域：共279t 水土流失，17t 的背景流失量，新增262t。

（5）建筑生產(chǎn)生活區(qū)：共260t 水土流失，22t 的背景流失量，新增238t。

6.2 水土流失危害分析

根據(jù)上面預(yù)測所得的結(jié)果，并結(jié)合公路路線方案圖及沿線工程地質(zhì)圖和現(xiàn)場踏勘，對高速公路施工過程中可能產(chǎn)生的土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析和預(yù)測。

6.2.1 對河道、溝渠的影響

由于公路工程的開挖、回填、碾壓等工程，在一定程度上對原有的排水溝造成一定的損害，同時(shí)，裸露的土壤還會對原有土壤產(chǎn)生干擾，為土壤濺蝕、面蝕、溝渠侵蝕等侵蝕創(chuàng)造有利條件。由于施工中的臨時(shí)堆土沒有得到及時(shí)、有效的保護(hù)和治理，雨水和人為的影響會導(dǎo)致大量的泥沙進(jìn)入下游河道、溝渠，在流量較低的地區(qū)，很容易發(fā)生淤積，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐墓喔认到y(tǒng)。

6.2.2 對項(xiàng)目區(qū)沿線水環(huán)境的影響

在填方或挖方工程中，棄土、裸露挖方邊坡和邊坡土，在大雨的沖刷下，會隨著水流流失，并可增加河流、溝渠等水體含沙量、懸浮物，污染水質(zhì)，長期渾濁，對飲用水源產(chǎn)生不利影響。在橋梁建設(shè)中，圍堰和圍堰的清理也會對下游造成不利的影響。水土流失嚴(yán)重，對工程周邊的生態(tài)環(huán)境也有很大的影響[3]。

7 預(yù)測結(jié)論及綜合分析

本項(xiàng)目建設(shè)期各單元、各時(shí)段水土流失總量和新增流失量匯總見表1。

表1 工程可能造成的土壤流失量匯總

由表1 可知，在建設(shè)期內(nèi)，共發(fā)生了6856 噸的水土流失，其中，5764t 的土地流失量，88.96%的路基工程區(qū)，151t，2.33%的橋梁工程區(qū)，151t，0.99%的改造工程區(qū)，238t，3.67%的施工生活區(qū)域，262t，占建筑工地的4.04%。因此，對路基工程區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)治理，是該項(xiàng)目的重點(diǎn)治理區(qū)域，同時(shí)也是重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域。

該工程的土壤侵蝕預(yù)測期為施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期。根據(jù)預(yù)測，在建設(shè)期內(nèi)，共增加6479t 土壤侵蝕，包括60t 的施工準(zhǔn)備期，0.92%的土壤侵蝕，6334t，占97.76%，自然恢復(fù)期86t，占1.32%。所以，土壤侵蝕最多出現(xiàn)在施工階段，特別是路基土石方施工階段，而路基開挖形成的裸露邊坡，也是土壤侵蝕和流失強(qiáng)度最大的時(shí)段，是需要重點(diǎn)防治的時(shí)段。在此期間，土壤侵蝕治理是工程建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

從土壤侵蝕的角度來看，該項(xiàng)目的建設(shè)將對鄰近的農(nóng)田、村莊產(chǎn)生一定的影響，并對周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的損害，同時(shí)也會影響到項(xiàng)目的正常施工和運(yùn)營。因此，在工程施工期間和竣工后，要針對不同的施工地區(qū)，有針對性地采取相應(yīng)的水土保持措施，以防止和控制可能的土壤侵蝕，盡量降低由于工程建設(shè)而帶來的新增加的土壤侵蝕。

本文從土壤侵蝕的角度，對該工程的土壤侵蝕控制和水土保持進(jìn)行了初步的探討。

（1）該項(xiàng)目的主要土壤侵蝕控制區(qū)域?yàn)槁坊こ獭?/p>

（2）在此工程中，路基土石方工程是防治工程的重要階段，在路基開挖之前，必須在兩側(cè)設(shè)置排水、阻擋、分段進(jìn)行，在路基土方工程完工后，及時(shí)進(jìn)行防護(hù)，以減少坡面裸露的時(shí)間。

（3）對建筑生產(chǎn)生活區(qū)的保護(hù)，應(yīng)在施工過程中，在臨時(shí)用地區(qū)域內(nèi)進(jìn)行排水和表土堆置區(qū)的保護(hù)，完成后，根據(jù)地形條件進(jìn)行復(fù)墾或恢復(fù)植被。

（4）由于工程完工后，裸露地面將會有大量的表土，因此，在施工期間，要盡可能地保持被剝離的表土，并將其集中堆放，并進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)。