河道綜合治理工程水土流失預(yù)測分析

楊蓮芝

（商丘市睢陽區(qū)水利局，河南 商丘 476100）

1 項目概況

河道綜合治理工程按照生態(tài)綠化修復(fù)的要求進行生態(tài)綜合整治。對此段河道進行河床整治疏浚，長5.62 km；兩岸按要求進行岸坡整治及修筑加固堤防，堤頂寬10 m；利用格賓、塊石對迎水坡坡腳進行防護，總長7.90 km；堤頂設(shè)置管理路，總長4.78 km；對現(xiàn)狀東風(fēng)渠加固400 m，在河道適當范圍內(nèi)新建4座生態(tài)溢流堰；為保證河道背水坡雨水排入河道，新建箱涵1座，新建穿堤涵管3座，現(xiàn)狀涵管延長1處。按照生態(tài)綠化修復(fù)的要求對此段河道進行生態(tài)綠化修復(fù)，改善生態(tài)、居住環(huán)境，為周邊居民提供一個健康、優(yōu)美的休閑場所。另外，按照文物部門要求，在河道適當位置新建漫水橋2座。工程總占地76.27 hm2，其中永久占地74.78 hm2，臨時占地1.49 hm2，施工結(jié)束后臨時占地恢復(fù)為原功能區(qū)。工程總挖方57.99萬m3，總填方51.69萬m3，余方6.30萬m3。

2 自然簡況

該河道屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫14.20 ℃；區(qū)內(nèi)多年平均降雨量680 mm，最大1 127.20 mm，最小247.40 mm，變幅達4倍多；區(qū)內(nèi)多刮東北風(fēng)、西北風(fēng)，全年平均風(fēng)速2.60 m/s，年最大風(fēng)力為7級，最大風(fēng)速20 m/s；全年平均日照2 186.90 h，日照率為50%；多年平均無霜期216 d；土壤主要為黃棕壤土、潮土，植被類型為暖溫帶落葉闊葉林帶。

3 水土流失分析與預(yù)測

3.1 水土流失現(xiàn)狀

項目區(qū)在全國水土保持區(qū)劃中屬于北方土石山區(qū)-豫西南山地丘陵區(qū)-豫西黃土丘陵保水蓄水區(qū)（III-6-1 tx），容許土壤流失量200 t/（km2·a）。項目區(qū)屬水力侵蝕類型區(qū)，經(jīng)查閱《土壤侵蝕分類分級標準》，經(jīng)現(xiàn)場踏勘并結(jié)合有關(guān)規(guī)劃，項目區(qū)土壤侵蝕類型為輕度水力侵蝕，多年平均土壤侵蝕模數(shù)約為500 t/（km2.a）。

3.2 擾動原地貌、土地及植被面積

3.2.1 預(yù)測方法

根據(jù)主體工程設(shè)計文件、技術(shù)資料和項目區(qū)土地利用類型，結(jié)合實地勘察，對工程建設(shè)開挖擾動、壓占地表和損壞植被面積進行量測。

3.2.2 預(yù)測結(jié)果

項目建設(shè)擾動原地貌、破壞地表及植被面積76.27 hm2，按占地類型分：水域及水利設(shè)施用地74.78 hm2，草地0.47 hm2，耕地1.02 hm2。

3.3 棄渣量預(yù)測

①預(yù)測方法：通過主體工程設(shè)計資料，結(jié)合現(xiàn)場勘察和類比工程調(diào)查，依據(jù)土石方平衡進行分析預(yù)測；②預(yù)測結(jié)果：工程總挖方57.99 萬m3，總填方51.69 萬m3，余方6.30 萬m3，無借方。余方運至新安縣國家儲備林基地建設(shè)項目區(qū)綜合利用，并對棄土清運、調(diào)運、臨時堆存過程中引起的水土流失進行防治。

4 水土流失量預(yù)測

4.1 預(yù)測單元

4.1.1 預(yù)測單元劃分原則

①地形地貌、擾動地表物質(zhì)組成相近；②土地利用現(xiàn)狀基本相同；③擾動地表方式、形態(tài)相似，時段相同；④水土流失成因、強度基本一致，類型相同；⑤同一預(yù)測單元集中連片，形成一個或幾個集中區(qū)域。

按照上述原則，根據(jù)工程建設(shè)特點，按不同分部分項工程占地情況，將項目區(qū)水土流失預(yù)測單元劃分為河道區(qū)、堤岸防護區(qū)、建筑物工程區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、臨時堆土區(qū)、施工道路區(qū)共計6個預(yù)測單元。

4.1.2 預(yù)測單元面積的確定

施工期土壤流失預(yù)測面積為各預(yù)測單元擾動地表面積，自然恢復(fù)期預(yù)測面積應(yīng)在各預(yù)測單元擾動面積的基礎(chǔ)上扣除硬化面積、建筑物占地面積和水面面積。各預(yù)測單元不同時段預(yù)測面積見表1。

表1 各預(yù)測單元預(yù)測面積表 單位：hm2

4.2 預(yù)測時段

施工期可能產(chǎn)生的水土流失量預(yù)測，擬采用綜合分析確定區(qū)域施工擾動后的土壤侵蝕模數(shù)，計算新增的水土流失量。施工期為18個月。自然恢復(fù)期，大規(guī)模的施工活動基本停止，水土流失得到一定程度的控制，由于植物措施還未完全發(fā)揮作用，其間仍將會產(chǎn)生水土流失。依據(jù)當?shù)貧夂虻茸匀粭l件，半濕潤區(qū)自然恢復(fù)期取3 a。

由于項目各防治區(qū)的施工時間不一，根據(jù)各預(yù)測單元施工可能產(chǎn)生水土流失的時間，考慮最不利因素確定各預(yù)測單元的預(yù)測時段，超過雨季（項目區(qū)每年雨季為6-9月）長度的按一年計算，不超過雨季長度的按占雨季長度的比例進行計算。項目各預(yù)測單元及其具體預(yù)測時段劃分詳見表2。

表2 水土流失預(yù)測時段表

4.3 預(yù)測結(jié)果

預(yù)測結(jié)果包括2部分內(nèi)容：第一，建設(shè)期（即施工期和自然恢復(fù)期）可能產(chǎn)生的土壤流失總量；第二，建設(shè)期（即施工期和自然恢復(fù)期）原地貌下可能產(chǎn)生的土壤流失總量（背景值），兩者之差即為因本項目建設(shè)新增的土壤流失量。

通過現(xiàn)場調(diào)查和分析有關(guān)資料，確定不同預(yù)測時段內(nèi)各預(yù)測單元的土壤侵蝕模數(shù)值，采用公式計算擾動地表新增土壤侵蝕量，新增土壤侵蝕量計算公式如下：

式（1）（2）中：W—土壤流失量（t）；⊿W—新增土壤流失量（t）；j—預(yù)測時段，j=1，2，指施工期（含施工準備期）和自然恢復(fù)期；i—預(yù)測單元，i=1，2，3，n—1，n；Fji—第j預(yù)測時段、第i預(yù)測單元的面積（km2）；Mji—第j 預(yù)測時段、第i 預(yù)測單元的土壤侵蝕模數(shù)［t/（km2·a）］；⊿Mji—第j預(yù)測時段、第i預(yù)測單元的新增土壤侵蝕模數(shù)［t/（km2·a）］；Tji—第j 預(yù)測時段、第i 預(yù)測單元的預(yù)測時段長（a）。

根據(jù)以上確定的預(yù)測時段、侵蝕強度、預(yù)測分區(qū)劃分的土壤流失面積計算新增土壤流失量。建設(shè)期水土流失預(yù)測：根據(jù)預(yù)測計算，項目施工期原生水土流失量為571.86 t，預(yù)測水土流失總量為3 237.61 t，新增水土流失量2 665.75 t。自然恢復(fù)期水土流失預(yù)測：通過預(yù)測計算，自然恢復(fù)期原生水土流失量為339.75 t，預(yù)測水土流失總量為611.55 t，新增水土流失量為271.80 t。通過上述水土保持方案的實施可有效地解決新增水土流失量的問題。

5 結(jié)語

通過對項目可能造成的水土流失危害的預(yù)測，采取相應(yīng)防治措施，以便有效地減少水土流失。水土保持方案實施以后，項目區(qū)及周邊的生態(tài)環(huán)境將得到有效改善。水土保持方案中對可綠化的占地采取了恢復(fù)植被和綠化措施，隨著林草逐年生長，植被覆蓋率不斷提高，植物根系也逐漸發(fā)達，使得被治理區(qū)域攔截徑流蓄水能力、土壤抗蝕能力都會逐步增強，從而會使項目區(qū)內(nèi)新增土壤侵蝕及原有自然侵蝕從根本上得到有效的主動控制。另外隨著項目區(qū)內(nèi)植被覆蓋度的提高，對于工程建設(shè)區(qū)及周邊地區(qū)的生態(tài)和氣候也會帶來很多有益影響。