南水北调天津干线水土流失治理对策

朱秀清

（天津农学院水利工程系，天津 300384）

南水北调天津干线水土流失治理对策

朱秀清

（天津农学院水利工程系，天津 300384）

天津干线分流井至西河泵站输水工程是南水北调工程天津市内配套工程的一部分。依据该工程的水文、气象、地质等条件，主要对其水土流失量进行预测，并针对性地提出了防治对策，以期对相关工作人员有所参考。

南水北调；天津干线；水土流失；防治对策

1 工程基本资料

天津干线分流井至西河泵站输水工程位于我市的西部，工程自天津干线分流井开始，至里程4＋000位于子牙河滩地内，穿出子牙河防洪堤后，至西河泵站规划调节池结束，全线总长8.53km。天津干线分流井至西河泵站输水工程是实现引江向中心城区供水的骨干工程。子牙河在市区新红桥处与北运河汇流，杨柳青西河闸以下子牙河（也称西河）为大清河的尾闾河道。永清渠全长9.35km，汇水面积49.29km2。外环河全长66.5km。2001年外环河进行了河道治理，设计河道宽30m。控制断面排水面积23.21km2［1］。天津干线输水工程所采用的箱涵为两孔3.8m×3.8m混凝土箱涵。

2 水土流失量分析测算

2.1 土方量计算

工程建设扰动原地表面积182.325hm2，工程建设期水土流失面积与工程建设扰动原地表面积相等，工程开挖土方量106.67万m3，回填土方量75.9万m3，回填土料均采用本工程开挖土料，施工中壤土回填压实系数为1.0［2］。弃土弃渣量30.8万m3。水土流失预测量3246.0518t，新增水土流失预测量2417.6526t。

因为直槽开挖的箱涵断面没有回填，放坡开挖的箱涵断面的回填量大致为开挖量减去箱涵体积，因此土方回填量实际上等于放坡开挖的箱涵断面的开挖量减去箱涵体积土方量所剩余的土方量［3］。弃土弃渣量是指项目生产建设过程中产生的弃土、弃石、弃渣量，也包括临时弃土弃渣［4］。土方回填量75.9万m3。弃土弃渣量30.8万m3。

2.2 工程建设扰动原地表面积计算

水土流失面积包括因开发建设项目、生产建设活动导致或诱发的水土流失面积，以及在征占地范围内，尚未达到容许流失量的原地貌水土流失的面积。扰动土地是指开发建设项目在生产建设活动中形成的各类挖损、占压、堆弃用地，均以垂直投影面积计。扰动土地整治面积，指对扰动土地采取各类整治措施均面积，包括永久建筑物面积。本工程中工程建设期水土流失面积即为工程建设扰动原地表面积［4］。具体计算结果见表1。

表1 工程基础建设计算

2.3 水土流失量预测

水力侵蚀的允许土壤流失量的指标按SL190—96《土壤侵蚀分类分级标准》执行。风力侵蚀的容许土壤流失量暂定为沿河、环湖、滨海风沙区为500t/km2·a；风蚀水蚀交错区为l000t/km2·a；北方风沙区为1000～2500t/km2·a，具体可根据原地貌风蚀强度确定；其他侵蚀类型暂不作定量规定。由于天津市地处海河流域，因此，预测水土流失量时采用的土壤侵蚀模数是参照海河流域的多年平均土壤模数［5］，经查证取970.90t/km2·a。弃渣体流弃比B的取值小于等于1，与弃渣体所处的位置、地形、地貌条件，当地水文、气象因素和弃渣体的级配组成、形状等有关。在无实测或试验资料的情况下，可用类比法参考确定。管线施工通过山区、河道、弃渣弃土均分散堆置在坡面、河岸、河滩上，极易被水流冲刷，其弃渣（土）的流失率分段采用见表2［6］。

表2 弃渣（土）流失率

由于该项目所处地段属于丘陵缓坡，因此弃渣体流弃比B取0.35。一次性建设项目预测时段一般是基本建设期和运行期的前几年。具体的起始时间应按土建工程最早开工的那一年，如三通一平开始年作为预测时段起始年；终止时间一要考虑植物措施的迟效性（运行期前1～2年），二要考虑弃渣流失趋于稳定的年限（一般3～5年），按建设期最后弃渣年开始应有3～5年。

这两项要求相比较，以运行期年限长的年作为预测时段的终止年［7］。南水北调中线天津干线的水土保持工程与主体工程同时施工、验收。因此水土流失预测时段T为3年。在预测时段内的不同期间，加速侵蚀系数A可以不同，但不能小于1。对于A的取值，在四川省会东新华水土保持初步设计报告中，水土流失量预测的一段叙述是:“工程地区现有水土流失类型主要为水力侵蚀，在土表面被挖掘破坏后，裸露地表受侵蚀性增大，侵蚀模数可能较原地表增加5～15倍。参照邻近地区二滩电站的资料，经类别本工程区各累地表具不同侵蚀模数分析，施工期加速侵蚀系数分别为原侵蚀模数的7～10倍［8］。”由于四川省为属于盆地地区，天津市为平原地区，因此天津市的加速侵蚀系数应比四川省的小，大概为原侵蚀模数的5～10倍。

2.3.1 水土流失量

开发建设项目的土壤流失量是指项目区验收或某一监测时段，防治责任范围内的平均土壤流失量［9］。水土流失量：W=W1+W2+W3，其中，W1为扰动地表面积上的水土流失量，W2为弃渣流失量，W3为围堰流失量，显然，在没有围堰的项目中，W3=0。在该项目中，未设计到围堰，因此W3=0［10］。

2.3.2 扰动地表面积上的水土流失量

扰动地表面积上水土流失量W1采用加速侵蚀模数法［10］，即

式中F为扰动地表面积（km2）；M为原地貌侵蚀模数（t/km2·a）；A为加速侵蚀系数；T为水土流失预测时段（a）。

2.3.3 弃渣流失量

计算弃渣流失量W2采用流弃比法［10］，即

式中V为弃渣堆积体的体积（m3）；R为弃渣堆积体的密度，根据天津地区土壤地质情况，取弃渣堆积体的密度R=0.92×103（t/m3）；B为流弃比，即在不采取任何防护措施下，弃渣体自然流失至自然稳定状态时可能产生的弃渣流失总量与弃渣体总量的比值。

2.4 新增水土流失

根据2005年国家质量监督局颁布并实施的《水土保持技术规范》，新增水土流失可按下面公式计算［10］（计算结果见表3）：

式中WS1为扰动地表新增水土流失量（t）；n为预测单元1，2，3，…，n-1，n；Fi为第i个预测单元的面积（扰动面积）（km2）；MSi为扰动后不同预测单元不同时段的土壤侵蚀模数（t/km2·a），MSi=M0i×A；M0i为扰动前不同预测单元土壤侵蚀模数（t/km2·a）；Ti为预测时段（扰动时段）（a）。

表3 新增水土流失量计算

3 水土流失防治措施及效果

3.1 水土流失防治分区

根据建设项目特点、路线走向及项目建设区的自然条件等特点，结合水土流失防治责任范围的划分，遵照治理措施布局合理、技术可行、方案实施后经济有效等原则，以项目建设区和直接影响区为对象，将本工程段的水土流失防治分为：主体工程区、施工营区、施工道路区等［2］。

3.2 水土流失工程防治措施

主体工程区水土流失防治措施主要是在管理所和连通井院区外布设混凝土板护砌型式的排水沟，与外环河相连。排水沟长260mm，排水沟土方开挖118m3，混凝土护砌板44m3。主体工程输水箱涵施工将产生临时堆土97.95万m3，堆高4m，边坡1∶15。这些土方临时放置于施工沿线，待箱涵填筑完成后，用于回填。为防止表土被风吹扬造成的风蚀和雨水冲刷造成的水蚀，需给临时堆土准备防风和防雨的尼龙布，在大风降雨来临时对临时堆土表面进行覆盖。

施工营区水土流失防治措施主要是施工期排水工程的布设和营地绿化及施工完毕后种树种草绿化。为减少因施工营地地面硬化增加的汇水对周围土地冲刷，施工期间，在施工营地周围布设临时土质排水沟，与天然沟通相连接；施工临时堆放建筑材料须遮盖防护；现场施工冲洗水需汇入沉淀池；施工完毕后，及时填平临时排水沟，拆除建筑物，对扰动的土地进行平整和复耕。施工营地的生活区空地处撒播草籽，绿化率为30%。草种选择紫花苜蓿、无芒雀麦和扁穗冰草混种［11］。

道路区包括工程施工道路，主要为施工道路辅道，以及工程建成后运行管理的对外连接道路和巡视道路。施工辅道长度为8480m，对外连接道路长114m，巡视道路长7858m。为减少因新、扩建施工道路施工使用造成的水土流失，施工期间，施工辅道需进行路面洒水和车辆覆盖，在施工辅道一侧布设排水沟，与天然沟道相连接，施工结束后需及时填平排水沟。

3.3水土流失治理效果

该工程通过上述水土保持措施的实施，工程建设所造成的水土流失区域均能得到有效的治理和改善。各防治区施工用地都得以平整、绿化或复垦，总治理率达到96%。工程施工中损坏地表植被得以恢复，整个工程区的植被可恢复率达到98%，林草覆盖率达25%。通过增加地表植物，可增加土壤入渗、减轻土壤侵蚀。

4 结语

为了分析和解决南水北调天津干线配套工程分流井至西河泵站输水工程水土流失问题，本文对分流井至西河泵站输水工程水土流失量进行测算，并根据分析和预测结果因地制宜地采用了排水、植树、种草等水土流失防护措施。工程效果表明，该工程所采取的措施在产生明显保水、保土基础效益的同时，还产生了较大的社会、生态效益，为工程项目建设区域更好地发展提供了先决条件。本工程在水利建设项目开发中具有一定代表性，其水土保持措施在其他工程中具有一定的借鉴作用。

［1］天津市水利勘测设计院.南水北调中线一期天津市内配套工程天津干线分流井至西河泵站输水工程外环线以内应急施工段方案报告［R］.2006.

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Predictive Analysis of Soil and Water Loss in Tianjin Main Route South-to-North Water Diversion Project

ZHU Xiu-qing

（Department of Hydraulic Engineering，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China）

Tianjin main route is one of the important part of South-to-North water diversion match project in Tianjin city. This paper is based on the conditions of hydrological，meteorological，geological and other in Tianjin Main Route to forecast the amount of soil and water erosion in the project，and propose the countermeasures to against the soil and water erosion，with a view to staff the reference value.

South-to-North water diversion；Tianjin main route；soil and water loss；controlling countermeasures

TV213

A

1672-9900（2013）01-0072-04

2012-10-16

朱秀清（1964-），女（汉族），河北枣强人，副教授，主要从事水利工程教学及科研工作，（Tel）13820480798。

book=75,ebook=171