水庫工程水土流失預測及危害分析

劉軍 梁文娟

摘 要：水庫建設具有占地范圍廣、擾動土地面積大、地形地貌復雜和水土流失危害大等特點。本文以畢節市七星關區某水庫工程為例，通過對工程項目水土流失強度、水土流失量的分析和預測，及時對施工進度安排、防治措施布置及水土保持監測提出指導意見，確保各項水土保持措施正常發揮作用，最大限度地減少水土流失、降低項目建設給區域環境帶來的負面影響。

關鍵詞：水庫工程;水土流失;侵蝕模數;危害分析

中圖分類號：S157文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）09-0098-03

Abstract： Reservoir construction has the characteristics of wide land occupation， large disturbed land area， complex topography and high damage to soil and water loss. In this paper， taking a reservoir project in Qixingguan District of Bijie City as an example， through the analysis and prediction of the intensity and amount of water and soil loss of the engineering project， timely guidance on the construction schedule， the arrangement of prevention measures and the monitoring of water and soil conservation were put forward， so as to ensure the normal functioning of various water and soil conservation measures， minimize soil erosion and reduce the negative impact of project construction on the regional environment.

Keywords： reservoir project;soil erosion;erosion modulus;hazard analysis

某水庫位于畢節市七星關區放珠鎮木桶溝村境內，水庫壩址以上集水面積為15.3 km2，水庫正常蓄水位為1 495.00 m，總庫容為139萬m3。工程規校為?。?）型，工程等別為Ⅳ等，水庫樞紐工程由混凝土面板堆石壩、右岸開敞式溢洪道、取水兼導流隧洞等組成。

1 工程所在地水土流失現狀

該水庫工程位于中亞熱帶常綠闊葉林亞帶—貴州高原濕潤性常綠闊葉林地帶—黔西北高原山地常綠櫟林、云南松林、漆樹及核桃林小區，林草覆蓋率達到42.2%。

項目所在地屬于烏江與赤水河上游的國家級水土流失重點治理區，項目區土壤類型主要有黃壤和石灰土等;項目區水土流失類型以水力侵蝕為主，侵蝕強度為輕度;項目區位于水力侵蝕一級類型區中的黔西高原山地輕、中度侵蝕區，平均土壤侵蝕模數為1 236 t/（km2·a），項目區容許侵蝕模數為500 t/（km2·a）。

2 擾動地表預測

通過查閱生產建設項目技術資料，經本方案復核，本工程項目建設區占地面積為37.27 hm2。結合工程施工布置與工藝，調查人員采用設計圖紙實地調查和勾繪，本工程擾動地表面積為29.42 hm2，未擾動地表面積（水庫淹沒區）為7.85 hm2。各建設區征占地及擾動地表情況如表1所示。

3 土壤流失量預測

3.1 預測單元

根據項目建設區布局、擾動地表時段、擾動形式、擾動強度和水土流失特點等，項目劃被分為13個預測單元：大壩樞紐工程區、導流工程區、管道及泵站區、樞紐區施工場地及營地區、樞紐區砂石料加工及拌合系統、輸水工程施工場地及營地區、永久公路區、壩區臨時道路區、輸水工程臨時道路區、石料場區、土料場區、棄渣場區、水庫淹沒區。

3.2 預測時段

根據《生產建設項目水土保持技術標準》（GB 50433—2018），結合項目建設區和影響區的特點，本項目預測時段分為施工期（含施工準備期）和自然恢復期，預測時段按最不利的情況考慮，超過雨季（5—10月）長度的按一年計算，不超過雨季長度的按占雨季長度的比例計算[1]。

3.3 土壤侵蝕模數

通過對項目建設區進行詳細調查，調查人員以1∶1 000的地形圖作為工作底圖，現場勾繪圖斑，填寫調查因子表，結合技術資料對水土流失因子進行詳細分析[2]，并參照《土壤侵蝕分類分級標準》（SL 190—2007）的土壤侵蝕強度分級標準和面蝕分級指標，在對項目區各地塊水土流失強度進行劃分的基礎上，確定不同地塊的侵蝕模數背景值[3-4]。

經現場調查和統計，項目區年均水土流失總量為36.36 t，平均土壤侵蝕模數為1 236 t/（km2·a），其屬于輕度水土流失區。

3.4 預測結果

對于擾動地表產生的土壤流失量，本研究采用侵蝕模數法進行預測[5]。預測公式如下：

式中，[W]為土壤流失量，t;[j]為預測時段，[j]=1，2，即指施工期（含施工準備期）和自然恢復期兩個時段;[i]為預測單元，[i]=1，2，3…，[n]-1，[n];[Fji]為第[j]預測時段、第[i]預測單元的面積，km2;[Mji]為第[j]預測時段、第[i]預測單元的土壤侵蝕模數，t/（km2·a）;[Tji]為第[j]預測時段、第[i]預測單元的預測時段長，a。

針對主體工程布置、施工組織及施工工藝設計，根據地表裸露及棄土棄渣的水土流失特點，結合自然地理狀況及分析過程，本研究得出以下預測結果。

3.4.1 施工準備及施工期。工程施工準備期及施工期加速侵蝕面積為29.42 hm2，原地表水土流失量為439.12 t，預測期水土流失量為2 053.73 t，新增水土流失量為1 614.61 t。

3.4.2 自然恢復期。自然恢復期水土流失面積為8.79 hm2，原地表水土流失量為243.51 t，預測期水土流失量為391.25 t，新增水土流失量為147.74 t。

本工程建設可能造成的水土流失總量為2 444.98 t，新增水土流失量為1 762.35 t。

4 水土流失危害分析

本項目新增水土流失的原因主要是工程建設過程中，地表開挖擾動，棄土棄渣在外營力作用下發生加速侵蝕現象，新增水土流失量集中產生于項目建設區。水土流失危害主要表現在以下幾個方面。

4.1 大壩樞紐區與導流工程區

大壩樞紐施工擾動原地表，破壞了原有的水土保持功能，場地在外營力的作用下發生加速侵蝕[6]，若不采取防護措施，擾動后的地表被降雨和地表徑流沖刷，將會造成一定水土流失;壩肩土石方開挖量較大，如不及時清運至棄渣場，在地面徑流的作用下，臨時棄渣中的泥沙會淤積下游行洪河道，影響河道行洪安全，并威脅下游耕地的生產安全。

4.2 輸水工程區

本項目輸水工程線路長，擾動面積及開挖土石方量較大，如不及時轉運多余棄渣量，并采取必要的攔擋、排水及臨時防護措施，在遇大暴雨的情況下易引發水土流失;在雨水徑流的沖刷下，沿線開挖的土石方沿下邊坡方向滑落，可能毀壞工程區附近的基礎設施和耕地，影響下游耕地質量，威脅當地農戶生產生活安全。該區臨時占用了部分灌草地及耕地，若不對其用地類型進行恢復，則會降低區域耕地及林地指標，增加區域水土流失，影響農民生產安全。

4.3 施工生產生活區

施工營地、施工場地水土流失的主要原因是基礎的平場開挖，擾動了原地表，破壞原地表土壤間的組織結構，使原地表的水土保持功能完全喪失，在外營力作用下無抗侵蝕的能力。若不采取有效水土保持措施，將產生一定水土流失，淹沒下游耕地，影響農民生產生活。

4.4 道路區

永久公路、臨時道路施工中臨時堆放的土石是水土流失的主要策源地，在外營力作用下發生加速侵蝕現象，道路施工形成松散裸露邊坡。若不采取有效的截排水及植物防護措施，將造成嚴重的水土流失，土石被降雨和地表徑流沖刷，可能淹沒下游耕地。臨時施工道路占用部分耕地、灌草地等，如不對其用地類型進行恢復，則會減少該地類的用地面積，危害下游耕地，影響農業生產。

4.5 料場區

料場的開采形成了裸露坡地和臨時堆土，改變了原地形地貌，破壞原地表土壤與土壤間的組織結構，使原地表的水土保持功能減弱。若不采取有效的水土保持措施加以防護，臨時棄渣及剝離表土被降雨和地表徑流沖刷，就會發生加速侵蝕現象，引起一定水土流失，泥沙進入下游道路或耕地，影響工程生產及農民生活安全。料場占用大量林地，如不及時恢復植被，則會減少區域林草覆蓋率，增加區域水土流失。

4.6 棄渣場區

棄渣場水土流失的主要原因是工程建設廢棄的土石堆存在該區，堆放的土石無水土保持功能，改變了原地形地貌，破壞原地表土壤間的組織結構，土石方在外營力作用下極易發生加速侵蝕現象，若不采取攔擋防護及排水措施，土石將會被降雨和地表徑流沖刷，可能加劇洪水災害、泥石流等情況的發生，引起嚴重的水土流失，損壞下游耕地并影響河道行洪安全。本區臨時占用部分灌草地和耕地，如不對其用地類型進行恢復，則會降低區域耕地指標及林草覆蓋率，增加區域水土流失，影響農民生產安全。

5 預測結果與指導性意見

5.1 預測結果

本研究對工程項目水土流失強度、水土流失量進行分析、預測和評價。經調查，項目建設期擾動地表面積為29.42 hm2。通過對項目建設區水土流失量的調查可知，本項目可能造成的水土流失總量為2 444.98 t，新增水土流失總量為1 762.35 t。

5.2 指導性意見

5.2.1 對施工進度安排的指導意見。根據預測結果，施工準備期、施工期是新增水土流失較嚴重的時期，建議在施工中優化主體工程施工進度安排，有效縮短產生水土流失的時段。對于難以避開雨季施工的區域，應完善此時段水土流失的防護措施。

5.2.2 防治措施布置的指導意見。根據預測結果，從水土流失可能發生的時間來看，項目建設可能造成的水土流失主要集中在施工準備期及施工期;從水土流失發生的區域來看，樞紐工程區、輸水工程區、施工生產生活區、道路區和棄渣場區是水土流失的重點區域。因此，要根據這些建設區的施工布置、施工時段以及主體工程的分析結果布置切實可行的防治措施，與主體建設有機地結合起來，形成綜合防治體系，最大限度地減少人為造成的水土流失、降低項目建設給區域環境帶來的負面影響。

5.2.3 水土保持監測的指導意見。根據水土流失預測結果，針對各建設區水土流失形式、發生時段、發生區域等，要采用適宜的監測方法，及時掌握項目區水土流失發生的強度、空間分布等情況，了解水土保持措施防護效果，根據監測結果科學地指導防治措施的實施，發現措施不足或防治效益達不到要求時及時要求建設單位采取補救措施，確保各項水土保持措施正常發揮作用，最大限度地減少水土流失。樞紐工程區、輸水工程區、施工生產生活區、道路區、料場區和棄渣場區為水土流失重點區域，水土流失重點時段為施工準備期和施工期。

參考文獻：

[1]張運超，張搬兵.生產建設項目水土保持方案技術審查要點中的問題探討[J].水土保持應用技術，2017（3）：40-41.

[2]何建勛，李學奎.洋派河小流域龍門口水保監測點水土流失因子分析[J].水土保持通報，2009（2）：52-54.

[3]車騰騰，應恩宇.開發建設項目土壤侵蝕模數預測方法分析[J].綠色科技，2013（10）：21-22.

[4]高旭彪.開發建設項目土壤侵蝕模數預測方法初步研究[J].中國水土保持科學，2008（3）：116-120.

[5]紀嵐，王琦，皮月，等.侵蝕模數法和通用土壤流失方程在環境影響評價中的應用：以江蘇省泰州市生態旅游區為例[J].江西農業學報，2012（2）：147-149.

[6]艾南山，朱治軍，李后強.外營力地貌作用隨機特性和分形布朗地貌的穩定性[J].地理研究，1998（1）：23-30.