類比法和模型法在預(yù)測房地產(chǎn)開發(fā)建設(shè)項目水土流失量中的比較初探
——以成都平原15個房地產(chǎn)建設(shè)項目為例

楊 易，張 雄

(四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院水利工程系，四川 崇州，611231)

開發(fā)房地產(chǎn)是我國近年來推進城鎮(zhèn)化建設(shè)的迫切要求，但房地產(chǎn)建設(shè)造成的水土流失業(yè)已成為城鎮(zhèn)水土流失中不可忽視的重要組成部分。水土流失預(yù)測方法是否科學(xué)，預(yù)測量是否準確，不僅直接關(guān)系到水土保持措施的布設(shè)和水土保持投資的大小，還關(guān)系到能否為水土保持監(jiān)測和水土保持工程驗收提供科學(xué)合理的依據(jù)[1]，故其一直為水土保持方案編制的重難點。本文收集了15個成都平原房地產(chǎn)建設(shè)項目的基本資料，分別以類比分析法和數(shù)學(xué)模型法預(yù)測了其施工期的水土流失量，并對結(jié)果加以分析比較，以期為同類項目提供參考。

1 房地產(chǎn)開發(fā)建設(shè)項目水土流失量預(yù)測方法及特點

目前在生產(chǎn)建設(shè)項目中常用的水土流失量預(yù)測方法主要有：數(shù)學(xué)模型法、類比分析法、實地測試法、流失系數(shù)法、侵蝕倍率法[2]等。

數(shù)學(xué)模型法，蔣坤富等認為是一種完全經(jīng)驗性模型，實際應(yīng)用中需要大量實驗數(shù)據(jù)支撐，參數(shù)較難準確確定，還需要時間對實測數(shù)據(jù)進行修正[1]。

類比分析法是在鄰近類似工程實測水土流失量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定預(yù)測項目的擾動后土壤侵蝕模數(shù)，故類比項目的選擇及其實測數(shù)據(jù)的精度是影響預(yù)測精度的關(guān)鍵所在[1]。

實地測試法是最具說服力和最科學(xué)的方法，但房地產(chǎn)水土保持方案編制的周期一般較短，難以實現(xiàn)長時間的觀測，再者，許多項目都沒有真正開展水土保持監(jiān)測工作[4]，因此，很難得到實測數(shù)據(jù)。

流失系數(shù)法一般用于棄土、棄渣流失量的預(yù)測，但其需要系統(tǒng)的調(diào)研和試驗研究，且流失系數(shù)未考慮其位置與形態(tài)，取值任意性較大，常導(dǎo)致棄土、棄渣新增流失量的計算存在較大偏差[5]。

加速侵蝕倍率法為擾動后的土壤侵蝕模數(shù)與擾動前的土壤侵蝕模數(shù)的比值，徐永年認為該值與擾動前后地表相對裸露度、土體不穩(wěn)定系數(shù)、土體相對密實度以及土地利用變化有關(guān)[2]，并提出了計算公式，但房地產(chǎn)項目幾乎沒有進行相關(guān)因子的測算，故可行性較低。

以往實際中房地產(chǎn)水土保持方案的編制多采用類比分析法進行預(yù)測，數(shù)學(xué)模型法由《生產(chǎn)建設(shè)項目土壤流失量測算導(dǎo)則》(SL773-2018)(以下簡稱《導(dǎo)則》)提出并加以推廣，故本文擬采用這兩種方法分別對成都平原15個房地產(chǎn)項目的水土流失量進行預(yù)測，并對結(jié)果進行比較和分析，以供方案編制人員參考。

2 水土流失量預(yù)測實例分析

城市房地產(chǎn)水土流失主要包括建筑拆遷及挖方產(chǎn)生的棄渣的堆棄、運輸流失和因場地開挖造成的新增水土流失[3]。近年來成都市由于城市擴張，房地產(chǎn)改建項目較少，主要為新建項目，故水土流失以場地開挖所致的流失為主。為簡化分析計算，本文僅計算比較施工期的新增水土流失量，且不計算永久棄渣的運輸和堆棄流失量。

2.1 房地產(chǎn)開發(fā)建設(shè)項目概況

本文收集的15個房地產(chǎn)建設(shè)樣本項目均位于成都平原，屬中亞熱帶潤濕季風氣候區(qū)，具有春早、夏熱、秋涼、冬暖的特點，年平均氣溫16.2℃，雨量充沛，日照較少，年平均降雨量在920mm左右，降雨多集中在6-9月，土壤類型主要以水稻土、紫色土為主。項目區(qū)屬以水力侵蝕為主的西南紫色土區(qū)(按全國水土保持區(qū)劃標準)，容許土壤流失量為500t/km2·a。15個房地產(chǎn)建設(shè)項目占地、建設(shè)周期、原地貌土壤侵蝕模數(shù)、降雨侵蝕力因子、擾動后土壤可蝕性因子等如表1所示。

2.2 水土流失量預(yù)測

2.2.1 類比分析法

根據(jù)《生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持技術(shù)標準》(GB 50433-2018)，土壤流失量預(yù)測按照下式計算[6]：

式中：W——土壤流失量，t；

j——預(yù)測時段，1，2，即指施工期(含施工準備期)和自然恢復(fù)期兩個時段；

i——預(yù)測單元，1，2，3，…，n-1，n；

Fji——第j個預(yù)測時段、第i預(yù)測單元的流失面積，km2；

Mji——第j個預(yù)測時段、第i預(yù)測單元的土壤侵蝕模數(shù)，t/km2·a；

Tji——第j個預(yù)測時段、第i預(yù)測單元的預(yù)測時段長，a。

本文根據(jù)每個樣本工程的建設(shè)內(nèi)容、施工工藝、施工時序、擾動方式和擾動強度、地面物質(zhì)的組成，選擇鄰近在建或已建在水土流失強度、規(guī)律等實際情況相似的項目作為各個樣本項目的類比工程。經(jīng)走訪調(diào)查，收集各個類比工程施工期間的水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算出其各防治分區(qū)擾動后的土壤侵蝕模數(shù)，并經(jīng)修正得到樣本工程占地各分區(qū)擾動后土壤侵蝕模數(shù)，其取值見表2。

表2 15個房地產(chǎn)建設(shè)項目的水土流失防治分區(qū)擾動后土壤侵蝕模數(shù)統(tǒng)計

2.2.2 數(shù)學(xué)模型法

根據(jù)《導(dǎo)則》，擾動后的土壤侵蝕模數(shù)采用數(shù)學(xué)模型法確定，成都市所在區(qū)域生產(chǎn)建設(shè)項目主要為水力作用下的土壤侵蝕，該15個房地產(chǎn)開發(fā)建設(shè)樣本項目各單元主要范圍及擾動類型見表3。

表3 土壤流失量預(yù)測單元擾動類型

擾動后各侵蝕單元的水土流失量計算如下[7]：

(1)上方無來水工程開挖面計算單元土壤流失量測算公式：

Mkw=RGkwLkwSkwA

式中：Mkw——上方無來水工程開挖面計算單元土壤流失量，t；

R——降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h)；

Gkw——上方無來水工程開挖面土質(zhì)因子，t·hm2·h/(hm2·MJ)；

Lkw——上方無來水工程開挖面坡長因子；

Skw——上方無來水工程開挖面坡度因子；

A——計算單元的水平投影面積，hm2。

(2)地表翻擾型一般擾動地表計算單元土壤流失量測算公式：

Myd=RKydLySyBETA

Kyd=NK

式中：Myd——地表翻擾型一般擾動地表計算土壤流失量，t；

R——降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h)；

Kyd——地表翻擾后土壤可蝕性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；

N——地表翻擾后土壤可蝕性因子增大系數(shù)；

Ly——坡長因子；

Sy——為坡度因子；

B——植被覆蓋因子；

E——工程措施因子；

T——耕作措施因子；

A——計算單元的水平投影面積，hm2。

(3)植被破壞型一般擾動地表計算單元土壤流失量測算公式：

Mkz=RKLySyBETA

式中：Mkz——植被破壞型一般擾動地表計算土壤流失量，t；

R——降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h)；

K——土壤可蝕性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；

Ly——坡長因子；

Sy——為坡度因子；

B——植被覆蓋因子；

E——工程措施因子；

T——耕作措施因子；

A——計算單元的水平投影面積，hm2。

(4)上方無來水工程堆積體計算單元土壤流失量測算公式：

Mdw=XRGdwLdwSdwA

式中：Mdw——上方無來水工程堆積體計算單元土壤流失量，t；

X——工程堆積體形態(tài)因子；

R——降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h)；

Gdw——上方無來水工程堆積體土石質(zhì)因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；

Ldw——上方無來水工程堆積體坡長因子；

Sdw——上方無來水工程堆積體坡度因子；

A——計算單元的水平投影面積，hm2[8]。

由上，本文所述15個房地產(chǎn)開發(fā)建設(shè)樣本項目降雨侵蝕力因子R和擾動后土壤可蝕性因子K取值見表1，地表翻擾后土壤可蝕性因子增大系數(shù)N取2.13，工程堆積體形態(tài)因子X一般取0.92，其余相關(guān)因子按測算導(dǎo)則計算或按實際情況選取[8]。

2.3 類比法和數(shù)學(xué)模型法比較

由以上數(shù)據(jù)，分別以類比分析法和數(shù)學(xué)模型法預(yù)測了上述15個房地產(chǎn)建設(shè)樣本項目施工期的水土流失總量及新增水土流失量。結(jié)果見表4。

表4 類比分析法和數(shù)學(xué)模型法水土流失量預(yù)測結(jié)果

圖1 類比分析法和數(shù)學(xué)模型法預(yù)測水土流失量對比

由計算結(jié)果和對比圖可知，15個樣本房地產(chǎn)建設(shè)項目中，僅5個項目通過數(shù)學(xué)模型法計算出的施工期水土流失量數(shù)據(jù)偏大，可知使用類比分析法時預(yù)測水土流失量會更多，結(jié)果傾向于更偏保守。

另由于：①每個樣本的數(shù)據(jù)采集互不影響，符合使用方差分析的樣本獨立性前提；②水土流失是自然問題，符合使用方差分析的正態(tài)分布前提[9]，因此，可對各項目水土流失總量和新增流失量利用變差系數(shù)分析其離散程度：

計算可得：類比分析法水土流失總量Cv=1.037，新增流失量Cv=1.050；數(shù)學(xué)模型法水土流失總量Cv=1.178，新增流失量Cv=1.222。由此可見數(shù)學(xué)模型法計算的數(shù)值離散程度更大，筆者認為這是由于按測算導(dǎo)則計算或?qū)嶋H情況選取相關(guān)因子時，每一個項目的自身特點都能在其中得到一定程度的反映，更能體現(xiàn)不同項目的差異性，因此此方法比類比分析法所得出的數(shù)據(jù)更為準確。

3 結(jié)論

房地產(chǎn)建設(shè)項目的水土保持工作雖然開展了很多年，水土流失預(yù)測一直是這項工作中的重難點，一直沒有很好的方法解決預(yù)測中的精度問題。以往實際中多采用類比分析法進行預(yù)測，但類比項目的選擇及其實測水土流失量數(shù)據(jù)的精度都極易影響預(yù)測精度，編制人員計算時往往偏于保守?！秾?dǎo)則》提出并推廣使用數(shù)學(xué)模型法，但土質(zhì)因子、坡度因子、坡長因子等相關(guān)因子涉及大量參數(shù)和較為復(fù)雜的計算，有較嚴格的適用條件且有賴于實驗數(shù)據(jù)支撐，參數(shù)較難準確確定。筆者通過使用這兩種方法對成都平原15個房地產(chǎn)建設(shè)項目的施工期水土流失量進行了預(yù)測，發(fā)現(xiàn)類比分析法預(yù)測的水土流失量往往更多，數(shù)學(xué)模型法更能反映各個項目內(nèi)在的特點，數(shù)據(jù)更為準確。