河道整治工程水土流失預(yù)測和防治研究

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)項目的施工過程中,水土保持是不可或缺的環(huán)節(jié),在項目周邊生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面有重要意義[1]。科學(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)項目的水土流失情況,分析成因及危害,對預(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》,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:降雨會對地表造成一定的擾動,特別是當(dāng)雨水匯集成徑流后,會加強對地表的沖刷和擾動。同時徑流還會作為介質(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,工程行為的擾動可能會暫時改變地形地貌?？赡茉诮涤赀^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)過程中不可避免的會進(jìn)行開挖作業(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: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間進(jìn)行作業(yè),可能會加劇水土流失現(xiàn)象,甚至嚴(yán)重破壞生態(tài)結(jié)構(gòu)。如在暴雨來臨前進(jìn)行開挖作業(yè),且未及時采取覆蓋、硬化等措施,將加劇水土流失。

1.3 水土流失危害分析

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

1)影響工程施工:降雨過程中可能將建設(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,晴天時施工時,施工活動引起的揚塵會影響周邊環(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)域為耕地、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。項目施工線路較長,擾動面積較大,開挖土方較為分散,施工過程中若不做好臨時攔擋、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)影響土方土運輸?shù)缆?棄方運輸過程中散溢到運輸?shù)缆飞?晴天可能會產(chǎn)生揚塵,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

2.1 預(yù)測單元

本工程水土流失預(yù)測單元與防治分區(qū)劃分一致,詳見表2。

表2 水土流失預(yù)測范圍表

2.2 土壤流失預(yù)測

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

土壤流失量可按下式計算:

(1)

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

通過預(yù)測成果,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。因此本工程需對水土流失進(jìn)行防治,及時控制水土流失,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)中必須要采取針對性的防治措施,否則將會造成不必要的損失。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)、淤泥固化場區(qū)等6個防治分區(qū),具體劃分情況詳見表3。

表3 水土流失防治分區(qū)表

3.2 水土流失防治措施

本項目各項措施主要目的是保障工程正常運行和確保部分措施具有水土保持功能。對各防治分區(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;施工期間對河道整治工程區(qū)護(hù)岸擋土墻施工時產(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;在淤泥固化場區(qū)施工出入口位置布設(shè)洗車臺及三級沉沙池,沿用地邊界線修建磚砌排水溝,并在出水口位置布設(shè)三級沉沙池;在施工營地區(qū)沿用地邊界線修建磚砌排水溝,并在出水口位置布設(shè)三級沉沙池;在臨時堆土區(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,堆土表面采取臨時覆蓋措施。施工結(jié)束后對淤泥固化場區(qū)等區(qū)域及時進(jìn)行撒播草籽綠化。本項目水土保持典型措施具體內(nèi)容如下:

1)臨時排水沉沙: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1.00m,池頂寬1.50m、池頂長1.80m,池深0.80m;土質(zhì)排水溝共計布設(shè)2515m,底寬200mm、頂寬500mm、深度300mm。

2)臨時攔擋覆蓋:在施工過程中,為防止發(fā)生水土流失,對臨時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。袋裝土來自工程開挖土方,施工結(jié)束后拆除就地回填[5]。對施工區(qū)域臨時堆土與裸露地表應(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、鋼筋等穿過覆蓋材料插入土中。覆蓋材料在覆蓋過程中出現(xiàn)破損、老化等現(xiàn)象時應(yīng)及時更換[5]。

3)表土剝離保護(hù):項目占地為耕地、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,項目回填時采用開工前剝離的表土。

4)臨時占地撒播草籽綠化:對施工臨時道路區(qū)、淤泥固化場區(qū)、臨時堆土區(qū)和施工營地區(qū)等工程臨時占地,施工結(jié)束后撒播草籽綠化,確保工程臨時占地范圍不留裸露地表。

3.3 水土保持監(jiān)測

本工程水土保持監(jiān)測采取調(diào)查監(jiān)測與定位觀測相結(jié)合的方法進(jìn)行[7]。在施工前通過調(diào)查監(jiān)測法監(jiān)測現(xiàn)狀水土流失量,施工期通過沉沙池法監(jiān)測土壤流失量、通過調(diào)查監(jiān)測法監(jiān)測水土流失防治情況,試運行期采用調(diào)查監(jiān)測法監(jiān)測綠化區(qū)域植被恢復(fù)情況。

施工期共布設(shè)5個監(jiān)測點,即在淤泥固化場區(qū)洗車臺旁沉沙池位置布設(shè)1#監(jiān)測點,在施工營地區(qū)出水口沉沙池位置布設(shè)2#監(jiān)測點,在4#臨時堆土區(qū)出水口沉沙池位置布設(shè)3#監(jiān)測點,在堤防道路及橋涵工程區(qū)沉沙池位置布設(shè)4#監(jiān)測點,在施工臨時道路區(qū)沉沙池位置布設(shè)5#監(jiān)測點。具體布設(shè)見表5。

表5 水土保持監(jiān)測情況表表

4 水土流失防治效益分析

4.1 防治效果預(yù)測

通過實施上述方案,預(yù)計可以實現(xiàn):

1)水土流失治理度:項目建設(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:通過實施各項水土保持措施的落實,項目區(qū)水土流失面積基本全部得到治理,通過分析計算,土壤侵蝕強度為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:施工過程有棄土16.47萬m3(固化后淤泥量11.52萬m3),均為河道清淤產(chǎn)生的淤泥,全部運至廣濟(jì)河口處的交椅礁廢棄料填埋場綜合利用。通過對棄土采取臨時防護(hù)措施,實際可擋護(hù)棄土15.65萬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,無表土外棄。通過土袋攔擋、臨時覆蓋、排水、沉沙等措施的防護(hù),實際可保護(hù)表土量0.63萬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:項目區(qū)可恢復(fù)植被區(qū)域面積為2.68hm2,通過綠化工程的實施,至方案設(shè)計水平年,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%,水土流失六項防治指標(biāo)全部可以達(dá)標(biāo)。

本工程建設(shè)過程中可能造成的水土流失量為922.92t,建設(shè)過程中實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)和改善項目區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境[8]。

5 結(jié) 論

文章以東引運河廣濟(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、水土保持措施體系以及水土防治效益評價多方面進(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)方案實施后,水土流失治理達(dá)標(biāo)面積8.31hm2,水土流失六項防治指標(biāo)全部可以達(dá)標(biāo)。

通過水土流失綜合治理,使項目建設(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,工程施工過程中應(yīng)加強水土保持監(jiān)測,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]。