山區高速公路水土流失的特點及防治措施體系——以西漢高速公路漢中至勉縣段為例

閻 瑾，趙 雪

（重慶工程職業技術學院 礦環學院，重慶 400037）

引言

近年來，國家加大高速公路建設，完善交通網絡，進而改善交通條件、優化投資環境，帶動經濟快速發展。特別是隨著我國西部大開發戰略的實施,對高速公路的建設提出了更高的要求[1]。我國高速公路的重點也逐步由沿海平原區向內陸山區轉移，在山區修建了不少高速公路。山區的地形、水文、地質條件較復雜 ,一般來說都是山高谷深、坡陡流急、溝壑縱橫、山地所占比例較高。在實際建設中，由于受這些自然條件以及自身技術指標的限制，使得山區本來就很脆弱的自然生態環境進一步惡化。本文以西漢高速公路漢中至勉縣段為例，闡述了山區高速公路建設項目水土流失的成因、特點及防治對策，將工程措施與植物措施相結合并積極地采用新方法、新技術,以期搞好高速公路水土保持工作,從而有效地改善公路沿線的生態環境。

1.建設項目簡況

西漢高速公路漢中至勉縣段起于漢中市東，經南鄭、勉縣，與已建成通車的勉寧高速公路相接，全長5082公里，路基寬度26米（山區路段為24.5米），全線設橋梁7245米（54座），隧道2840米（單洞），防護工程46萬立方米。

項目途經區域位于漢江以南近東西向的略陽、勉縣、洋縣大斷層中，地質構造復雜，沿線存在斷裂帶、滑坡、泥石流、崩塌等不良地質現象。沿線土壤類型具有明顯地帶性，其中膨脹土在該路段十分普遍，對路基破壞力較大，加之陜南多雨，給工程施工增加難度。項目地處內陸東亞季風氣候區，區內冬無嚴寒、夏無酷暑、溫暖濕潤、雨熱同季、四季分明。年降雨量876.3～998.5mm，最高氣溫 38.0℃，最低氣溫-10.1℃。

2.項目區水土流失預測

2.1 項目區水土流失背景值

根據南鄭縣水土流失現狀資料，結合類比調查，由平均土壤侵蝕模數乘以征占土地面積，則全線在不建公路情況下的原地貌水土流失總量為：

水土流失量=土壤侵蝕模數×水土流失面積

若流失土壤容重采用1.3t/m3，則水土流失量為10862.7 m3/a。

2.2 水土流失時段的劃分

水土流失預測時段分為公路建設施工期和生產運行期兩個時段[2]。

建設施工期，由于路基開挖、回填、取土及臨時便道的修筑等原因，破壞了公路沿線原有的地貌和植被，擾動土壤表土結構，降低土體抗蝕能力，侵蝕加劇。路基開挖造成大量的廢土棄于溝頭、溝岔、山坡上或河道岸坡上，這些松散土石廢料極易隨洪水流失。

在公路生產運行期，因施工破壞而影響水土流失的各種因素，在各項水土保持措施功能日益得到發揮的過程中逐漸消失，并且隨著生態環境逐步得到恢復和改善，水土流失量逐漸減少直至達到新的穩定狀態。

因此，文章主要以公路建設施工期確定為水土流失預測時段。該項工程總施工期為3年，水土流失預測時段也取3年。

2.3 水土流失現狀預測內容

（1）擾動原地貌、損壞土地和植被的面積

擾動原地貌、損壞土地和植被的面積主要由路基占地、取土場開挖損壞土地和棄土、棄渣場占壓土地3部分構成，3部分占地總面積約為357.5萬m2。

（2）棄土、棄石量及損壞水土保持設施數量預測

棄土、棄石數量的預測方法主要通過查閱項目區所在地相關政府部門的工程資料和現場實測。全線共設5個棄土場，總棄土、棄石數量約為237.5萬m3。根據有關資料，結合沿線調查，損壞水土保持設施面積包括：水保田71萬m2、水保經濟林 210.6萬 m2。

（3）新增水土流失量預測

公路施工過程中所產生的水土流失量減去不建公路情況下的原地貌水土流失量，即為由于公路建設所新增的水土流失量。建設過程中水土流失量預測如下：

1）棄土、棄渣場水土流失量預測

棄土棄渣場水土流失主要發生在坡面上，水土流失形式為溝蝕、滑坡及坍塌。經類比分析，確定溝頭、溝岔棄土流失系數為15%；棄土填溝因洪水集中影響，侵蝕嚴重，其流失系數為20%；順溝棄土因坡面面積較大，坡腳洪水沖刷，其水土流失系數為30%。棄土填于山谷取土坑或自然坑洼處，因當年復耕，水土流失忽略不計。計算時土壤容重采用1.3t／m3。經計算全線棄土場水土流失總量為60.2萬m3。

2）取土場水土流失預測

施工期取土場水土流失包含土場坡面和土場底面兩部分。據資料統計，全縣18個取土場的坡面面積為123000 m2，土壤侵蝕模數按 1000t/（km2·a），水土流失總量為 285.5 m3；取土場的底面面積為 172000 m2，土壤侵蝕模數按 900t/（km2·a），水土流失總量為 635.2 m3。

3）公路路基及路塹坡面

根據實測并結合相關資料評判，路基坡面土壤侵蝕模數按 13000t/（km2·a），水土流失量約為 16600 m3；路塹坡面土壤侵蝕模數按 1000t/（km2·a），水土流失量為 564 m3；路床及路槽頂面土壤侵蝕模數按900t/（km2·a），水土流失量為 1320 m3，上述三項合計水土流失總量為18484 m3。石質坡面因侵蝕模數較小，坡面水土流失量忽略不計。

4）新增水土流失量

經計算在不建公路情況下，路基征地范圍、棄土場、取土場施工期間水土流失總量為14121.5 m3。公路建設施工過程中棄土棄渣流失量為60.2萬m3；取土場水土流失量為635.2 m3；路基、路塹坡面及路床、路槽頂面水土流失總量為18484 m3。據此計算公路建設期間新增水土流失總量為606997.7 m3。

（4）造成水土流失危害預測

經以上水土流失預測，公路建設施工期間新增水土流失總量為606997.7 m3，是不建公路情況下原地貌水土流失總量的40多倍。導致水土流失加劇三大因素中（棄土場、取土場、線路）棄土、棄渣流失最多，占總流失量的98.3%，公路位于漢江南岸，途徑柳樹溝水庫，大量的水土流失會破壞小流域的治理成果，侵占柳樹溝水庫庫容；大洪水時很可能誘發泥流，不僅影響公路自身的安全營運、周邊環境、沿線村鎮、農田及公共設施的安全，而且會影響水土資源和生態環境[3]。

3.水土流失防治措施

漢勉高速公路水土保持體系按其特點分為公路建設區，棄土、棄石區，取土區及臨時工程用地區。根據各區水土流失特點采取相應防治措施，從而形成一套完整的水土流失防治體系。

3.1 公路建設區

（1）路堤邊坡的防護形式

對于填土高度低于2m的低填路段，采用種草護坡；對于填土高度大于2m而小于4m的路段，采用三維植被網護坡；對于填土高度大于4m的采用拱形骨架植草護坡。有的路段還設置了排水溝，有效的解決了下邊坡易失穩的問題。

（2）路塹邊坡的防護形式

邊坡高度小于3米，采用鋪草皮護坡；邊坡高度為3～10米，坡面采用漿砌片石護面墻防護，保護沿線茂密的植被不受過多的開挖破壞；對于松散坡積物挖方邊坡，采用窗孔護面墻防護，窗孔內植草；對于易風化的片巖、千枚巖等軟質巖石，中等風化、強風化花崗巖挖方邊坡，采用錨桿框架梁（梁內鑲六棱塊植草）、窗孔護面墻防護；對于未風化、弱風化的硬質巖石挖方邊坡，根據其裂隙發育情況，采用液壓噴播技術在自然巖面進行植被恢復；對于坡率陡于1：0.5的坡面采用錨桿框架梁植草與三維網植草相結合的護坡形式[4]。

3.2 棄土棄石區

（1）溝頭棄土場防護措施

溝頭棄土場4座，在頂部靠近臨空面坡肩以上3～5m處，圍繞棄土場坡面修筑土埂，攔蓄坡面以上來水，坡面上采用漿砌片石排水溝，溝與溝之間采用植物防護設計，坡腳修筑漿砌片石擋渣墻，對棄土場頂面進行平整，覆蓋耕作層，恢復植被。

（2）河道岸坡棄土場

這類棄土場有3座，在土場頂部靠近臨空面坡肩處圍繞棄土場臨空坡面修筑土埂，攔蓄棄土場頂面來水，斜坡采用了植物或綜合護坡措施[5]。但在實地走訪調查中，仍發現有的路段，隨意向河道倒置棄土的現象存在，這給河流的排洪等帶來極大的隱患，一旦發生暴雨，極有可能引發大規模的泥石流。

（3）零散棄土區

該類區域主要指的是橋梁工程下方，路域沿線附近的棄土棄渣區，這些區域的水土保持往往被人們所忽略，但其危害卻相當嚴重。

3.3 取土區

全線共設18個取土場，根據取土位置及地形條件分別治理如下：

（1）河邊取土場取土后，坑底標高經水文計算仍在河道洪水位以上，土場坡腳不受河道洪水沖刷，將土場坡面削坡開級后在中間平臺和排水溝內側植爬山虎，將土場坡面平整后覆土造田；

（2）切坡取土破壞了梯田、樹木、草地等水土保持設施，并造成原來山坡變陡失穩，這類土場采用綜合防治，有的已基本恢復植被。

3.4臨時工程用地區

全線的臨時工程用地在工程結束時大多都進行了土地復墾，從現在的情況看，其上植被恢復情況良好，但也有個別的臨時工程用地至今仍未作任何處理，任其荒置，經測量，該場地占地約10000 m2，約合15畝，且原來該地均為優質水稻田，這給本來就人多地少的白馬村造成了極大的經濟損失。

4.水土保持工程效益分析

4.1 生態效益

高速公路建成后，其水土保持工程共治理水土流失面積357.5 萬 m2，綠化面積 67400 m2，攔截棄渣量 342.2 萬 m3，做到泥沙就地攔截，使水土流失降到最低點，生態環境得到明顯改善。

4.2 社會效益

水土保持工程完工后，工程棄渣得到有效治理，開挖裸露面全部防護，部分植被得以恢復，邊坡得到了穩定，可避免滑坡、崩塌、泥石流的發生，減少水土流失的危害，減少棄渣侵占河道影響行洪的危害，減少入庫泥沙量，有力地保障了公路行車及周圍農田、村莊居民的安全，對當地及周邊經濟社會的可持續發展具有積極意義。

4.3經濟效益

水土保持方案實施后，取土場、棄土場全部復墾為耕地達340多畝，減輕當地人多地少的矛盾，保護并合理利用寶貴的土地資源。平均每畝新造耕地價值按2500元計算，新增經濟效益達百萬元以上。

5.結論及討論

5.1 項目區水土流失背景值為10862.7 m3/a。

5.2 公路建設期間新增水土流失總量為606997.7 m3。其中公路建設施工過程中棄土棄渣流失量為60.2萬m3；取土場水土流失量為635.2 m3；路基、路塹坡面及路床、路槽頂面水土流失量為18484 m3。

5.3 公路建設施工期間新增水土流失量是不建公路情況下原地貌水土流失總量的40多倍。導致水土流失加劇三大因素中（棄土場、取土場、線路）棄土、棄渣流失最多，占總流失量的98.3%。

5.4 針對公路建設區，棄土、棄石區，取土區及臨時工程用地區采用不同防護措施，形成一套完整的水土流失防治體系。

[1]張廣軍，趙曉光.水土流失及荒漠化監測與評價[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[2]胡玉平，王慧覺，李思悅，等.高速公路建設項目水土流失預測方法研究[J].水土保持科技情報，2003，（4）：9-11.

[3]水利部水保司.開發建設項目水土保持方案技術規范[M].北京：水利水電出版社，1998.

[4]高鵬，劉作新，于素榮.高速公路建設區的水土流失與防治技術[J].遼寧工程技術大學學報.2005，24（4）：543-545.

[5]牛蘭蘭，丁國棟，趙方瑩.公路建設項目水土流失及其防治措施初探[J].中國水土保持科學，2007，5（1）：114-118.