贛深高鐵惠州北站周邊道路建設工程水土流失分析與預測

艾杏琦

(廣東海納工程管理咨詢有限公司，廣東 惠州 516000)

1 工程概況

贛深高鐵惠州北站周邊道路建設工程位于惠州市惠城區江北高鐵北站片區和小金口柏崗片區，跨小金口街道和江北街道。本工程包含白石路、迎賓路和倚山路三部分。其中白石路南起金泉路北至迎賓路，實施范圍長約793m，紅線寬50m，雙向8車道；迎賓路西起白石路東至小金河大道，實施范圍長約1417m，紅線寬60m，主線雙向6車道和輔道雙向2車道，含跨線橋1座、全互通立交1座、人行天橋1座、人行地下通道2座；倚山路西起白石路東接迎賓路，線路長約627m，實施范圍長約283m，紅線寬60m，主線雙向6車道和輔道雙向2車道，含跨河橋1座、跨線橋1座。工程道路等級為城市主干道。設計車速為每小時60km，采用瀝青混凝土路面。

2 水土流失分析與預測

2.1 水土流失現狀

根據《土壤侵蝕分類分級標準》，項目區屬以水力侵蝕為主的南方紅壤區，參照《廣東省土壤侵蝕圖》和《土壤侵蝕分級分類標準》，通過實地調查，項目建設區原地表為魚塘、草地、林地等植被覆蓋較好，項目建設區原始水土流失程度輕度，從而確定項目建設區內平均水土流失背景侵蝕模數取值為(500t/km2·a)。

2.2 工程程建設對水土流失影響分析

項目建設伴隨著路基開挖、溝槽開挖、材料運輸、材料堆放等，這些施工活動都將占壓土地、改變原有地貌、毀壞植被或原有水土保持設施，降低植被覆蓋率，破壞原有生態防護體系，造成大量地表裸露，勢必加大水土流失發生的可能性和危害程度。工程建設過程中擾動原地貌、損壞土地和植被全部為工程占地范圍。工程擾動地表面積共計38.43hm2，損壞植被面積為6.88hm2。本工程無棄方。

具體見表1。

2.3 土壤流失量預測

2.3.1 預測單元

工程的水土流失預測范圍為項目建設區，水土流失預測范圍為整個擾動區域范圍，面積為38.43hm2，預測單元與防治分區一致。各預測單元面積如表2所示。

根據各工區所處地形及施工特點等因素劃分水土流失預測單元。根據項目占地性質、地形地貌因素、項目建設生產類型、項目建設再塑地貌及水土流失特點將本工程劃為道路建設區、施工臨建區和臨時堆土區3個水土流失預測一級單元；同時依據項目建設擾動特點，將道路建設區劃分為白石路、迎賓路、倚山路等3個二級預測單元。預測單元劃分詳見表2。

表1 工程建設擾動原地貌、損壞土地和植被面積 hm2

表2 預測范圍及預測單元表

2.3.2 預測時段

工程實施可能誘發水土流失的重點期間——施工期共計24個月(施工期2020年10月-2022年09月)，其中：白石路施工期約為12個月，預測時段按1.5a計；迎賓路施工期約為18個月預測時段按1.5a計；倚山路施工期約為12個月預測時段按1.5a計，為水土流失重點預測期，施工臨建區預測施工擾動期，按0.50a計，臨時堆土區預測整個工期，約24個月，按2a計。自然恢復期預測時段按2.0a計。預測時段見表3所示。

2.3.3 土壤侵蝕模數

1) 現狀土壤流失強度：

根據工程內容的特點和工程占地范圍，通過收集項目信息及野外調查并參照《廣東省土壤侵蝕圖》和《土壤侵蝕分級分類標準》，通過實地調查，項目區現狀地表覆蓋較好，項目區現狀水土流失程度輕度，從而確定項目區內平均水土流失背景侵蝕模數取值為500t/(km2·a)。

2)施工期侵蝕模數的確定：

惠淡大道三環路口至金秋路口段改建工程路塹邊坡開挖、路基回填等水土流失情況與本工程項目區建設情況基本相似，本工程的土壤侵蝕模數根據現場實際情況并結合與本工程情況基本相相似的項目水土流失監測的結果進行類比并進行修正得出本工程的擾動侵蝕模數。

表3 預測時段表

表4 惠淡大道三環路口至金秋路口新建工程土壤侵蝕模數統計表

惠淡大道三環路口至金秋路口改擴建工程各類型擾動地表土壤侵蝕模數統計見表4，本工程施工期及自然恢復期各施工區土壤侵蝕模數見表5。自然恢復期根據經驗取1000t/(km2·a)。

表5 本工程各分區土壤侵蝕模數表 t/(km2·a)

2.3.4 預測結果

根據項目區土壤侵蝕的背景資料和工程建設特點，項目區水土流失類型主要為水力侵蝕。土壤流失量預測采用《生產建設項目水土保持技術標準》(GB 50433-2018)推薦的經驗公式進行計算。施工擾動后的土壤侵蝕模數根據類比工程對參數進行修正。

土壤流失量可按下式計算：

(1)

式中：W為壤流失量，t；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；i為預測單元，1，2……n-1，n；Fji為第j個預測時段，第i個預測單元的面積，km2；Mji為第j個預測時段，第i個預測單元的土壤侵蝕模數〔t/(km2·a)〕；Tji為第j個預測時段，第i個預測單元的預測時段長，a。

本工程各個預測單元的土壤流失量預測主要考慮不同施工階段在降水條件下工程擾動地表產生的加速侵蝕。土壤流失量預測面積考慮不同時段的變化。在施工期侵蝕面積為實際擾動的地表面積。

根據水土流失量預測方法，結合預測單元、預測時段劃分結果及相關預測參數取值，對現階段施工期和自然恢復期土壤侵蝕量、土壤流失預測總量及新增侵蝕量分別進行計算，表6為水土流失預測結果。

表6 土壤流失量預測結果表

從表6可以看出，本工程施工期可能產生的土壤流失總量約7457t，自然恢復期可能產生的土壤流失總量約336t。工程建設可能產生的土壤流失總量約7793t，新增的土壤流失總量約7407t。工程施工期是本工程建設可能產生土壤流失最為嚴重的時期，土壤流失的重點區域為路基工程區。

3 結論與建議

3.1 結論

工程施工期可能產生的土壤流失總量約7457t，自然恢復期可能產生的土壤流失總量約336t。工程建設可能產生的土壤流失總量約7793t，新增的土壤流失總量約7407t。工程施工期是本工程建設可能產生土壤流失最為嚴重的時期，土壤流失的重點區域為路基工程區。

3.2 建議

根據上述分析的本工程水土流失重點防治區域，確定相應的措施布局，在綜合分析的基礎上提出以下建議：

1)防治措施的布置：

上述預測結果，是在防護措施未完善時可能的流失結果。工程建設產生水土流失的因素較多，其中路基開挖等人為活動，在強降雨情況下極易誘發嚴重的水土流失，其中路基工程區是本工程水土流失的重點防治區。本工程區土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，水土保持措施應以排水沉沙工程相結合[1]。

2)施工進度的安排：

根據預測結果，施工期為水土流失的重點時段，以整個項目區為產生水土流失的重點部位。對水土保持的各項措施同主體工程的施工進度相對應，措施安排原則上應先實施工程措施，后實施植物措施。

3)水土保持監測的安排：

根據預測結果，本工程在施工期的水土流失量大，自然恢復期水土流失量較少。因此，在施工期應適當加大監測頻次，監測的重點區域為路基工程區。