揚績高速公路某路段水土流失預測研究

肖子平 張海娥

摘 要：從擾動地表面積、損壞水土保持設施的數量、棄渣量、可能造成的水土流失量、可能造成的水土流失危害等5個方面開展工程水土流失預測研究，采用類比法確定水土流失預測參數，經驗公式法計算出可能產生的水土流失量，進而得出該工程水土流失預測結論，提出水土流失防治的指導性意見。

關鍵詞：水土流失；預測研究；類比法；經驗公式法

中圖分類號 S157 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）13-0143-04

Abstract：Soil erosion prediction was carried out from five aspects，such as surface area disturbed，amount of damaged facilities of soil conservation，volume of dregs，amount of soil erosion may caused，damages of soil erosion may caused，and so on.Analogy method was adopted to work out the prediction parameters，and empirical formula was used to calculate the possible amount of soil erosion.Then，the conclusion of soil erosion prediction was drawn，and some suggestions were proposed to direct the followed work.

Key words：Soil erosion；Prediction research；Analogy method；Empirical formula method

水土流失是指“在水力、重力、風力等外營力作用下，水土資源和土地生產力的破壞和損失。包括土地表層侵蝕和水土損失，亦稱水土損失。”[1]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。水土流失破壞地面完整，降低土壤肥力，造成土地硬化、沙化，加劇干旱等自然災害的發生、發展，阻礙經濟、社會的可持續發展。水土流失預測是水土流失問題研究的重要內容，常用的預測方法有通用土壤流失方程法、類比法、分類分級法、流失系數法等。本項目研究預測主要采用類比法，以揚績高速公路溧陽至廣德安徽段工程（以下簡稱“本項目”）為例，探討水土流失預測方法在此類建設項目中的實際應用。

1 項目概況

揚績高速公路溧陽至廣德安徽段起于皖蘇交界的郎溪縣廖橋，自北向南途經崗南、凌笪、孔塘，在濤城東跨越郎川河后，在南豐鎮東跨越新郎川河，向南在誓節西跨越宣杭鐵路及老G318后與宣廣高速公路相交。線路全長38.85km，設計速度120km/h，路基寬28m，雙向四車道。主要控制點：廖橋、濤城、郎溪、誓節。

本項目主要包括路基工程區、橋梁工程區、互通立交區、附屬設施區、取土場區、棄渣場區、施工場地區及施工道路區等區域。全線共設特大橋（1660m）1座，大橋（700m）1座，中小橋19座；涵洞10道；設互通立交4處，分別是郎溪互通（K13+270）、郎溪服務區（K28+300）、廣德互通（K38+850）、誓節互通（K38+850）；分離立交12處，其中主線上跨5處，支線上跨7處；通道85道。本項目在郎溪設置管理分中心，全線設置服務區1處，位于K28+300處；在皖蘇省界設主線收費站1處，在郎溪及誓節互通立交處設2個匝道收費站。設置完善的通訊、監控、交通安全等設施。

工程總占地面積402.94hm2，其中永久占地259.67hm2，臨時占地143.27hm2；挖填土石方總量513.31萬m3（自然方，下同），其中挖方172.14萬m3，填方341.16萬m3，借方223.12萬m3（設取土場8處），棄方22.10萬m3（設棄渣場2處），表土利用31.99萬m3；需拆遷各類房屋面積15770m2，拆遷安置由當地政府統一安排。工程總投資22.93億元，其中土建工程投資15.63億元。項目區地處皖南丘陵區，屬北亞熱帶濕潤季風氣候區；年平均氣溫在15.9℃左右，≥10℃積溫為5792℃，多年平均降水量1217.5mm，10年一遇最大24h降水量197mm；年平均風速3.3m/s，主導風向為E，年平均無霜期235d；土壤以紅壤及黃棕壤等為主；植被屬亞熱帶常綠落葉闊葉與針葉混交林帶，以天然次生植被和人工林為主，現狀林草覆蓋率70%以上。水土流失類型為輕度水力侵蝕，容許土壤流失量500t/（km2·a），不在國家和省級公告的水土流失重點防治區內。水土流失防治執行建設類二級標準[2]。

2 水土流失預測

2.1 預測范圍和預測時段 本工程水土流失預測范圍分為路基工程區、橋梁工程區、互通立交區、附屬設施區、取土場區、棄渣場區、施工場地區、施工道路區等8個分區。

本項目水土流失預測時段分為施工準備期、施工期和自然恢復期3個時段，運行期不需進行水土流失預測。

2.2 預測內容 本項目水土流失預測主要從以下5個方面開展研究：①擾動地表面積；②損壞水土保持設施的數量；③棄渣量；④可能造成的水土流失量；⑤可能造成的水土流失危害。

2.2.1 擾動地表面積 本工程擾動地表面積402.94hm2，其中主體工程永久占地259.67hm2，取土場、棄渣場、施工營地及施工道路等臨時占地為143.27hm2。其中郎溪縣340.33hm2、廣德縣62.60hm2。詳見表2。

2.2.2 損壞水土保持設施 本項目施工擾動地表范圍用地中除水面5.21hm2外，其余均屬于損壞水土保持設施范圍。本項目損壞的水土保持設施面積共397.73hm2，其中郎溪縣335.19hm2，廣德縣62.54hm2。

2.2.3 棄土棄渣量 根據文[6]以及土石方平衡，預測工程棄方量為22.10萬m3。

2.2.4 可能造成的水土流失量 （1）預測方法

式中：W為擾動地表土壤流失量，t；△W為擾動地表新增土壤流失量，t；Fji為j時段i單元的預測面積，km2；Mji 為j時段i單元的土壤侵蝕模數，t/（km2·a）；△Mji為某時段某單元的新增土壤侵蝕模數，t/（km2·a）；Tji為某時段某單元的預測時間，a；i為預測單元，i=1、2、3、······、n；j 為預測時段，j=1、2、3，指施工準備期、施工期和自然恢復期。

（2）預測基本參數

①本項目區產生的水土流失類型以水力侵蝕為主，水土流失侵蝕形式以面蝕為主；其次有重力侵蝕。土壤侵蝕模數本底值取350t～400t/（km2·a）。

②擾動后侵蝕模數

擾動后的侵蝕模數采用類比法分析確定。經現場查勘與有關資料調查分析，本項目選擇宣城電廠作為類比對象，兩工程地形地貌、水文氣象、土壤、植被、水土流失等情況相似。2004年7月，安徽省廣德水保站在宣城發電廠項目區，利用人工降雨過程，對現狀主要利用土地類型及模擬施工期可能存在的工程類型進行了土壤侵蝕測定，同時通過與廣德水保站長期試驗資料比照，電廠項目區建設期水土流失預測基礎數據取值詳見表3。

考慮宣城電廠監測數據是在具有部分水保防護措施的情況下監測的，以及本工程所在地形地貌、侵蝕強度、氣候條件等情況與宣城電廠工程略有差別，因此，本工程項目區各區域擾動后土壤侵蝕模數應適當修正，修正系數及擾動后土壤侵蝕模數采用值見表4。

（3）預測成果

根據前述可能造成的水土流失量預測方法、確定的預測參數以及各施工單元水土流失面積，本項目建設可能造成水土流失總量為239898t，其中背景水土流失量6567t，新增水土流失量233331t，見表5。

2.2.5 可能造成的水土流失危害 由上述預測可知，建設期水土流失總量239898t，新增土壤流失量233331t，其中路基工程區109387t，占46.9%，橋梁工程區7200t，占3.1%；互通立交區29588t，占12.7%，附屬設施區6924t，占3.0%，取土場區30664t，占13.1%，棄渣場區14817t，占6.4%，施工場地區24462t，占10.5%，施工道路區10310t，占4.4%。因此，路基工程區、互通立交區、取土場區應作重點防治，為本工程水土流失重點防治區，也是水土保持監測的重點地段。

本公路工程施工將對工程建設區鄰近的農田、河道、鄉村都可能造成較大的影響，對當地生態環境造成一定程度的破壞，對工程本身的安全施工和運行也會造成影響，特別是邊坡開挖，如果防護不當可能誘發滑坡、泥石流等地質災害。

3 預測結論及綜合分析

本項目的水土流失總預測時段為建設期，包括施工準備期、施工期和自然恢復期。從預測結果看，水土流失主要發生在施工期，尤其是路基土石方施工期，是路基開挖及填筑形成裸露邊坡、棄渣場棄渣的時段，也是產生水土流失量及流失強度較大的時段，需要重點防治。

通過水土流失預測分析，對本項目水土流失的防治及水土保持監測提出以下指導意見：

（1）主體工程區、互通立交區、取土場區3個區域為本工程水土流失重點防治區。

（2）路基土石方施工期是本項目水土流失防治的關鍵時段，路基開挖填筑前應建好兩側的排水措施和攔擋措施，應分段施工，路基土石方施工完成一段，應立即采取護坡措施，盡量縮短坡面裸露時間。

（3）對于取棄土場的防護，要求在取土、棄渣之前實施排水、攔擋等工程措施，對表土應集中堆存，采取臨時攔擋、排水、覆蓋措施，棄渣、取土完畢即對棄渣面、開采面復耕或恢復水土保持林草。

（4）對于施工場地區的防護，要求在工程實施期間做好臨時用地范圍內的排水措施以及表土堆置區的防護措施，工程完工后，針對原地貌情況采取復耕或恢復植被等措施。

（5）施工道路修建前應建好排水、攔擋工程，對需要護坡的地段，修建好以后應立即采取護坡措施。

（6）對于附屬設施區要求在開工前實施前期的截水等工程措施；工程施工過程中，同步實施邊坡的工程措施防護、項目區的排水工程建設、臨時性防護措施；最后實施空隙地的植物措施。

（7）因施工結束后需要大量的表土用于裸露地表的恢復，施工過程中應盡量保留施工開挖中剝離的表土，妥善集中堆置并做好臨時防護工作。

（8）路基工程區、互通立交區、取土場區3個區域為本工程水土保持監測的重點區域，對邊坡開挖應加強監測；路基土建、棄渣施工期為重點監測時段，水土流失主要發生在雨季，對雨季應增加監測頻次。

參考文獻

[1]王禮先.中國水利百科全書-水土保持分冊[M].北京：中國水利水電出版社，2004年。

[2]中華人民共和國國家標準化委員會.GB/T21010-2007土地利用現狀分類[S].北京：中國計劃出版社，2007.

[3]中華人民共和國水利部.GB50433-2008開發建設項目水土保持技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[4]中華人民共和國水利部.GB50434-2008開發建設項目水土流失防治標準[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[5]安徽省水利廳.《安徽省水土保持監測公報》[R].2005年12月.

[6]安徽省交通規劃設計研究院.《揚績高速公路溧陽至廣德安徽段工程可行性研究報告》[R].2011年5月.

（責編：王慧晴）