南溝門水庫北線供水工程水土流失變化分析

李方方

（陜西省洛川縣水土保持工作隊，陜西 洛川 727400）

0 引言

延安市南溝門水庫北線供水工程是解決延安石油化學工業區生產、生活用水的有效工程措施。供水工程線路經過洛川等3 縣，總長25.79 km。線路經過區域屬黃土高原溝壑地貌，由塬、梁、峁、川、溝、坡組成，地形復雜，地勢起伏不平，生態環境脆弱。為減少開發項目建設引起的水土流失，實時掌握項目建設中的水土流失情況以及水保方案實施情況，需對項目建設中采取的水土保持措施及水土流失動態，進行科學準確的監測分析與評價。

1 概況

延安市南溝門水庫北線供水工程總占地面積57.06 hm2。其中永久占地19.25 hm2，臨時占地37.81 hm2，工程占地類型為旱地、園地和灌木林地，項目區林木植被覆蓋率為30.3%。項目區屬國家水土流失重點預防區和省級重點治理區，為中度侵蝕區，以水力侵蝕為主，侵蝕模數背景值為2500 t/（km2·a），土壤容許流失量為1000 t/（km2·a），該項目于2014 年6 月開工建設。

為減少開發項目建設引起的水土流失，更好地監控水土保持方案所設計的水土保持工程的實施情況，對水土保持工程防治效果進行科學準確的分析與評價，受延安南溝門水利樞紐工程有限責任公司的委托，2018 年7 月開始對延安市南溝門水庫北線供水工程進行水土保持監測工作。

2 監測內容與方法

2.1 監測內容

延安市南溝門水庫北線供水工程水土保持監測范圍包括：主體工程區、工程永久辦公生活區、交通道路區、施工生產生活區、棄渣場區、輸電線路區，還有各個建設區域征地界外兩側及四周的影響范圍。監測總面積57.06 hm2。根據批復的水土保持方案，本項工程共布設14 個監測點位，其中水土流失背景監測點3 個，監測點11 個，其中主體工程區2 個、交通道路區5 個、施工生產生活區3 個、棄渣場區4 個。2018 年8 月至2019 年9月，開始對施工現場進行實地調查監測。項目水土保持監測技術流程見圖1。

圖1 項目水土保持監測工作流程圖

2.2 監測方法

依據延安市南溝門水庫北線供水工程建設進度、施工擾動以及水土流失防治措施的分布情況，監測人員在開展監測過程中采用以地面觀測和調查監測為主的監測方法，通過現場查勘和調查、資料收集、類比分析等手段，獲取該項目水土流失影響因子、水土流失狀況、水土保持措施落實及發揮效益情況等監測結果。針對監測內容、指標，在劃定監測分區的基礎上，還選取簡易風蝕觀測場、簡易坡面量測法、徑流小區法等，對重點監測對象布設監測點。

3 水土流失動態監測分析

3.1 水土流失面積變化分析

本工程水土流失防治責任范圍為80.01 hm2，其中項目建設區面積62.32 hm2，直接影響區面積17.69 hm2。在施工過程中，實際擾動占地和征占面積即是防治責任范圍面積，也是水土流失面積和水土保持監測的主要內容。項目在建設過程中共擾動地表面積57.06 hm2，本項目實際發生的水土流失面積為57.06 hm2，其變化情況見表1。

表1 實際水土流失面積 單位：hm2

根據實地監測結果，實際發生的水土流失面積為57.06 hm2，較方案設計減少了22.95 hm2。其主要原因為直接影響區為0，棄渣場共修建了12 座，一級泵站渣場和隧道出口渣場未修建。

3.2 棄土棄渣變化分析

根據批復的《延安市南溝門水庫北線供水工程水土保持方案報告書（報批稿）》，該工程在建設過程中合理利用棄渣，防治責任范圍合理優化，達到減少水土流失面積的目的，從而控制水土流失危害。工程開挖土石方總量99.26 萬m3，填方46.10 萬m3，棄方53.16 萬m3。施工過程中，施工單位在建設單位、監理單位的要求和監督下，工程建設期實際挖填總土石方總量與設計結果一樣，無調入、調出和外借，全部棄于棄渣場。土石方變化情況見表2。

表2 土石方平衡表 單位：m3

續表2

4 土壤流失情況分析

4.1 水土流失變化情況

延安市南溝門水庫北線供水工程施工初期，主要處于大量開挖、棄土棄渣等擾動階段，行成大量的開挖邊坡，區域內土地裸露面積較大。同時，工程初期并未全面實施水土保持措施，加上降水對施工區域裸露地面的沖刷，造成較為嚴重的水土流失。隨著施工進度的推進，根據施工進度計劃及水土保持“三同時”的要求，在主體工程施工的同時，落實相應的水土保持工程措施和植物措施，加上工程硬化施工、邊坡防護措施的實施，施工營地建筑物占地和場地硬化，以及相關臨時措施，使本工程裸露區域減少，水土流失強度逐漸減小。

4.2 土壤流失量

4.2.1 原地貌侵蝕模數監測分析

根據《陜西省水土保持區劃圖》《陜西省水土保持公報2006-2010》及現場勘查，綜合考慮，項目區侵蝕模數背景值為2500 t/（km2·a），土壤容許流失量為1000 t/（km2·a）。根據項目實施情況，通過對前期資料和施工資料的整理分析，結合工程監測現狀，在認真分析本工程匯總數據和比對相似工程土壤侵蝕模數計算方法和影響因子基礎上，確定延安市南溝門水庫北線供水工程施工擾動后侵蝕強度為8750 t/（km2·a），措施實施后侵蝕強度為2917 t/（km2·a），根據監測數據，計算得出自然恢復期擾動地表在防治措施逐步實施完畢后初步發揮效益時的平均土壤侵蝕模數為1099 t/（km2·a）。

4.2.2 各擾動期地表土壤流失量

施工期是造成水土流失加劇的主要時段，尤其是集中在土建施工期，由于開挖中加大了地面坡度，改變了植被條件，破壞了土體結構，使土壤可蝕性指數升高，因此各施工場所根據擾動強度不同，在不采取任何防治措施的情況下，致使土壤侵蝕模數較原地貌侵蝕模數顯著增加。

延安市南溝門水庫北線供水工程地表擾動主要是項目建設區。為進行合理計算侵蝕量，根據實際情況針對不同的分區確定其擾動面積、侵蝕模數及侵蝕時段，然后進行土壤侵蝕量計算。計算結果顯示，工程建設期間共產生水土流失量14578.83 t，原地貌水土流失量1426.50 t，因工程建設引起的新增水土流失量為13152.33 t，計算結果見表3。

表3 施工期水土流失量統計表

工程建設期間，對項目建設區進行了大面積地表擾動，損壞了原地貌，占壓了土地，增加了水土流失。隨著延安市南溝門水庫北線供水工程水土保持措施的逐步落實，水土流失危害得到有效控制，工程主體結束后進入自然恢復期后各項措施水土保護效果逐漸發揮，監測結果顯示，各項工程防治措施良好運行，各項植物措施生長良好。人為水土流失基本得到控制，水土保持措施所產生的保土效果日益明顯，同時改善和美化了工程區的生態環境。水土流失變化情況見表4。

表4 水保措施實施后水土流失量統計表

土壤流失量計算結果顯示：延安市南溝門水庫北線供水工程項目區原生地貌土壤流失總量為1426.50 t，項目施工期土壤流失總量為14578.83 t，新增土壤流失量13152.33 t。工程建設擾動地表造成的土壤流失量明顯大于原生地貌土壤流失量，由于施工場地臨時硬化，排水系統完善，項目區總的土壤侵蝕量不大。隨著水土保持措施的實施和工程的逐漸完成，土壤流失量逐年減少，措施實施后土壤流失總量為3328.88 t，試運行期627.09 t。說明施工過程中，水土保持措施的實施有效減少了水土流失量，土壤流失控制比為0.91，項目建設區擾動土地整治率為99.32%，攔渣率為大于90%，進一步證實了采取水土流失防治措施的必要性。

5 結語

延安市南溝門水庫北線供水工程跨越區生態環境脆弱，通過對項目建設前、建設中、建設后的水土流失動態變化、土壤流失量的監測數據，可以很好地督促項目建設中的水保方案落實，水保措施完善。經過對監測數據分析探討，在主體工程施工過程中，項目建設區土壤流失量有所增加，在水土保持措施實施后，項目建設區產生的土壤流失量明顯減少，擾動地表得到有效整治和防護，水土流失得到進一步治理，水土保持設施保持水土效果顯著，為項目驗收提供科學支撐。