某水資源配置工程水土流失預(yù)測(cè)探析

敬 云

(三原縣水土保持工作站，陜西 三原 713800)

1 概況

某水資源配置工程新建泵站3座，輸水線路113.1 km，高位水池2座，本工程總占地560 hm2,其中永久占地162.95 hm2。工程土石方挖填總量2107.11萬(wàn)m3，其中挖方1616.96萬(wàn)m3，填方490.17萬(wàn)m3，外借76.70萬(wàn)m3，利用開(kāi)挖方413.47萬(wàn)m3，棄渣1203.47萬(wàn)m3。水土流失預(yù)測(cè)是水土保持措施布局的依據(jù)，為了做好該工程開(kāi)發(fā)建設(shè)的水保工作，需對(duì)其水土流失及危害情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2 預(yù)測(cè)范圍和時(shí)段

2.1 預(yù)測(cè)范圍及單元?jiǎng)澐?/h3>

水土流失預(yù)測(cè)范圍、單元?jiǎng)澐值暮侠砼c否直接影響預(yù)測(cè)精度，影響到水土流失防治措施布設(shè)。根據(jù)工程地形地貌、土地利用現(xiàn)狀、施工布置、施工方法和施工工藝，將該工程劃分為7個(gè)水土流失防治分區(qū)，4個(gè)二級(jí)防治分區(qū)。

由于項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)施工期皆擾動(dòng)，施工期預(yù)測(cè)范圍為各預(yù)測(cè)單元占地范圍，自然恢復(fù)期預(yù)測(cè)范圍包括各預(yù)測(cè)分區(qū)中主體工程已設(shè)有植物措施及本方案新增植物措施的區(qū)域。綜上所述，本工程施工期水土流失預(yù)測(cè)面積660.1 hm2，自然恢復(fù)期水土流失預(yù)測(cè)面積294.40 hm2。

2.2 預(yù)測(cè)時(shí)段

本工程為建設(shè)類項(xiàng)目，各單元的水土流失預(yù)測(cè)時(shí)間按具體項(xiàng)目施工時(shí)間所處的水土流失季節(jié)，以最不利因素進(jìn)行預(yù)測(cè)，超過(guò)雨季長(zhǎng)度的按全年計(jì)算，不超過(guò)雨季長(zhǎng)度的按占雨季長(zhǎng)度的比例計(jì)算。本項(xiàng)目區(qū)主要為水力侵蝕，4月～9月(6個(gè)月)為雨季，為水土流失的最不利時(shí)段。本工程建設(shè)計(jì)劃于2018年1月開(kāi)工，2022年12月底建成，施工準(zhǔn)備期6個(gè)月，主體工程施工期51個(gè)月，完建期3個(gè)月。根據(jù)主體施工進(jìn)度安排，各工程區(qū)施工期(含準(zhǔn)備期)預(yù)測(cè)時(shí)段和自然恢復(fù)期預(yù)測(cè)時(shí)段見(jiàn)表4。

2.3 預(yù)測(cè)方法

本工程水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容主要包括擾動(dòng)原地貌和損壞地表植被面積的預(yù)測(cè)、損壞水土保持設(shè)施數(shù)量和面積的預(yù)測(cè)、棄土棄渣量的預(yù)測(cè)、可能造成的水土流失量預(yù)測(cè)以及可能造成的水土流失危害預(yù)測(cè)。水土流失預(yù)測(cè)采用定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合的方法，不同的預(yù)測(cè)內(nèi)容采用不同的預(yù)測(cè)方法，各主要預(yù)測(cè)內(nèi)容采用的預(yù)測(cè)方法見(jiàn)表1。

表1 各主要預(yù)測(cè)內(nèi)容采用的預(yù)測(cè)方法一覽表

3 擾動(dòng)土地面積、損壞水土保持設(shè)施和棄土棄渣量預(yù)測(cè)

3.1 擾動(dòng)土地面積

本工程占地面積范圍內(nèi)全部施工擾動(dòng)，擾動(dòng)土地面積660.10 hm2。

3.2 損壞水土保持設(shè)施面積及需交納水土保持補(bǔ)償費(fèi)面積

本工程建設(shè)可能損壞的水土保持設(shè)施主要為具有水土保持功能的林地和園地和草地，主要集中在主體工程區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)及土料場(chǎng)區(qū)等。經(jīng)測(cè)算，本工程施工期間損壞的水土保持設(shè)施面積為97.36 hm2。依據(jù)《陜西省水土保持補(bǔ)償費(fèi)征收和使用管理暫行規(guī)定》，需在開(kāi)工前一次性繳納水土保持補(bǔ)償費(fèi)。各水土流失防治分區(qū)占地面積、損壞水土保持設(shè)施面積及需繳納水土保持補(bǔ)償費(fèi)面積見(jiàn)表2。

表2 損壞水土保持設(shè)施面積及需繳納水土保持補(bǔ)償費(fèi)面積 單位：hm2

3.3 棄土棄渣量

本工程棄渣量約1203.47萬(wàn)m3(自然方，堆方1555.94萬(wàn)m3)，主要包括淤泥質(zhì)棄渣251.68萬(wàn)m3(自然方，堆方264.26萬(wàn)m3)，一般土方渣225.35 m3(自然方，堆方247.89萬(wàn)m3)，盾構(gòu)土方棄渣497.11 m3(自然方，堆方745.67萬(wàn)m3)、石渣229.33 m3(自然方，堆方298.13萬(wàn)m3)。

4 新增水土流失分析與預(yù)測(cè)

4.1 新增水土流失分析

本工程建設(shè)對(duì)新增水土流失的發(fā)生、發(fā)展產(chǎn)生的影響表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)泵站、水庫(kù)、料場(chǎng)、臨時(shí)堆場(chǎng)及棄渣場(chǎng)等在施工過(guò)程中大量的土石方挖填及堆墊活動(dòng)，產(chǎn)生了大量的地表松屑物，為土壤侵蝕提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；

(2)各施工作業(yè)面的挖填、堆墊等施工活動(dòng)破壞了原地表植被、改變了微地形地貌，改變了原地表徑流流路及產(chǎn)匯流過(guò)程，形成的地表匯流含沙量較高、沖刷力較強(qiáng)，為土壤侵蝕的發(fā)生發(fā)展提供了動(dòng)力來(lái)源；

(3)各施工作業(yè)面的挖填、堆墊等施工活動(dòng)，損壞了地表植被，使地表裸露，改變了下墊面的物質(zhì)組成，在降雨擊濺侵蝕的作用下土壤的蓄滲能力進(jìn)一步下降，超滲產(chǎn)流增加，產(chǎn)匯流歷時(shí)變短，沖刷加劇，加速了土壤侵蝕。

4.2 新增水土流失預(yù)測(cè)

4.2.1 計(jì)算方法、公式

本工程施工期和自然恢復(fù)期水土流失量的預(yù)測(cè)，是在不采取任何水土保持措施的狀況下可能產(chǎn)生的土壤流失量，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及實(shí)地查勘確定的地類面積、原地貌及原地貌擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)，采用下式計(jì)算擾動(dòng)原地貌新增水土流失量：

式中：Ws1為擾動(dòng)地表新增土壤流失量，t；WSi為施工期新增水土流失量，t；n為預(yù)測(cè)單元個(gè)數(shù)；Fi為第i個(gè)單元預(yù)測(cè)面積，km2；MSi為擾動(dòng)后不同預(yù)測(cè)單元不同時(shí)段土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；M0i為擾動(dòng)前不同預(yù)測(cè)單元不同時(shí)段土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；Ti為預(yù)測(cè)時(shí)段，a。

4.2.2 侵蝕模數(shù)確定

項(xiàng)目區(qū)地形以平原為主，現(xiàn)狀林草植被覆蓋良好，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及查閱陜西省第四次水土流失遙感調(diào)查結(jié)果和《陜西省土壤侵蝕現(xiàn)狀圖(1∶100000))》，確定項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀水土流失背景值為500 t/(km2·a)。施工期(含施工準(zhǔn)備期)及自然恢復(fù)期侵蝕模數(shù)采用同區(qū)域同類型且地形地貌及施工方法及工藝相似度較高的工程類比確定。

1)類比工程選擇

經(jīng)調(diào)查分析對(duì)比，選取引石過(guò)渭供水工程作為本工程的類比工程。因?yàn)閮身?xiàng)目地氣候、植被、土壤及地形地貌具有較高的相似度，類比工程與本工程特性對(duì)照見(jiàn)表3。

表3 工程特性對(duì)照表

2)壤侵蝕模數(shù)的確定

由于本工程與類比工程工程特性及自然地理?xiàng)l件相似度較高，且類比工程驗(yàn)收后已投入運(yùn)行多年，水土保持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可信度較高，本工程施工期(含施工準(zhǔn)備期)及自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)直接采用類比工程對(duì)應(yīng)預(yù)測(cè)單元的數(shù)值，無(wú)對(duì)應(yīng)的采用施工內(nèi)容及擾動(dòng)特點(diǎn)相似的預(yù)測(cè)單元的數(shù)值，本工程各預(yù)測(cè)單元侵蝕模數(shù)取值及對(duì)應(yīng)的類比工程預(yù)測(cè)單元侵蝕模數(shù)對(duì)照表見(jiàn)表4。

表4 水土流失預(yù)測(cè)結(jié)果

4.3 水土流失量預(yù)測(cè)

本工程整個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)段內(nèi)可能產(chǎn)生的水土流失總量為60.50萬(wàn)t，新增水土流失總量59.03萬(wàn)t，其中施工期新增水土流失量為58.97萬(wàn)t，自然恢復(fù)期新增水土流失量為0.06萬(wàn)t。水土流失預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4，新增水土流失量各預(yù)測(cè)單元占比見(jiàn)圖1。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程建設(shè)過(guò)程中擾動(dòng)原地貌及損壞地表面積660.10 hm2，施工期可能損壞的植被面積97.36 hm2，其中有50.00 hm2需交納水土保持補(bǔ)償費(fèi)。本工程施工可能產(chǎn)生棄渣1203.47萬(wàn) m3，產(chǎn)生的水土流失總量為60.50萬(wàn)t，其中施工期新增水土流失量為58.97萬(wàn)t，自然恢復(fù)期新增水土流失量為0.06萬(wàn)t。通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果分析，棄渣場(chǎng)區(qū)是水土流失強(qiáng)度最大、流失量最大的區(qū)域，是水土流失的重點(diǎn)防治區(qū)域。施工期是水土保持重要時(shí)段，應(yīng)重點(diǎn)做好防護(hù)措施的設(shè)計(jì)。