道路工程水土流失預測及防治措施研究

陳國武

（福建省仙游縣水利局水土辦，福建 仙游 351200）

0 引言

道路工程是典型的線性工程，項目布局跨度大，呈線狀分布。線性工程同其他建設項目相比，具有動用土石方數量大、施工工期長、產生大面積裸露邊坡等特點，對沿線地形地貌、土壤結構、生態環境及景觀格局都有較大影響［1-2]。水土流失預測就是根據建設項目的總體布局和生產施工工藝，以水土流失規律為基礎，綜合分析擾動和破壞面、棄土棄渣等情況。對可能產生的水土流失量評估和推測，可為水土保持方案的編制提供基礎依據。仙游縣鯉城公園路運用類比的土壤侵蝕模數法分析水土流失特征和影響因素，預測各防治區水土流失量，為水土流失防治措施的合理布局提供了堅實基礎。

1 工程概況

1.1 項目概況

仙游縣鯉城公園路（解放中路至城墻頂路）工程起點順接現狀解放中路，向北延伸，道路終點與規劃城墻頂路相交。道路設計總長度為454.484 m，道路橫斷面型式采用單幅路，路幅寬度為24 m，雙向四車道，道路等級為次干路，設計速度30 km/h，路面結構采用瀝青混凝土路面。建設項目總占地1.119 hm2，其中永久占地面積1.091 hm2，臨時占地面積0.028 hm2。工程建設內容包括道路工程、給水工程、雨水工程、污水工程、道路照明、電力工程、通訊工程、道路綠化及交通安全設施等。

1.2 水土流失現狀

項目區為南方紅壤區，水土流失以水力侵蝕為主，土地林草覆蓋良好，以輕度侵蝕為主。依據全國土壤侵蝕類型區劃，工程屬于水力侵蝕一級類型區中的南方紅壤丘陵區，水土流失容許值500 t/（km2·a）。根據項目區各土地類型和水土流失現狀，結合各土地類型占地比重，土壤侵蝕背景模數采用加權平均法取值，經計算項目區侵蝕模數背景值為350 t/（km2·a）。

2 水土流失預測及防治措施配置

2.1 水土流失影響因素

工程施工過程中路基挖填、路面施工和臨時設施均會對水土流失產生影響。施工期水土流失影響因素分析見表1。

表1 項目施工期水土流失影響因素分析表

2.2 開挖擾動面積

土石方開挖、場地的整理等不可避免地擾動地表，破壞植被，降低原有區域的保水、保土功能。如不采取防護的措施，裸露的開挖面遇降雨侵蝕將產生不同程度的水土流失。工程征占地面積為1.119 hm2，擾動總面積1.119 hm2，見表2。

表2 擾動地表面積統計表 單位：hm2

2.3 水土流失量預測

2.3.1 預測單元

水土流失預測單元依據特征相似劃分，即參照地形地貌、擾動后地表基質層、擾動方式及氣象因子。根據項目建設情況和特點及項目區水土流失形式和特點，水土流失預測劃分為：路基工程防治區、施工場地防治區2 個預測單元進行預測。

2.3.2 預測時段

工程施工各預測單元預測時段根據工程建設的施工進度安排、施工工藝、水土流失特點、當地水土流失規律及擾動在面植被恢復所需時間具體確定。水土流失預測分區及時段劃分見表3。

表3 水土流失預測區域及預測時段表

2.3.3 預測方法

工程擾動地表后土壤侵蝕模數的預測采用類比法。根據類似工程水土流失實測資料，分析預測工程與實測工程在氣象特征、地形地貌、植被、土壤及擾動地表的物質和坡度、坡長、侵蝕類型、棄土（石、渣）的堆放形態等水土流失因子的可比性。

根據工程地形地貌、氣象特征、植被類型、覆蓋率等特點，選擇莆田江口風電場作為類比工程。依據類似工程水土流失實測資料，對水土流失因子比較，修正有關參數，從而得出本工程各預測單元擾動后的土壤侵蝕模數。土壤侵蝕模數調整系數見表4，工程擾動后的土壤侵蝕模數見表5。

表4 土壤侵蝕模數調整系數表

表5 平均土壤侵蝕模數M 值 單位：t/（km2·a）

新增水土流失量采用擾動前后侵蝕模數分析計算：

式中：W為土壤流失量，t；i為各預測單元；j=1，2，3，……n-1，n，n=5；j為預測時段，j=1，2，指施工期（含施工準備期）和自然恢復期兩個時段；Fji為第j預測時段，第i個預測單元的面積，km2；Tji為第j預測時段，第i個預測單元的預測時段，a；Mji為第j預測時段，第i個預測單元的土壤侵蝕模數，t/（km2·a）。當預測單元土壤侵蝕強度恢復至原地貌土壤侵蝕模數及以下時，不再計算。

2.3.4 預測結果

根據地形、降雨、地貌、土壤和植被等水土流失影響因子，結合試驗研究資料和計算的各預測單元土壤侵蝕模數，預測區域的水土流失量，見表6。

表6 水土流失預測結果綜合分析表

由表6 可知，工程預測時段內因開挖擾動而可能產生的水土流失總量共計74.1 t，施工期（含施工準備期）流失70.2 t，自然恢復期流失3.9 t，工程新增水土流失量67.9 t。分區看，路基工程防治區水土流失量占項目區水土流失總量的98.68%，應作為重點防治區，采取完善的工程措施、植物措施加以防治。施工場地在施工過程中地表裸露，碾壓地表，破壞植被，應盡快實施防護措施，恢復植被，減少水土流失量。從時段上看，工程的水土流失主要集中在施工期，占據總量的94.76%，施工期應作為水土流失防治和監測的重點時段。

2.4 防治措施配置

（1）分區預測主體工程區水土流失量最大，水土保持防治重點應對主體工程區采取切實有效的防治措施，以減少施工期的水土流失面積和水土流失量，并對該區域做好水土保持流失重點監測。

（2）從土壤侵蝕時段方面分析，項目各預測單元的施工期時段較長，需合理安排工程建設工期和實施計劃，避開雨季施工。

（3）從土壤侵蝕強度方面分析，施工期各預測單元造成的水土流失強度最大，要加強施工期水土流失防治措施，尤其是土石方工程要嚴格按施工設計的要求，有效控制人為造成水土流失。

結合工程實際和項目區水土流失現狀和預測分析結果，配置總體水保措施，見表7。

表7 水土保持措施體系總體布局表

3 結論

作為典型線性工程的道路施工項目，為了配置水土流失總體布局方案和各單項防治措施，必須結合線性工程特點和水土流失現狀，采取科學預測方法綜合分析、研判工程施工和運行期對地表、植被和基質層的擾動破壞程度，計算可能的水土流失數量、形式和強度等，這是確保線性工程順利推進、安全運行的必要環節。