高速公路水土保持分析——以忻保高速保德連接線項目為例

李彥軍

(太原市水土保持科學研究所，山西太原030025)

高速公路水土保持分析
——以忻保高速保德連接線項目為例

李彥軍

(太原市水土保持科學研究所，山西太原030025)

高速公路的建設過程中，道路的施工對沿線原有植被和局部土壤結構造成了破壞，加劇了沿線的水土流失，尋求公路建設與生態環境的協調發展已成為項目建設水土保持領域亟待解決的課題。文章首先對國內高速公路水土保持的現狀做了簡要分析，然后從水土流失、水土保持現狀、水土保持分析與評價等幾個方面入手對忻保高速保德連接線項目的水土保持實踐做了簡要介紹。

水土流失;高速公路;忻保高速;水土保持;評價分析

0 引言

土壤和水分是人類賴以生存的基本條件。由于不利的自然因素和人類不合理的經濟活動，造成地面的水和土離開原來的位置，流失到較低的地方，再經過坡面、溝壑，匯集到江河河道內去，這種現象稱為水土流失。水土流失是不利的自然條件與人類不合理的經濟活動互相交織作用產生的。不利的自然條件主要是:地面坡度陡峭、土體的性質松軟易蝕、高強度暴雨、地面沒有林草等植被覆蓋;人類不合理的經濟活動諸如:毀林毀草、陡坡開荒、草原上過度放牧、開礦、修路等生產建設破壞地表植被后不及時恢復，隨意傾倒廢土棄石等。

水土流失可分為水力侵蝕、重力侵蝕和風力侵蝕三種類型。水力侵蝕分布最廣泛，在山區、丘陵區和一切有坡度的地面，暴雨時都會產生水力侵蝕。它的特點是以地面的水為動力沖走土壤。重力侵蝕主要分布在山區、丘陵區的溝壑和陡坡上，在陡坡和溝的兩岸溝壁，其中一部分下部被水流淘空，由于土壤及其成土母質自身的重力作用，不能繼續保留在原來的位置，分散或成片塌落。風力侵蝕主要分布在我國西北、華北和東北的沙漠、沙地和丘陵蓋沙地區，還有東南沿海沙地等，它的特點是由于風力揚起沙粒，離開原來的位置，隨風飄浮到另外的地方降落。

1 我國高速公路水土保持現狀

高速公路是指經國家公路主管部門驗收認定，符合高速公路工程技術標準，并設置完善的交通安全設施和服務設施，專供機動車高速行駛的公路。高速公路的社會效益和經濟效益是巨大的，但是從生態環境的角度來看，高速公路建設對生態環境造成的影響毋庸置疑。高速公路占用濕地、基本農田;影響公路沿線湖泊、飲用水源地水質;還形成了對原有生態功能區的直接切割和分離，直接改變了原生生態環境，分割了生物生存空間，阻礙了動物的遷徒、植物生態系統的發展。水土保持是對自然因素和人為活動造成水土流失所采取的預防和治理措施。各項措施的基本原理是:減少坡面徑流量，減緩徑流速度，提高土壤吸水能力和坡面抗沖能力，并盡可能抬高侵蝕基準面。在采取防治措施時，應從地表徑流形成地段開始，沿徑流運動路線，步步設防治理，實行預防和治理相結合，以預防為主;治坡與治溝相結合，以治坡為主;工程措施與生物措施相結合，以生物措施為主。只有采取各種措施綜合治理和集中治理，持續治理，才能奏效。

當前，我國公路建設項目水土流失現象非常嚴重，對于水土保持工作不夠重視，尤其是山區和縣以下級別的公路建設問題尤為突出。很多的山區公路，山高坡陡，公路開挖的土石方幾乎全部都是直接推到坡下，不采取任何防護措施，形成一條條“壯觀”的泥流，讓人觸目驚心。種種現狀和問題表明，公路建設中生態保護和水土保持刻不容緩。

2 忻保高速保德連接線工程水土保持概況

2.1 項目概況

忻保高速保德連接線工程起于保德縣馬家灘黃河1號橋，沿黃河岸邊一路向西，下穿黃河2號橋，神朔鐵路橋，過王家灘、張家疙坨、李賢楞、林家溝、李家峁至故城山下黃河岸邊，線路全長10.619 km，雙向四車道，設計速度為80 km/h，路基寬度為24.5 m，中間帶寬 3.0 m(中央分隔帶 2.0 m，左側路緣帶寬2×0.5 m)，起點至林家溝(K0+000～K5+000)段路基兩側設10 m寬綠化帶。項目主要沿黃河岸邊展布，項目區土壤主要有黃土質灰褐土、耕種黃土質灰褐土、紅土質灰褐土等，土壤貧瘠，易遭水蝕風蝕。項目區的植被屬山地干草原類，主要植被類型有干草原和落葉闊葉灌叢兩種，林草植被覆蓋度16%。

項目由線路工程、施工生產區、施工便道以及取土場等組成。施工生產區包括2個拌合廠(1個基層混合料拌合廠、1個瀝青混合料拌合廠)。不設施工生活區。施工便道均在現有的鄉村道路的基礎上拓寬，道路路基寬6 m，砂礫石路面。工程沿線土料豐富，結合對外交通條件選取3處取土場。

本工程總征占地面積為51.57 hm2，其中永久占地面積40.97 hm2，臨時占地面積 10.60 hm2，占地類型為水澆地、荒草地、宅基地及原有道路。工程開挖回填總量為1 356 295.7 m3，其中挖方總量 259 974.3 m3，填方總量 1 096 321.4 m3，借方636 347.1 m3，無棄方。

2.2 項目區水土流失和保持現狀

根據全國第三次土壤侵蝕遙感調查，項目區侵蝕強度以中度和強度水力侵蝕為主，土壤侵蝕模數為3 000～5 000 t/km2·a，侵蝕類型多以片蝕、面蝕、溝蝕為主，自然生態環境比較脆弱，抗人類活動干擾能力較差。項目區屬于水土流失重點監督區——豫陜晉接壤有色金屬開發監督區，項目區土壤侵蝕模數容許值為1 000 t/km2·a。

當地水土流失防治經驗:①以基本農田為中心，大力修建梯田，控制坡耕地的水土流失，解決當地農民的吃飯問題;②在溝道建設淤地壩工程，蓄水、滯洪、攔泥、淤地，解決人畜飲水困難，增加壩地高標準農田;③大力營造經濟林，如紅棗、海紅等，調整產業結構，增加農民收入;④溝坡營造山楊、刺槐等防護林，配之魚鱗坑、水平階等整地方式，控制坡面水土流失。

同類工程水土保持可采取的工程措施:填方邊坡防護包括拱形骨架邊坡防護、植草防護、對路堤坡角延伸較遠(或落空)及侵占河道、建筑物的路段，設置路肩式或路堤式擋土墻，材料均采用漿砌石。公路排水根據地形設置不同的排水方式，包括排水溝、邊溝、截水溝、急流槽、盲溝等，材料均采用漿砌石。植物措施應嚴格遵循“地域性、生態性、景觀性相協調和效益優先”的原則，樹立“生態補償”觀念，科學規劃，因地制宜，突出優勢，創造特色，高品位設計，大跨度布局，全方位開發，通過對立交區、中央分隔帶、路基邊坡的綠化和景觀再造，實現喬、灌、草、花、果合理布局，帶、網、片、點、景相互配套、層次分明、內容豐富、景隨路移、環境優美、風格各異的綠化格局。

2.3 主體方案的合理性

從工程占地來講，本工程總占地面積為51.57 hm2，其中永久占地為40.97 hm2，臨時占地為10.60 hm2，占地類型有水澆地、荒草地、宅基地以及原有道路。雖然工程占用水澆地比例較大，達到57.45%，但工程線路是在原有公路路基基礎上拓寬改造的，從而使工程對地表的擾動盡量減少。在臨時占地中，以荒草地為主;從水土保持角度分析，工程少占土地、臨時占地盡量選擇荒草地，將減少建設項目的擾動面積，減少對植被的破壞，減少人為的水土流失，易于采取恢復措施;從土石方平衡來講，本工程在原有路基基礎上加高、拓寬，沿線挖方量較小，全部回填路基。不足土、石料沿線就近取材，同時改造利用現有鄉村道路，減少運輸距離，符合水土保持要求;從施工工藝來講，工程施工主要包括路基工程、橋涵工程、路線交叉工程以及取土場等開挖、填筑、場地平整等。主體工程選用的均為比較成熟的施工工藝，施工臨時占地在施工后復耕或恢復植被。通過合理安排施工進度與時序，縮小裸露面積和減少裸露時間，減少施工過程中因降水可能產生的水土流失。建筑材料隨用隨運，水泥、石灰等要利用倉庫或專門堆放場集中儲存和堆放。采用分段施工，及時清理施工現場，完成一處及時清理一處。與水土保持相關的施工工藝主要為土建工程，應通過合理安排工序，使得施工工藝滿足水保要求。

2.4 主體工程設計的水土保持分析與評價

為保障公路安全運行和滿足水保要求，主體設計部分措施發揮著一定的水土保持功能。對于界定為水土保持工程的措施納入水土流失防治措施體系，不足之處應進行補充設計。

2.4.1 線路工程

納入水保方案的措施:①路面排水:挖方路段及填方高度小于60 cm的路段設置與路線縱坡一致并不小于3‰的邊溝，邊溝斷面60 cm×60 cm矩形斷面，用厚30 cm的漿砌片石加固;②綠化美化:起點至林家溝(K0+000～K5+000)段路基兩側設10 m寬綠化帶;③植物護坡:坡面采用拱型骨架植草防護。工程新增占用耕地，為有效利用表土資源，施工前應剝離表土。剝離的表土應集中堆放，加強臨時防護，施工后期覆蓋于路基邊坡，以利于植被恢復。應補充表土剝離及其臨時防護措施。

2.4.2 施工生產區

主體工程提出了施工生產區的占地面積、占地類型，未考慮施工結束后的場地整治措施，不符合水土保持要求，在施工結束后應采取土地平整及恢復植被措施。同時考慮場地臨時排水措施。

2.4.3 施工便道

本項目施工過程中除利用部分現有道路外，需要拓寬改造鄉村道路3 500 m。主體工程未采取任何防護措施，不符合水土保持要求。應補充道路的排水設施和兩側的美化綠化措施。

2.4.4 取土場

主體工程中對3個取土場進行了選址，提出了取土場的占地面積、占用地類，開采量，未對取土場進行詳細設計，不符合水土保持要求。應對其進行補充設計，即取土結束后采取土地平整及恢復植被措施。

2.5 工程建設對水土流失的影響因素分析

2.5.1 建設期水土流失因素分析

在路基的施工過程中，路堤的填方增大了原地面的坡度，形成松散的裸露地表或高陡邊坡，降低了植被覆蓋率，并對原地表植被、土層結構造成破壞，改變原地形地貌、地表結構和產匯流條件，在降雨集中的季節受雨水沖刷不可避免地造成一定程度上的水土流失;施工機械的碾壓、人員的踩踏以及材料的堆放將擾動地表，可能引起新的水土流失;取土的開采將對地表植被造成嚴重破壞，底層土壤裸露，土壤結構嚴重破壞，抗侵蝕能力降低，遇暴雨將會發生水土流失，加速土壤侵蝕。

2.5.2 自然恢復期水土流失因素分析

線路區路面全部硬化，邊坡防護，施工跡地恢復，新增水土流失得到控制。對于未采取防護措施的區域，經過3年可恢復到原有狀態。

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1007-7596(2012)09-0127-02

2012-09-19

李彥軍(1976-)，男，山西昔陽人，中級工程師，從事水土保持技術研究工作。