長(zhǎng)距離線性工程水土流失治理技術(shù)與效果分析

［關(guān)鍵詞］ 治理技術(shù)；治理效果；水土流失；公路工程；線性工程；G235線

［摘" 要］ G235線尤溪西城至新陽(yáng)（大田界）段公路工程線路全長(zhǎng)38.388 km，開(kāi)挖范圍廣，水土流失治理難度較大。工程建設(shè)期水土流失總量51 410.76 t，其中施工期51 082.00 t，占總量的99.36%；施工期主體工程區(qū)水土流失量19 432.94 t，占施工期總量的38.04%，棄渣場(chǎng)區(qū)水土流失量28 405.05 t，占55.61%。施工期為工程水土流失重點(diǎn)防治時(shí)段，主體工程區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū)為工程水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，同時(shí)做好表土防護(hù)也是工程水土流失防治重點(diǎn)。應(yīng)結(jié)合各防治區(qū)地理?xiàng)l件、水土流失現(xiàn)狀及工程建設(shè)特點(diǎn)，合理配置水土保持措施。項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，工程所采用的水土保持措施實(shí)施后效果明顯，達(dá)到了防治水土流失與恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的目的，降低了工程建設(shè)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響。

［中圖分類號(hào)］ S157.2" ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ B" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.11.009

［引用格式］ 余芳.長(zhǎng)距離線性工程水土流失治理技術(shù)與效果分析：以G235線尤溪西城至新陽(yáng)段公路工程為例［J］.中國(guó)水土保持，2024（11）：41-44.

G235線尤溪西城至新陽(yáng)（大田界）段公路工程為新建國(guó)道二級(jí)公路項(xiàng)目，由福建省三明市尤溪縣西城鎮(zhèn)至新陽(yáng)鎮(zhèn)，線路全長(zhǎng)38.388 km，設(shè)計(jì)時(shí)速40 km/h。項(xiàng)目占地面積147.95 hm2，其中永久占地面積108.45 hm2、臨時(shí)占地面積39.50 hm2。工程設(shè)計(jì)路基寬10 m，其中設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)車道2道共寬7 m，兩側(cè)硬路肩各寬0.75 m、土路肩各寬0.75 m。工程總挖方852.74萬(wàn)m3，其中路基工程挖方約825.12萬(wàn)m3，路基排水及防護(hù)工程挖方約27.62萬(wàn)m3。工程全線設(shè)置4處棄渣場(chǎng)，主要用于堆放棄土、棄石、建筑垃圾及不良換填棄土等，共設(shè)計(jì)占地面積7.44 hm2，總堆渣量51.19萬(wàn)m3。項(xiàng)目于2020年12月開(kāi)工，2023年7月全線貫通。

1" 項(xiàng)目區(qū)概況

工程沿線地形由剝蝕丘陵坡地、沖洪積河谷、沖洪積溝谷、山間盆地等組成，全線走向?yàn)闁|北至西南向，地勢(shì)總體為東北低、西南高。工程第一段線路沿尤溪河谷兩岸展布，第二段線路沿剝蝕丘陵、山間盆地、溝谷、河谷及低山丘陵展布，終點(diǎn)位于文江溪河谷。項(xiàng)目區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫19.2 ℃，年均無(wú)霜期山區(qū)226 d、河谷低地296 d，年均降水量1 602 mm，降水集中于4—6月，7—9月多雷陣雨。項(xiàng)目區(qū)占地類型主要為耕地、林地、園地等，土壤以紅壤為主；植被為亞熱帶常綠闊葉林，現(xiàn)狀植被分布有馬尾松、杉樹、毛竹、蘆柑及少量灌木，森林覆蓋率達(dá)76.94%。工程沿線一般路基段工程地質(zhì)條件總體較好，不存在規(guī)模較大或危害線路穩(wěn)定的不良地質(zhì)現(xiàn)象；道路建設(shè)場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度6度，以Ⅱ類場(chǎng)地為主。經(jīng)實(shí)地調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)以水力、重力侵蝕為主，原地貌土壤侵蝕模數(shù)350 t/（km2·a），侵蝕強(qiáng)度為微度；水土流失面積9.47 hm2，占項(xiàng)目占地面積的6.40%，其中輕度侵蝕面積8.27 hm2，占水土流失總面積的87.33%。

2" 水土流失量預(yù)測(cè)

2.1" 水土流失產(chǎn)生原因

工程建設(shè)過(guò)程中主要由侵蝕外營(yíng)力和工程施工作用造成水土流失。侵蝕外營(yíng)力包括降水、重力、風(fēng)力等自然因素，是造成水土流失的主要因素；工程施工打破了原有侵蝕外營(yíng)力與土壤抗蝕力之間的自然相對(duì)平衡，進(jìn)而加劇了水土流失的發(fā)展［1-2］。項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中水土流失特點(diǎn)為：①水土流失以面蝕和溝蝕為主，并伴有重力侵蝕，重力侵蝕主要表現(xiàn)為崩塌等；②擾動(dòng)地表區(qū)域相對(duì)集中，且呈線狀分布；③施工期沿線開(kāi)挖范圍廣、裸露面積大，在雨季極易形成水土流失，施工期結(jié)束后采取了相應(yīng)的硬化、綠化措施，水土流失相對(duì)減弱；④臨時(shí)堆土形成的堆積體結(jié)構(gòu)松散，在侵蝕外營(yíng)力的作用下極易產(chǎn)生水土流失。

2.2" 預(yù)測(cè)模型

項(xiàng)目建設(shè)期（包括施工期、自然恢復(fù)期）土壤流失量和新增土壤流失量計(jì)算采用的公式［3］分別為

W=∑ni=1∑2k=1Fi·Mik·Tik（1）

ΔW=∑ni=1∑2k=1Fi·ΔMik·Tik（2）

式中：W為土壤流失量，單位t；i為預(yù)測(cè)單元，i=1，2，…，n；k為預(yù)測(cè)時(shí)段，k=1，2，其中1為施工期（包括施工準(zhǔn)備期），2為自然恢復(fù)期；Fi為第i個(gè)預(yù)測(cè)單元的面積，單位km2；Mik為第i個(gè)預(yù)測(cè)單元第k時(shí)段的土壤侵蝕模數(shù)，單位t/（km2·a）；Tik為預(yù)測(cè)時(shí)段（擾動(dòng)時(shí)段），單位a；ΔW為新增土壤流失量，單位t；ΔMik為第i個(gè)預(yù)測(cè)單元第k時(shí)段新增土壤侵蝕模數(shù)，單位t/（km2·a）。

2.3" 預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地理?xiàng)l件、水土流失現(xiàn)狀及工程建設(shè)特點(diǎn)，將項(xiàng)目區(qū)劃分為主體工程區(qū)、施工場(chǎng)地區(qū)、施工便道區(qū)、表土堆置場(chǎng)區(qū)、臨時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū)6個(gè)水土流失防治區(qū)，其中主體工程區(qū)又分為道路工程區(qū)、橋涵工程區(qū)、隧道工程區(qū)、邊坡防護(hù)區(qū)。預(yù)測(cè)時(shí)，各防治區(qū)背景水土流失量均按照各區(qū)原地貌土壤侵蝕模數(shù)進(jìn)行測(cè)算；施工期水土流失量道路工程區(qū)、邊坡防護(hù)區(qū)、隧道工程區(qū)、施工便道區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū)按照上方有來(lái)水工程開(kāi)挖面進(jìn)行測(cè)算，橋涵工程區(qū)、施工場(chǎng)地區(qū)按照上方無(wú)來(lái)水工程開(kāi)挖面進(jìn)行測(cè)算，臨時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)區(qū)、表土堆置場(chǎng)區(qū)按照上方無(wú)來(lái)水工程堆積體進(jìn)行測(cè)算；自然恢復(fù)期各防治區(qū)水土流失量均按照上方無(wú)來(lái)水工程開(kāi)挖面進(jìn)行測(cè)算。預(yù)測(cè)時(shí)段為建設(shè)期加2 a自然恢復(fù)期。

經(jīng)測(cè)算，

余芳：長(zhǎng)距離線性工程水土流失治理技術(shù)與效果分析

整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)期產(chǎn)生的水土流失總量為51 410.76 t，其中：施工期為51 082.00 t，占總量的99.36%；自然恢復(fù)期為328.76 t，僅占0.64%。施工期各防治區(qū)中主體工程區(qū)水土流失量為19 432.94 t，占施工期總量的38.04%；棄渣場(chǎng)區(qū)水土流失量為28 405.05 t，占55.61%；其余區(qū)域水土流失量為3 244.01 t，僅占6.35%（見(jiàn)表1）。由此可見(jiàn)，施工期為工程水土流失重點(diǎn)防治時(shí)段，主體工程區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū)為工程水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，同時(shí)做好表土防護(hù)也是工程水土流失防治重點(diǎn)。

3" 水土保持措施配置

各水土流失防治區(qū)施工擾動(dòng)時(shí)若不配置合理的水土保持措施，不僅會(huì)產(chǎn)生大量的水土流失，而且會(huì)對(duì)周邊環(huán)境及工程本身造成較大的影響。

3.1" 主體工程區(qū)

該區(qū)水土流失防治重點(diǎn)為表土剝離與保護(hù)，布設(shè)完善的臨時(shí)、永久排水體系，邊坡綠化等。

1）工程措施。對(duì)主體工程區(qū)占地類型為耕地、園地、林地的區(qū)域進(jìn)行表土剝離，剝離厚度為10～30 cm，并將剝離的表土就近堆放。施工結(jié)束后對(duì)道路兩側(cè)裸露土地進(jìn)行平整、翻地、碎土、施肥等［4］，而后回覆表土、綠化。根據(jù)二級(jí)水土流失防治分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置截排水工程，路基工程排水溝根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形布設(shè)成矩形或梯形斷面，并根據(jù)地形地質(zhì)條件采取漿砌或混凝土邊溝；隧洞工程在隧洞口上邊坡外側(cè)布設(shè)截水溝，以避免雨水對(duì)洞口的沖刷，在隧洞下方兩側(cè)布設(shè)排水溝，并與路基排水溝相接；在截排水溝沿途及出口處布設(shè)沉沙池，以阻滯泥沙。

2）植物措施。在路基工程、隧洞工程挖填方邊坡根據(jù)邊坡坡率及地質(zhì)條件，分別采用拱形骨架植草、TBS（Thick-layer Base Material Spraying）噴播植草、液壓噴播植草、撒播植草等綠化防護(hù)措施。在道路不同位置分別選種夾竹桃、紅葉石楠、杜鵑等灌木綠化，株行距1 m×1 m；在石質(zhì)邊坡坡腳、隧洞口、橋梁下種植爬山虎、葛藤等攀緣植物綠化，株行距0.5 m×0.5 m；在噴錨支護(hù)邊坡、預(yù)應(yīng)力錨桿框架等純工程邊坡坡腳及坡頂處補(bǔ)栽爬山虎、三角梅、風(fēng)車茉莉等攀緣植物綠化。

3）臨時(shí)措施。主體工程區(qū)臨時(shí)措施主要包括簡(jiǎn)易沉沙池、土工袋擋墻、泥漿沉淀池、淤泥晾曬池等。簡(jiǎn)易沉沙池采用梯形斷面；土工袋擋墻主要在路基挖填方邊坡施工過(guò)程中放置于坡腳處充當(dāng)臨時(shí)擋墻；泥漿沉淀池、淤泥晾曬池等措施的實(shí)施主要是線性工程施工線路長(zhǎng)，沿途地形復(fù)雜，途經(jīng)河流、水塘等區(qū)域時(shí)會(huì)產(chǎn)生淤泥或泥漿，淤泥或泥漿經(jīng)沉淀池沉淀、晾曬池晾曬后形成干淤泥，方便運(yùn)輸處理。

3.2" 棄渣場(chǎng)區(qū)

根據(jù)工程需求，共布設(shè)4處棄渣場(chǎng)，其水土保持措施為：

1）工程措施。為保證棄渣場(chǎng)安全，堆渣邊坡坡比設(shè)置為1∶2，堆渣高0.82～9.05 m，在棄渣場(chǎng)的下坡側(cè)設(shè)置重力式擋渣墻攔擋。棄渣場(chǎng)作業(yè)時(shí)應(yīng)對(duì)場(chǎng)內(nèi)表土進(jìn)行剝離，施工結(jié)束后進(jìn)行覆土、整地、復(fù)耕。堆渣前在匯水面積較大的棄渣場(chǎng)底部布設(shè)斷面0.6 m×0.6 m的排水盲溝，采用DN200雙壁打孔波紋管排水，管道周邊用碎石、粗砂填滿，外部用密目網(wǎng)包裹；堆渣后在棄渣場(chǎng)邊坡上方修筑底寬0.6 m、溝深0.8 m、邊坡坡比1∶1的梯形斷面截水溝，棄渣場(chǎng)周邊及平臺(tái)內(nèi)側(cè)布設(shè)漿砌石排水溝，并在截排水溝出口處設(shè)置矩形斷面漿砌沉沙池。

2）植物措施。施工結(jié)束后，采取液壓噴播植草及栽植灌木的方式恢復(fù)植被。液壓噴播植草時(shí)可選用狗牙根和百喜草混播；灌木選用紅花檵木、紅葉石楠、杜鵑、蘇鐵等，栽植株行距1 m×1 m。

3）臨時(shí)措施。堆渣期間，對(duì)堆土表面采用密目網(wǎng)臨時(shí)苫蓋，以避免雨水沖刷，減少水土流失；綠化后在植被生長(zhǎng)好前，采用密目網(wǎng)進(jìn)行臨時(shí)苫蓋，以增加植被的存活率。

3.3" 表土堆置場(chǎng)區(qū)

該場(chǎng)區(qū)主要用以堆放工程后期綠化覆土。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，工程共布設(shè)11處表土堆置場(chǎng)，堆土量16.28萬(wàn)m3，占地類型以耕地、園地、其他土地為主。

1）工程措施。該區(qū)僅堆放表土，因區(qū)內(nèi)不存在土石方的開(kāi)挖擾動(dòng)，故無(wú)須剝離表土，施工結(jié)束后直接進(jìn)行土地整治，恢復(fù)原土地利用。工程共計(jì)整治土地5.31 hm2，其中耕地1.58 hm2，施工結(jié)束后恢復(fù)原有耕地利用。

2）植物措施。施工結(jié)束后對(duì)場(chǎng)地采取喬灌草結(jié)合方式恢復(fù)植被。喬木選用香樟、桂花、臺(tái)灣相思、紅楓、銀杏、水杉、馬尾松等，栽植株行距4 m×4 m；灌木選用夾竹桃、紅花檵木、紅葉石楠、杜鵑、蘇鐵等，栽植株行距1 m×1 m；在樹下撒播狗牙根和百喜草混合草籽，撒播密度80 kg/hm2。

3）臨時(shí)措施。該區(qū)堆土高為3.35～3.80 m，為減少表土的流失，同時(shí)考慮到堆土?xí)r間較長(zhǎng)，在土堆周邊采用梯形斷面土工袋擋墻攔擋，在場(chǎng)地周邊布設(shè)臨時(shí)排水溝5 860 m，并在其出口處布設(shè)梯形斷面簡(jiǎn)易沉沙池。

3.4" 臨時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)區(qū)

本工程臨時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)區(qū)占地面積13.10 hm2，主要采取的水土保持措施為：

1）工程措施。施工前剝離表土，施工結(jié)束后回填表土、整治土地，共計(jì)回填表土3.93萬(wàn)m3，整治土地13.10 hm2。

2）植物措施。施工結(jié)束后對(duì)場(chǎng)地采取喬灌草結(jié)合方式恢復(fù)植被，喬灌草種的選用、喬灌栽植株行距、草種撒播密度同表土堆置場(chǎng)區(qū)。

3.5" 施工場(chǎng)地區(qū)和施工便道區(qū)

根據(jù)工程需求，共設(shè)置施工場(chǎng)地區(qū)5處，占地面積2.72 hm2，現(xiàn)狀土地利用類型以耕地、園地為主；工程設(shè)計(jì)的施工便道路面寬4.5 m，采用泥結(jié)石路面，施工便道區(qū)占地面積為10.93 hm2。兩區(qū)均無(wú)大的開(kāi)挖擾動(dòng)活動(dòng)，水土流失量小。在施工前剝離表土，并集中堆存、苫蓋；施工結(jié)束后覆土、整地，恢復(fù)原土地利用；需恢復(fù)植被的區(qū)域，采取喬灌草結(jié)合方式，喬灌草種的選用、喬灌栽植株行距、草種撒播密度同表土堆置場(chǎng)區(qū)。

4" 治理效果

工程水土保持監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括擾動(dòng)土地情況、水土流失情況、水土保持措施等，按照不同地貌類型區(qū)選取具有代表性的施工區(qū)域布設(shè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)，共布設(shè)23個(gè)，其中主體工程區(qū)7個(gè)、施工場(chǎng)地區(qū)3個(gè)、施工便道區(qū)3個(gè)、表土堆置場(chǎng)區(qū)3個(gè)、臨時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)區(qū)3個(gè)、棄渣場(chǎng)區(qū)4個(gè)。

將水土流失重點(diǎn)防治區(qū)主體工程區(qū)監(jiān)測(cè)結(jié)果匯總，其結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，水土流失主要發(fā)生在施工期，恢復(fù)期也存在一定的水土流失，在工程建設(shè)期主體工程區(qū)共產(chǎn)生水土流失16 064.62 t，占預(yù)測(cè)值的81.53%。在施工期，水土流失量先隨時(shí)間增加而增加，至第3季度達(dá)到峰值，峰值為3 386.47 t，其原因?yàn)楣こ探ㄔO(shè)初期場(chǎng)地設(shè)置、機(jī)械進(jìn)場(chǎng)、邊坡開(kāi)挖及路基施

工等導(dǎo)致裸露地表面積大，易產(chǎn)生水土流失；恢復(fù)期水土流失主要發(fā)生在植被恢復(fù)初期，隨著植物措施逐漸發(fā)揮作用，水土流失季度增量逐漸減小。由此可見(jiàn)，工程所采取的水土保持措施實(shí)施后效果明顯。

5" 結(jié)束語(yǔ)

公路工程是長(zhǎng)距離線性工程中的典型類型，其工程跨度大、地形復(fù)雜、開(kāi)挖量大、棄渣分散，水土流失防治一直是工程面臨的難題。在G235線尤溪西城至新陽(yáng)段公路工程主體工程設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合工程特點(diǎn)，因地制宜制定了相應(yīng)的水土保持措施，以控制人為水土流失。水土保持監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，工程所采用的水土保持措施實(shí)施后效果明顯，達(dá)到了防治水土流失與恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的目的，降低了工程建設(shè)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響。

［參考文獻(xiàn)］

［1］ 鄒龍宇，王農(nóng).南方丘陵區(qū)高速公路水土保持綜合效益評(píng)價(jià)研究［J］.中國(guó)水土保持，2024（1）：40-43.

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［4］ 韓進(jìn)亮，王相龍.臨臨高速公路項(xiàng)目水土保持技術(shù)措施探究［J］.交通節(jié)能與環(huán)保，2023，19（增刊1）：42-45.

收稿日期： 2024-04-16

第一作者： 余芳（1990—），女，福建建甌人，工程師，學(xué)士，主要從事水土保持相關(guān)工作。

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（責(zé)任編輯" 張緒蘭）