河道整治工程水土流失預(yù)測(cè)和防治研究

劉美齡

(東莞市水保環(huán)境工程咨詢有限公司,廣東 東莞 523000)

0 引 言

建設(shè)項(xiàng)目的施工過(guò)程中,水土保持是不可或缺的環(huán)節(jié),在項(xiàng)目周邊生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面有重要意義[1]?？茖W(xué)合理的水土保持措施才能充分發(fā)揮河道效能、保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)[2]。為做好水土保持措施,摸清建設(shè)項(xiàng)目的水土流失情況,分析成因及危害,對(duì)預(yù)防和治理區(qū)域水土流失,推進(jìn)區(qū)域的水土保持生態(tài)建設(shè)有著積極的意義[3-4]。

1 工程概況

1.1 水土流失現(xiàn)狀

項(xiàng)目所在區(qū)域東莞市水土流失的類型以水力侵蝕為主,土壤容許流失量為500t/(km2·a)。根據(jù)《東莞市水土保持公報(bào)》,東莞市陸地面積2465km2,土壤侵蝕總面積243.51km2。土壤侵蝕類型及面積詳見(jiàn)表1。

表1 東莞市土壤侵蝕類型及面積分布表

1.2 影響因素分析

降雨、地形地貌、工程行為等影響因子是本工程水土流失主要因素,具體影響因素分析如下:

1)降雨:降雨會(huì)對(duì)地表造成一定的擾動(dòng),特別是當(dāng)雨水匯集成徑流后,會(huì)加強(qiáng)對(duì)地表的沖刷和擾動(dòng)。同時(shí)徑流還會(huì)作為介質(zhì)將地表的松散土石沖走,產(chǎn)生水土流失現(xiàn)象。本地區(qū)4～9月期間雨量豐沛,極易造成水土流失現(xiàn)象,需要采取相應(yīng)措施進(jìn)行防治。

2)地形地貌:徑流的形成與地形地貌關(guān)系密切,工程行為的擾動(dòng)可能會(huì)暫時(shí)改變地形地貌?？赡茉诮涤赀^(guò)程中使雨水更容易形成徑流,引起水土流失。

3)工程因素影響:工程建設(shè)過(guò)程中不可避免的會(huì)進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè),破壞原有土壤結(jié)構(gòu)和植物的生態(tài)環(huán)境,使地表土層裸露,降低水土保持功能。

4)施工組織設(shè)計(jì):科學(xué)合理的施工順序和防治措施可有效減少水土流失現(xiàn)象。如果選取不恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行作業(yè),可能會(huì)加劇水土流失現(xiàn)象,甚至嚴(yán)重破壞生態(tài)結(jié)構(gòu)。如在暴雨來(lái)臨前進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè),且未及時(shí)采取覆蓋、硬化等措施,將加劇水土流失。

1.3 水土流失危害分析

水土流失往往會(huì)造成生態(tài)破壞、甚至是危害當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?cái)產(chǎn)安全,本項(xiàng)目可能產(chǎn)生的危害有以下4個(gè)方面:

1)影響工程施工:降雨過(guò)程中可能將建設(shè)施工產(chǎn)生的松散土堆、裸露地表的土體與雨水混合在一起,形成淤泥甚至內(nèi)澇等等,影響工程正常施工。

2)影響兩岸居民正常生活:本工程沿河兩岸有許多居民居住,晴天時(shí)施工時(shí),施工活動(dòng)引起的揚(yáng)塵會(huì)影響周邊環(huán)境,降低空氣質(zhì)量,影響兩岸居民正常生活。

3)影響沿河兩岸植被及部分經(jīng)濟(jì)作物:本工程沿河兩岸部分區(qū)域?yàn)楦?、林地及園地,主要經(jīng)濟(jì)作物有香蕉、龍眼和蔬菜等,林地主要植被為喬灌木及雜草。項(xiàng)目施工線路較長(zhǎng),擾動(dòng)面積較大,開(kāi)挖土方較為分散,施工過(guò)程中若不做好臨時(shí)攔擋、排水措施,施工區(qū)泥水極易沖出河道,流入沿線耕地及果園,沖刷侵蝕耕種土壤,降低土地生產(chǎn)力。

4)影響土方土運(yùn)輸?shù)缆?棄方運(yùn)輸過(guò)程中散溢到運(yùn)輸?shù)缆飞?晴天可能會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵,雨天造成道路泥濘,甚至?xí)氯晁芫W(wǎng)。

2 水土流失分析與預(yù)測(cè)

2.1 預(yù)測(cè)單元

本工程水土流失預(yù)測(cè)單元與防治分區(qū)劃分一致,詳見(jiàn)表2。

表2 水土流失預(yù)測(cè)范圍表

2.2 土壤流失預(yù)測(cè)

根據(jù)《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》,運(yùn)用下式計(jì)算土壤流失量和新增水土流失量。

土壤流失量可按下式計(jì)算:

(1)

式中:W為擾動(dòng)地表土壤流失量;△W為擾動(dòng)地表新增水土流失總量;i為預(yù)測(cè)單元;k為預(yù)測(cè)時(shí)段,1、2、3,指施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期;Fi為第i個(gè)預(yù)測(cè)單元的面積;Mik為擾動(dòng)后不同預(yù)測(cè)單元不同時(shí)段的土壤侵蝕模數(shù);△Mik為不同單元各時(shí)段新增土壤侵蝕模數(shù),只計(jì)正值,負(fù)值按0計(jì);Mi0為擾動(dòng)前不同預(yù)測(cè)單元土壤侵蝕模數(shù);Tik為預(yù)測(cè)時(shí)段。

通過(guò)預(yù)測(cè)成果,本工程建設(shè)可能產(chǎn)生的水土流失總量為922.92t,其中新增水土流失量為893.38t。因此本工程需對(duì)水土流失進(jìn)行防治,及時(shí)控制水土流失,保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境。

3 水土保持措施

3.1 防治區(qū)劃分

工程建設(shè)中必須要采取針對(duì)性的防治措施,否則將會(huì)造成不必要的損失。根據(jù)工程建設(shè)情況,本工程施工期劃分為堤防道路及橋涵工程區(qū)、淤泥固化場(chǎng)區(qū)等6個(gè)防治分區(qū),具體劃分情況詳見(jiàn)表3。

表3 水土流失防治分區(qū)表

3.2 水土流失防治措施

本項(xiàng)目各項(xiàng)措施主要目的是保障工程正常運(yùn)行和確保部分措施具有水土保持功能。對(duì)各防治分區(qū)內(nèi)可剝離表土區(qū)域進(jìn)行表土剝離,剝離后表土集中堆置,用于后期綠化覆土;施工期間對(duì)河道整治工程區(qū)護(hù)岸擋土墻施工時(shí)產(chǎn)生的裸露地表及松散土體采取覆蓋措施;在堤防道路及橋涵工程區(qū)施工圍擋內(nèi)側(cè)修建土質(zhì)排水溝,排水溝每隔一段距離及出水口位置布設(shè)土質(zhì)沉沙池;在淤泥固化場(chǎng)區(qū)施工出入口位置布設(shè)洗車(chē)臺(tái)及三級(jí)沉沙池,沿用地邊界線修建磚砌排水溝,并在出水口位置布設(shè)三級(jí)沉沙池;在施工營(yíng)地區(qū)沿用地邊界線修建磚砌排水溝,并在出水口位置布設(shè)三級(jí)沉沙池;在臨時(shí)堆土區(qū)堆土四周布設(shè)土袋攔擋,攔擋外側(cè)修建土質(zhì)排水溝及土質(zhì)沉沙池,堆土表面采取臨時(shí)覆蓋措施。施工結(jié)束后對(duì)淤泥固化場(chǎng)區(qū)等區(qū)域及時(shí)進(jìn)行撒播草籽綠化。本項(xiàng)目水土保持典型措施具體內(nèi)容如下:

1)臨時(shí)排水沉沙:在堤防道路一側(cè)修建梯形截面的土質(zhì)排水溝和沉沙池,兩側(cè)和底部采用水泥砂漿抹面。土質(zhì)沉沙池25座,池底寬0.70m、池底長(zhǎng)1.00m,池頂寬1.50m、池頂長(zhǎng)1.80m,池深0.80m;土質(zhì)排水溝共計(jì)布設(shè)2515m,底寬200mm、頂寬500mm、深度300mm。

2)臨時(shí)攔擋覆蓋:在施工過(guò)程中,為防止發(fā)生水土流失,對(duì)臨時(shí)堆土的邊坡坡腳處設(shè)置土袋擋墻,底寬1.05m,高0.6m,頂寬0.35m。袋裝土來(lái)自工程開(kāi)挖土方,施工結(jié)束后拆除就地回填[5]。對(duì)施工區(qū)域臨時(shí)堆土與裸露地表應(yīng)全面覆蓋,覆蓋材料建議選擇彩條布、土工布和土工膜。覆蓋材料鋪設(shè)搭接寬度≥20cm,并應(yīng)采用壓邊處理,可采用沙袋壓邊或竹簽、鋼筋等穿過(guò)覆蓋材料插入土中。覆蓋材料在覆蓋過(guò)程中出現(xiàn)破損、老化等現(xiàn)象時(shí)應(yīng)及時(shí)更換[5]。

3)表土剝離保護(hù):項(xiàng)目占地為耕地、林草地的,林草地表層土所含表土的腐質(zhì)較高,耕地土壤肥力較高,可用于后期綠化覆土[6]。為增加土壤墑值,項(xiàng)目回填時(shí)采用開(kāi)工前剝離的表土。

4)臨時(shí)占地撒播草籽綠化:對(duì)施工臨時(shí)道路區(qū)、淤泥固化場(chǎng)區(qū)、臨時(shí)堆土區(qū)和施工營(yíng)地區(qū)等工程臨時(shí)占地,施工結(jié)束后撒播草籽綠化,確保工程臨時(shí)占地范圍不留裸露地表。

3.3 水土保持監(jiān)測(cè)

本工程水土保持監(jiān)測(cè)采取調(diào)查監(jiān)測(cè)與定位觀測(cè)相結(jié)合的方法進(jìn)行[7]。在施工前通過(guò)調(diào)查監(jiān)測(cè)法監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀水土流失量,施工期通過(guò)沉沙池法監(jiān)測(cè)土壤流失量、通過(guò)調(diào)查監(jiān)測(cè)法監(jiān)測(cè)水土流失防治情況,試運(yùn)行期采用調(diào)查監(jiān)測(cè)法監(jiān)測(cè)綠化區(qū)域植被恢復(fù)情況。

施工期共布設(shè)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),即在淤泥固化場(chǎng)區(qū)洗車(chē)臺(tái)旁沉沙池位置布設(shè)1#監(jiān)測(cè)點(diǎn),在施工營(yíng)地區(qū)出水口沉沙池位置布設(shè)2#監(jiān)測(cè)點(diǎn),在4#臨時(shí)堆土區(qū)出水口沉沙池位置布設(shè)3#監(jiān)測(cè)點(diǎn),在堤防道路及橋涵工程區(qū)沉沙池位置布設(shè)4#監(jiān)測(cè)點(diǎn),在施工臨時(shí)道路區(qū)沉沙池位置布設(shè)5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)。具體布設(shè)見(jiàn)表5。

表5 水土保持監(jiān)測(cè)情況表表

4 水土流失防治效益分析

4.1 防治效果預(yù)測(cè)

通過(guò)實(shí)施上述方案,預(yù)計(jì)可以實(shí)現(xiàn):

1)水土流失治理度:項(xiàng)目建設(shè)造成的水土流失面積基本得到了治理,水土流失治理度99.64%,可達(dá)到防治目標(biāo)95%的要求。

2)土壤流失控制比:通過(guò)實(shí)施各項(xiàng)水土保持措施的落實(shí),項(xiàng)目區(qū)水土流失面積基本全部得到治理,通過(guò)分析計(jì)算,土壤侵蝕強(qiáng)度為500t/(km2·a),土壤流失控制比可達(dá)到防治目標(biāo)1.0的要求。

3)渣土防護(hù)率:施工過(guò)程有棄土16.47萬(wàn)m3(固化后淤泥量11.52萬(wàn)m3),均為河道清淤產(chǎn)生的淤泥,全部運(yùn)至廣濟(jì)河口處的交椅礁廢棄料填埋場(chǎng)綜合利用。通過(guò)對(duì)棄土采取臨時(shí)防護(hù)措施,實(shí)際可擋護(hù)棄土15.65萬(wàn)m3,渣土防護(hù)率可達(dá)95.02%,達(dá)到了95%的既定防治目標(biāo)。

4)表土保護(hù)率:本工程可剝離表土面積3.60hm2,剝離厚度0.20m,剝離表土0.72萬(wàn)m3,施工期設(shè)表土堆放區(qū)集中堆放,后續(xù)用作綠化覆土,無(wú)表土外棄。通過(guò)土袋攔擋、臨時(shí)覆蓋、排水、沉沙等措施的防護(hù),實(shí)際可保護(hù)表土量0.63萬(wàn)m3,表土保護(hù)率達(dá)到87.50%,達(dá)到了87%的既定防治目標(biāo)。

5)林草植被恢復(fù)率:項(xiàng)目區(qū)可恢復(fù)植被區(qū)域面積為2.68hm2,通過(guò)綠化工程的實(shí)施,至方案設(shè)計(jì)水平年,林草植被面積達(dá)到2.65hm2,可恢復(fù)林草植被面積基本全部恢復(fù),林草植被恢復(fù)率為98.88%,可達(dá)到防治目標(biāo)95%的要求。

4.2 效益分析

本方案實(shí)施后,水土流失治理達(dá)標(biāo)面積8.31hm2,水土流失治理度達(dá)到99.64%,土壤流失控制比達(dá)到1.0,渣土防護(hù)率達(dá)到95.02%,表土保護(hù)率達(dá)到87.50%,林草植被恢復(fù)率達(dá)到98.88%,林草覆蓋率為31.77%,水土流失六項(xiàng)防治指標(biāo)全部可以達(dá)標(biāo)。

本工程建設(shè)過(guò)程中可能造成的水土流失量為922.92t,建設(shè)過(guò)程中實(shí)施本方案水土保持措施后,估算水土流失量為221.42t,可減少水土流失量701.50t。項(xiàng)目建設(shè)造成的水土資源損壞得到基本治理,水土流失得到控制,有效地保護(hù)、恢復(fù)和改善項(xiàng)目區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境[8]。

5 結(jié) 論

文章以東引運(yùn)河廣濟(jì)涌整治工程為背景,研究新建工程引起的水土流失情況,從水土流失分析與預(yù)測(cè)、水土保持措施體系以及水土防治效益評(píng)價(jià)多方面進(jìn)行分析論證,結(jié)果顯示:

1)本工程建設(shè)可能產(chǎn)生的水土流失總量為922.92t,其中新增水土流失量為893.38t。

2)方案實(shí)施后,水土流失治理達(dá)標(biāo)面積8.31hm2,水土流失六項(xiàng)防治指標(biāo)全部可以達(dá)標(biāo)。

通過(guò)水土流失綜合治理,使項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的原有水土流失得到基本治理,新增水土流失得到有效控制,生態(tài)環(huán)境得到最大限度的保護(hù),為類似項(xiàng)目提供一定的參考意義。為確保水土保持措施持續(xù)發(fā)揮作用,工程施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)水土保持監(jiān)測(cè),督促建設(shè)單位和施工單位按水土保持方案批復(fù)及要求做好水土流失防治工作[9]。