某水資源配置工程水土流失預(yù)測探析

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m3，其中挖方1616.96萬m3，填方490.17萬m3，外借76.70萬m3，利用開挖方413.47萬m3，棄渣1203.47萬m3。水土流失預(yù)測是水土保持措施布局的依據(jù)，為了做好該工程開發(fā)建設(shè)的水保工作，需對其水土流失及危害情況進(jìn)行預(yù)測。

2 預(yù)測范圍和時段

2.1 預(yù)測范圍及單元劃分

水土流失預(yù)測范圍、單元劃分的合理與否直接影響預(yù)測精度，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個水土流失防治分區(qū)，4個二級防治分區(qū)。

由于項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)施工期皆擾動，施工期預(yù)測范圍為各預(yù)測單元占地范圍，自然恢復(fù)期預(yù)測范圍包括各預(yù)測分區(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)測面積660.1 hm2，自然恢復(fù)期水土流失預(yù)測面積294.40 hm2。

2.2 預(yù)測時段

本工程為建設(shè)類項(xiàng)目，各單元的水土流失預(yù)測時間按具體項(xiàng)目施工時間所處的水土流失季節(jié)，以最不利因素進(jìn)行預(yù)測，超過雨季長度的按全年計(jì)算，不超過雨季長度的按占雨季長度的比例計(jì)算。本項(xiàng)目區(qū)主要為水力侵蝕，4月～9月(6個月)為雨季，為水土流失的最不利時段。本工程建設(shè)計(jì)劃于2018年1月開工，2022年12月底建成，施工準(zhǔn)備期6個月，主體工程施工期51個月，完建期3個月。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)測時段和自然恢復(fù)期預(yù)測時段見表4。

2.3 預(yù)測方法

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

表1 各主要預(yù)測內(nèi)容采用的預(yù)測方法一覽表

3 擾動土地面積、損壞水土保持設(shè)施和棄土棄渣量預(yù)測

3.1 擾動土地面積

本工程占地面積范圍內(nèi)全部施工擾動，擾動土地面積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)及土料場區(qū)等。經(jīng)測算，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m3(自然方，堆方1555.94萬m3)，主要包括淤泥質(zhì)棄渣251.68萬m3(自然方，堆方264.26萬m3)，一般土方渣225.35 m3(自然方，堆方247.89萬m3)，盾構(gòu)土方棄渣497.11 m3(自然方，堆方745.67萬m3)、石渣229.33 m3(自然方，堆方298.13萬m3)。

4 新增水土流失分析與預(yù)測

4.1 新增水土流失分析

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

(1)泵站、水庫、料場、臨時堆場及棄渣場等在施工過程中大量的土石方挖填及堆墊活動，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)展提供了動力來源；

(3)各施工作業(yè)面的挖填、堆墊等施工活動，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)匯流歷時變短，沖刷加劇，加速了土壤侵蝕。

4.2 新增水土流失預(yù)測

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，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后侵蝕模數(shù)，采用下式計(jì)算擾動原地貌新增水土流失量：

式中：Ws1為擾動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)測單元個數(shù)；Fi為第i個單元預(yù)測面積，km2；MSi為擾動后不同預(yù)測單元不同時段土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；M0i為擾動前不同預(yù)測單元不同時段土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；Ti為預(yù)測時段，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)查分析對比，選取引石過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照見表3。

表3 工程特性對照表

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應(yīng)預(yù)測單元的數(shù)值，無對應(yīng)的采用施工內(nèi)容及擾動特點(diǎn)相似的預(yù)測單元的數(shù)值，本工程各預(yù)測單元侵蝕模數(shù)取值及對應(yīng)的類比工程預(yù)測單元侵蝕模數(shù)對照表見表4。

表4 水土流失預(yù)測結(jié)果

4.3 水土流失量預(yù)測

本工程整個預(yù)測時段內(nèi)可能產(chǎn)生的水土流失總量為60.50萬t，新增水土流失總量59.03萬t，其中施工期新增水土流失量為58.97萬t，自然恢復(fù)期新增水土流失量為0.06萬t。水土流失預(yù)測結(jié)果見表4，新增水土流失量各預(yù)測單元占比見圖1。

5 結(jié)語

本工程建設(shè)過程中擾動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 m3，產(chǎn)生的水土流失總量為60.50萬t，其中施工期新增水土流失量為58.97萬t，自然恢復(fù)期新增水土流失量為0.06萬t。通過預(yù)測結(jié)果分析，棄渣場區(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段，應(yīng)重點(diǎn)做好防護(hù)措施的設(shè)計(jì)。