桥梁建设施工中水土流失量的预测

欧阳力，严尔梅

桥梁建设施工中水土流失量的预测

欧阳力，严尔梅

（黑龙江省水土保持科学研究院，哈尔滨150700）

开发建设项目水土流失预测是水土保持措施布局和设计的基础，是对主体设计提出修正意见，乃至评价开发建设项目对周边生态环境影响及编制水土保持方案的重要依据。文章以“木兰松花江公路大桥及引道工程”为例，采用类比工程实测资料计算项目建设扰动后的土壤侵蚀强度，然后根据工程建设前后土壤侵蚀模数的差值计算新增土壤流失量。

跨越松花江；桥梁建设；水土流失量；预测；类比法；土壤侵蚀模数

1 项目及项目区概况

1.1 项目概况

拟建的木兰松花江公路大桥及引道工程位于哈尔滨，直接连接了松花江北岸的木兰县和南岸的宾县，是规划建设的内蒙古莫力达瓦达斡尔自治旗至吉林延吉公路（简称莫延公路）跨越松花江的关键工程。

推荐方案在BK3＋116～BK5＋775桩号处设置松花江特大桥一座，设计洪水频率为300 a一遇，具体孔径布置为：35×40＋（95＋5×160＋95）＋6×40m。引道全长20.170 km，全部为新建一级公路，设计速度80 km／h，路基标准断面为24.5 m。全线共新建桥梁6座，其中：特大桥2639.04m／1座，中桥121.68m／2座，小桥76.02m／3座，全线设置涵洞38道（含连接线2道），通道2处，平面交叉15处（含连接线4处），养护工区1处，监控通讯分中心1处。

工程设置施工生产生活区8处，表土暂存场2处，取土场3处，弃渣场1处，施工便道4.3 km。

1.2 项目区概况

项目区地处张广才岭、完达山流水侵蚀中低山丘陵宽谷地区。属中温带大陆性季风气候区，多年平均气温为2.5℃；无霜期135 d，≥10℃的积温为2 650℃，最大冻深为2.20 m，蒸发量为1 430 mm，多年平均降水量为530 mm，集中在6—9月份，多年平均风速为3.4 m／s，主导风向为西。土壤主要为黑土、暗棕壤、草甸土和沼泽土、表层土厚度为10～30 cm。

项目所经区域植被属于张广才岭、完达山阔叶红松林亚区和松嫩平原羊草草原区过渡地段，山地为森林植被，多为次生林，主要树种有桦、柞、松、椴及榛柴等阔叶和针叶混交林；平地为“五花草塘”的草原草甸植被，开垦后为农田，种植农作物。项目区林草覆盖度30%［1-3］。

项目区土壤侵蚀为轻度水力侵蚀，平均土壤侵蚀模数为650 t／km2·a，容许土壤流失量为200 t／km2·a。根据《关于划分国家级水土流失重点防治区的公告》（水利部公告2006年2号），沿线途经的木兰县和宾县属国家级水土流失重点治理区。

2 类比工程的选择

2.1 类比工程选择及类比条件分析

通过对黑龙江省已建工程自然条件及工程施工情况调查和综合分析，将哈尔滨至同江高速公路双鸭山（集贤）至佳木斯段扩建工程作为水土流失预测的类比工程［4］。类比条件对照详见表1。

表1 类比工程条件对照表

从表1可以看出，项目区和类比工程区的土壤、林草覆盖度、风速等水土流失的影响因子基本一致，因此将哈同高速集贤至佳木斯段工程各区域的实测资料作为本工程土壤侵蚀模数的取值依据，经综合分析确定扰动后的土壤侵蚀模数［5-7］。

2.1 类比工程建设期水土流失实测结果

哈尔滨至同江高速公路双鸭山（集贤）至佳木斯段扩建工程于2007年8月开始施工，2009年底竣工通车，黑龙江省水土保持监测站对其水土流失状况进行了实测。

表2 哈同高速双鸭山（集贤）至佳木斯段扩建工程水土流失监测成果表

2.3 扰动后土壤侵蚀模数确定

哈同高速双鸭山（集贤）至佳木斯段扩建工程和本工程降水、土壤、工程布置及施工特点基本一致，但是地形等因子具有一定的差异，因此，将类比工程的监测数据综合分析，修正计算本工程扰动后的土壤侵蚀模数值。通过坡度、坡长、降雨侵蚀力、植被类型及盖度等因子的差异性，经综合分析计算，确定修正系数为1.2。自然恢复期没有相关的监测数据，自然恢复期土壤侵蚀模数以施工期监测数据为依据，根据项目区的自然情况，采用综合折减系数计算；施工后的第一年土壤侵蚀模数按施工期的60%～70%计取，第二年土壤侵蚀模数按施工期的30%～40%计取［8-10］。

3 预测结果

1）建设期可能造成的水土流失总量为2.24万t（含背景值），新增流失总量为2.07万t。

2）预测水土流失总量2.61万t中，施工期流失量为2.10万t，占总流失量的81%，自然恢复期流失量0.51万t，占总流失量的19%，施工期是水土流失的重点时段。

3）通过对各区域新增水土流失量分析可知，水土流失的重点区域是路基工程区、施工生产生活区、取土场和表土暂存场，重点部位为路基边坡和临时堆土边坡［11］。

表3 扰动后土壤侵蚀模数

4 结 论

4.1 防治措施的指导性意见

项目区土壤侵蚀类型为水力侵蚀。具体结合建设工程的布局、施工工艺，提出针对性的防治措施，减少施工过程中产生的水土流失量。路基工程区和取土场是产生水土流失的重点地段，水土流失强度较大，路基工程区应以排水、护坡措施相结合进行防治，取土场应以拦挡、排水、绿化措施进行防治，施工生产生活区、施工便道应以临时排水沉沙为主，桥梁施工应按合理的施工工艺进行，并进行必要的拦挡措施，表土暂存场应采取拦挡和苫盖进行防护［12］。

4.2 施工时序的指导性意见

施工期水土流失为水蚀，水土流失主要发生在雨季，集中在6—9月，因此在主体施工安排时，桥梁工程等的施工应尽量避开雨季。对在雨季不得不实施的工程必须做好防护措施，路基施工前先必须修筑排导工程，临时堆土前首先进行拦挡措施的布置。使水土保持工程与主体工程在施工时相互配套，特别做好临时防护工程，减少施工中的水土流失［13-14］。

4.3 水土保持监测的指导性意见

根据预测结果，工程建设期监测的重点地段为路基、桥梁施工区、表土暂存场、取土场。主要监测内容包括表土暂存场土体的变化、开挖边坡、各施工区域的水土流失量和植被等因子的变化情况。

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1007-7596（2015）07-0124-03

2015-06-28

欧阳力（1980-），男，青海海西人，工程师；严尔梅（1982-），女，青海互助人，工程师，从事开发建设项目规划设计。