黃土地區(qū)高速公路建設(shè)水土流失影響及防治措施探討

曾厚波

（山西省交通環(huán)境保護(hù)中心站（有限公司），山西 太原 030032）

高速公路屬于線性工程，具有路線長、地表擾動面積大、土石方挖填量大等特點(diǎn)，在施工過程中，改變地表形態(tài)，破壞地表植被和土壤結(jié)構(gòu)，遇降雨易形成水土流失[1]。黃土地區(qū)因其特殊的地質(zhì)構(gòu)造、土壤特性及植被等因素，極易產(chǎn)生水土流失，黃土地區(qū)高速公路建設(shè)水土流失問題備受關(guān)注，其水土保持措施亦復(fù)雜多樣。高速公路包括路基工程、橋涵工程、隧道工程、交叉工程、附屬工程等主體工程，以及取土場、棄渣場、施工場地等臨時(shí)工程，各項(xiàng)工程建設(shè)引起的水土流失特點(diǎn)、方式及程度各有不同，其防治措施也有側(cè)重。本文以黃土地區(qū)靜樂豐潤至興縣黑峪口高速公路（以下簡稱“靜興高速”）建設(shè)為例，研究探討黃土地區(qū)高速公路建設(shè)水土流失影響及防治措施。

1 項(xiàng)目概況及項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目概況

靜興高速位于山西省中西部，起于忻州市靜樂縣豐潤鎮(zhèn)南，設(shè)靜樂樞紐連接太佳高速（S50），由東向西布線，途經(jīng)忻州市靜樂縣，呂梁市嵐縣、興縣，終至呂梁市興縣高家村鎮(zhèn)黑峪口村南側(cè)，設(shè)黃河特大橋與陜西省神盤公路相連接，路線全長93.86 km。全線按四車道高速公路建設(shè)，設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬度25.5 m。

靜興高速全線設(shè)特大橋3座，大中橋78座，特長隧道1座，中短隧道6座，互通立交6處，服務(wù)區(qū)等沿線設(shè)施8處。挖填方總量為3 847.06萬m3，其中挖方總量為2 463.14萬m3，填方總量為1 383.92萬m3，對土石方進(jìn)行挖填平衡后，需借方44.01萬m3，棄方1 123.23萬m3。全線設(shè)棄渣場48處、取土場1處。全線占用土地923.66 hm2，其中永久用地643.41 hm2，臨時(shí)占地280.25 hm2。建設(shè)工期48個(gè)月，工程投資估算110.2億元。

1.2 項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)地處黃土高原，沿線地貌類型以黃土丘陵溝壑為主，局部區(qū)域?yàn)橥潦絽^(qū)。項(xiàng)目區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均降水量400～900 mm，土壤類型以褐土為主，植被以灌草叢和栽培植被為主，土石山區(qū)分布有針闊葉林，林草覆蓋率約35.78%.根據(jù)《全國水土保持規(guī)劃國家級水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)復(fù)核劃分成果》〔辦水保[2013]188〕號規(guī)定，項(xiàng)目區(qū)屬于黃河多沙粗沙國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，一級類型區(qū)為西北黃土高原區(qū)，容許土壤流失量為1 000 t/km2·a。項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度為：黃土丘陵溝壑區(qū)以極強(qiáng)烈侵蝕為主，平均土壤侵蝕模數(shù)10 010 t/km2·a；土石山區(qū)以中度侵蝕為主，平均土壤侵蝕模數(shù)2 531 t/km2·a。

靜興高速沿線黃土溝壑縱橫，林草覆蓋率較低，水土流失高度敏感，此外還穿越山西靜樂汾河川濕地公園，臨近黑茶山國家級自然保護(hù)區(qū)、蔚汾河省級自然保護(hù)區(qū)、山西白龍山省級風(fēng)景名勝區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)，沿線環(huán)境較為敏感。

2 項(xiàng)目水土流失防治目標(biāo)及影響情況

2.1 水土流失防治目標(biāo)

靜興高速沿線以水力侵蝕為主，屬于黃河多沙粗沙國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50434—2008）的規(guī)定，其水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行建設(shè)類項(xiàng)目一級標(biāo)準(zhǔn)，具體防治目標(biāo)值為擾動土地整治率95%，水土流失總治理度95%，土壤流失控制比0.7，攔渣率95%，林草植被恢復(fù)率98%，林草覆蓋率30%.

2.2 水土流失影響情況

靜興高速水土流失防治責(zé)任范圍為1 472.29 hm2，其中項(xiàng)目建設(shè)區(qū)923.66 hm2、直接影響區(qū)548.63 hm2。靜興高速水土流失預(yù)測范圍為923.66 hm2，預(yù)測期包括施工期和自然恢復(fù)期。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，靜興高速擾動地表面積為923.66 hm2，可能損壞的水土保持設(shè)施面積約923.66 hm2，預(yù)測時(shí)段內(nèi)土壤流失總量為338 701.84 t，其中新增土壤流失量為155 000.51 t，具體見表1。

表1 靜興高速施工期和自然恢復(fù)期新增土壤流失量 t

從表1可以看出，從工程類型來看，棄渣場、路基工程、交叉工程新增土壤流失量較大，預(yù)測期內(nèi)新增土壤流失量達(dá)到30 000 t以上，作為靜興高速水土流失防治的重點(diǎn)區(qū)域；從影響時(shí)段來看，施工期的水土流失影響大于自然恢復(fù)期的影響，應(yīng)加強(qiáng)施工期的水土流失防治工作。靜興高速可能造成的水土流失危害主要包括路基工程、交叉工程和棄渣場等施工作業(yè)過程中形成松散裸露地表或高陡邊坡，對原地表植被土層造成破壞，導(dǎo)致土體抗蝕能力下降，加速水土流失。同時(shí)，項(xiàng)目建設(shè)擾動地表，雨季會造成周邊徑流泥沙量的增加，旱季產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，對周邊生態(tài)環(huán)境造成一定的影響。

3 項(xiàng)目水土流失防治措施

根據(jù)高速公路工程布局和施工特點(diǎn)，按照水土保持分區(qū)分別進(jìn)行水土保持措施布設(shè)，綜合考慮沿線地形地貌、公路布局和施工特點(diǎn)等因素，靜興高速沿線共劃分為路基工程防治區(qū)、橋梁工程防治區(qū)、隧道工程防治區(qū)、交叉工程防治區(qū)、附屬工程防治區(qū)、棄渣場防治區(qū)、取土場防治區(qū)、施工便道防治區(qū)和施工生產(chǎn)生活區(qū)防治區(qū)9個(gè)防治分區(qū)。每個(gè)防治分區(qū)措施又包括工程措施、植物措施和臨時(shí)措施3部分，由此構(gòu)成項(xiàng)目水土流失防治措施體系。靜興高速水土流失防治措施體系見圖1。

圖1 靜興高速水土流失防治措施體系圖

3.1 路基工程防治措施

黃土地區(qū)高速公路路基填挖過程中將形成大量的裸露土質(zhì)邊坡、松散地面以及臨時(shí)堆土場，主要采取的措施為拱形骨架等漿砌石防護(hù)工程、截排水工程、綠化工程，以及邊坡臨時(shí)苫蓋、臨時(shí)堆土防護(hù)等臨時(shí)措施。綠化樹種選擇耐旱的側(cè)柏、紫穗槐等本土喬灌草植物，穿越濕地公園，臨近自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)路段需結(jié)合周圍環(huán)境進(jìn)行景觀綠化。

3.2 橋梁工程防治措施

相對于其他工程類型，橋梁工程擾動地表面積較小，不會形成大量裸露地表，其水土流失防治措施主要是橋梁基礎(chǔ)開挖施工過程中的臨時(shí)防護(hù)措施，以及施工結(jié)束后對橋下擾動地面進(jìn)行植被恢復(fù)?？缭椒诤哟竦毓珗@的汾河特大橋橋下植被恢復(fù)，要結(jié)合濕地公園規(guī)劃及景觀要求選擇植物種類和搭配。

3.3 隧道工程防治措施

隧道工程水土流失防治措施主要為隧道洞口開挖形成的邊坡防護(hù)，包括拱形骨架和植被恢復(fù)等，以及在施工過程中采取邊坡臨時(shí)苫蓋、臨時(shí)堆土防護(hù)等臨時(shí)措施。

3.4 交叉工程防治措施

交叉工程水土流失防治為互通區(qū)的植被恢復(fù)，采用景觀綠化，施工過程中采取臨時(shí)苫蓋、臨時(shí)堆土防護(hù)等臨時(shí)措施。

3.5 附屬工程防治措施

沿線服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站管理區(qū)等附屬工程水土流失防治主要是場區(qū)地面硬化和植被恢復(fù)，植被恢復(fù)亦進(jìn)行景觀綠化。施工過程中采取臨時(shí)苫蓋、臨時(shí)堆土防護(hù)等臨時(shí)措施。

3.6 取土場防治措施

靜興高速全線僅設(shè)1處取土場，將修建截排水設(shè)施減少水土流失，使用結(jié)束后進(jìn)行土地整治，然后進(jìn)行植被恢復(fù)。施工過程中采取臨時(shí)苫蓋、臨時(shí)堆土防護(hù)等臨時(shí)措施。

3.7 棄渣場防治措施

靜興高速全線共設(shè)48處棄渣場，均為溝道棄渣場，其預(yù)測水土流失量大，是項(xiàng)目水土流失防治的重點(diǎn)之一。靜興高速將采取修建擋渣墻+截排水設(shè)施等工程措施，并根據(jù)原有土地利用類型進(jìn)行復(fù)墾或者綠化，同時(shí)施工過程中采取臨時(shí)苫蓋、臨時(shí)堆土防護(hù)等臨時(shí)措施。

3.8 施工生產(chǎn)生活區(qū)防治措施

施工生產(chǎn)生活區(qū)水土流失防治措施主要是施工過程中的臨時(shí)排水、臨時(shí)苫蓋、臨時(shí)堆土防護(hù)等臨時(shí)措施。施工結(jié)束后需根據(jù)原有土地利用類型進(jìn)行復(fù)墾或者綠化。

3.9 施工便道防治措施

施工便道水土流失是高速公路建設(shè)中產(chǎn)生較大，且不容易進(jìn)行規(guī)范防治的工程類型。其防治措施包括使用過程中的硬化、邊坡臨時(shí)防護(hù)、臨時(shí)排水等，以及使用結(jié)束后的植被恢復(fù)。

4 結(jié)語

靜興高速各項(xiàng)工程建設(shè)將產(chǎn)生大量的水土流失，其中棄渣場、路基工程、交叉工程新增土壤流失量較大，作為高速公路水土流失防治的重點(diǎn)區(qū)域。高速建設(shè)水土流失防治措施包括工程措施、植物措施和臨時(shí)措施相結(jié)合，工程措施包括拱形骨架等漿砌石防護(hù)工程、截排水工程等，植物措施主要是路基邊坡、互通區(qū)、附屬工程管理區(qū)以及取土、棄渣場等臨時(shí)工程的生態(tài)恢復(fù)。工程措施和植物措施一般在主體工程設(shè)計(jì)中均要考慮，但是臨時(shí)措施需要在水土保持方案中進(jìn)行補(bǔ)充完善，因此編制科學(xué)、合理、可行的水土保持方案是高速公路水土保持工作的重要前提，也是落實(shí)我國水土保持法的重要舉措[2]。