扬绩高速公路某路段水土流失预测研究

肖子平 张海娥

摘 要：从扰动地表面积、损坏水土保持设施的数量、弃渣量、可能造成的水土流失量、可能造成的水土流失危害等5个方面开展工程水土流失预测研究，采用类比法确定水土流失预测参数，经验公式法计算出可能产生的水土流失量，进而得出该工程水土流失预测结论，提出水土流失防治的指导性意见。

关键词：水土流失；预测研究；类比法；经验公式法

中图分类号 S157 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）13-0143-04

Abstract：Soil erosion prediction was carried out from five aspects，such as surface area disturbed，amount of damaged facilities of soil conservation，volume of dregs，amount of soil erosion may caused，damages of soil erosion may caused，and so on.Analogy method was adopted to work out the prediction parameters，and empirical formula was used to calculate the possible amount of soil erosion.Then，the conclusion of soil erosion prediction was drawn，and some suggestions were proposed to direct the followed work.

Key words：Soil erosion；Prediction research；Analogy method；Empirical formula method

水土流失是指“在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失。包括土地表层侵蚀和水土损失，亦称水土损失。”[1]水土流失是不利的自然条件，与人类不合理的经济活动互相交织作用产生。水土流失破坏地面完整，降低土壤肥力，造成土地硬化、沙化，加剧干旱等自然灾害的发生、发展，阻碍经济、社会的可持续发展。水土流失预测是水土流失问题研究的重要内容，常用的预测方法有通用土壤流失方程法、类比法、分类分级法、流失系数法等。本项目研究预测主要采用类比法，以扬绩高速公路溧阳至广德安徽段工程（以下简称“本项目”）为例，探讨水土流失预测方法在此类建设项目中的实际应用。

1 项目概况

扬绩高速公路溧阳至广德安徽段起于皖苏交界的郎溪县廖桥，自北向南途经岗南、凌笪、孔塘，在涛城东跨越郎川河后，在南丰镇东跨越新郎川河，向南在誓节西跨越宣杭铁路及老G318后与宣广高速公路相交。线路全长38.85km，设计速度120km/h，路基宽28m，双向四车道。主要控制点：廖桥、涛城、郎溪、誓节。

本项目主要包括路基工程区、桥梁工程区、互通立交区、附属设施区、取土场区、弃渣场区、施工场地区及施工道路区等区域。全线共设特大桥（1660m）1座，大桥（700m）1座，中小桥19座；涵洞10道；设互通立交4处，分别是郎溪互通（K13+270）、郎溪服务区（K28+300）、广德互通（K38+850）、誓節互通（K38+850）；分离立交12处，其中主线上跨5处，支线上跨7处；通道85道。本项目在郎溪设置管理分中心，全线设置服务区1处，位于K28+300处；在皖苏省界设主线收费站1处，在郎溪及誓节互通立交处设2个匝道收费站。设置完善的通讯、监控、交通安全等设施。

工程总占地面积402.94hm2，其中永久占地259.67hm2，临时占地143.27hm2；挖填土石方总量513.31万m3（自然方，下同），其中挖方172.14万m3，填方341.16万m3，借方223.12万m3（设取土场8处），弃方22.10万m3（设弃渣场2处），表土利用31.99万m3；需拆迁各类房屋面积15770m2，拆迁安置由当地政府统一安排。工程总投资22.93亿元，其中土建工程投资15.63亿元。项目区地处皖南丘陵区，属北亚热带湿润季风气候区；年平均气温在15.9℃左右，≥10℃积温为5792℃，多年平均降水量1217.5mm，10年一遇最大24h降水量197mm；年平均风速3.3m/s，主导风向为E，年平均无霜期235d；土壤以红壤及黄棕壤等为主；植被属亚热带常绿落叶阔叶与针叶混交林带，以天然次生植被和人工林为主，现状林草覆盖率70%以上。水土流失类型为轻度水力侵蚀，容许土壤流失量500t/（km2·a），不在国家和省级公告的水土流失重点防治区内。水土流失防治执行建设类二级标准[2]。

2 水土流失预测

2.1 预测范围和预测时段 本工程水土流失预测范围分为路基工程区、桥梁工程区、互通立交区、附属设施区、取土场区、弃渣场区、施工场地区、施工道路区等8个分区。

本项目水土流失预测时段分为施工准备期、施工期和自然恢复期3个时段，运行期不需进行水土流失预测。

2.2 预测内容 本项目水土流失预测主要从以下5个方面开展研究：①扰动地表面积；②损坏水土保持设施的数量；③弃渣量；④可能造成的水土流失量；⑤可能造成的水土流失危害。

2.2.1 扰动地表面积 本工程扰动地表面积402.94hm2，其中主体工程永久占地259.67hm2，取土场、弃渣场、施工营地及施工道路等临时占地为143.27hm2。其中郎溪县340.33hm2、广德县62.60hm2。详见表2。

2.2.2 损坏水土保持设施 本项目施工扰动地表范围用地中除水面5.21hm2外，其余均属于损坏水土保持设施范围。本项目损坏的水土保持设施面积共397.73hm2，其中郎溪县335.19hm2，广德县62.54hm2。

2.2.3 弃土弃渣量 根据文[6]以及土石方平衡，预测工程弃方量为22.10万m3。

2.2.4 可能造成的水土流失量 （1）预测方法

式中：W为扰动地表土壤流失量，t；△W为扰动地表新增土壤流失量，t；Fji为j时段i单元的预测面积，km2；Mji 为j时段i单元的土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；△Mji为某时段某单元的新增土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；Tji为某时段某单元的预测时间，a；i为预测单元，i=1、2、3、······、n；j 为预测时段，j=1、2、3，指施工准备期、施工期和自然恢复期。

（2）预测基本参数

①本项目区产生的水土流失类型以水力侵蚀为主，水土流失侵蚀形式以面蚀为主；其次有重力侵蚀。土壤侵蚀模数本底值取350t～400t/（km2·a）。

②扰动后侵蚀模数

扰动后的侵蚀模数采用类比法分析确定。经现场查勘与有关资料调查分析，本项目选择宣城电厂作为类比对象，两工程地形地貌、水文气象、土壤、植被、水土流失等情况相似。2004年7月，安徽省广德水保站在宣城发电厂项目区，利用人工降雨过程，对现状主要利用土地类型及模拟施工期可能存在的工程类型进行了土壤侵蚀测定，同时通过与广德水保站长期试验资料比照，电厂项目区建设期水土流失预测基础数据取值详见表3。

考虑宣城电厂监测数据是在具有部分水保防护措施的情况下监测的，以及本工程所在地形地貌、侵蚀强度、气候条件等情况与宣城电厂工程略有差别，因此，本工程项目区各区域扰动后土壤侵蚀模数应适当修正，修正系数及扰动后土壤侵蚀模数采用值见表4。

（3）预测成果

根据前述可能造成的水土流失量预测方法、确定的预测参数以及各施工单元水土流失面积，本项目建设可能造成水土流失总量为239898t，其中背景水土流失量6567t，新增水土流失量233331t，见表5。

2.2.5 可能造成的水土流失危害 由上述预测可知，建设期水土流失总量239898t，新增土壤流失量233331t，其中路基工程区109387t，占46.9%，桥梁工程区7200t，占3.1%；互通立交区29588t，占12.7%，附属设施区6924t，占3.0%，取土场区30664t，占13.1%，弃渣场区14817t，占6.4%，施工场地区24462t，占10.5%，施工道路区10310t，占4.4%。因此，路基工程区、互通立交区、取土场区应作重点防治，为本工程水土流失重点防治区，也是水土保持监测的重点地段。

本公路工程施工将对工程建设区邻近的农田、河道、乡村都可能造成较大的影响，对当地生态环境造成一定程度的破坏，对工程本身的安全施工和运行也会造成影响，特别是边坡开挖，如果防护不当可能诱发滑坡、泥石流等地质灾害。

3 预测结论及综合分析

本项目的水土流失总预测时段为建设期，包括施工准备期、施工期和自然恢复期。从预测结果看，水土流失主要发生在施工期，尤其是路基土石方施工期，是路基开挖及填筑形成裸露边坡、弃渣场弃渣的时段，也是产生水土流失量及流失强度较大的时段，需要重点防治。

通过水土流失预测分析，对本项目水土流失的防治及水土保持監测提出以下指导意见：

（1）主体工程区、互通立交区、取土场区3个区域为本工程水土流失重点防治区。

（2）路基土石方施工期是本项目水土流失防治的关键时段，路基开挖填筑前应建好两侧的排水措施和拦挡措施，应分段施工，路基土石方施工完成一段，应立即采取护坡措施，尽量缩短坡面裸露时间。

（3）对于取弃土场的防护，要求在取土、弃渣之前实施排水、拦挡等工程措施，对表土应集中堆存，采取临时拦挡、排水、覆盖措施，弃渣、取土完毕即对弃渣面、开采面复耕或恢复水土保持林草。

（4）对于施工场地区的防护，要求在工程实施期间做好临时用地范围内的排水措施以及表土堆置区的防护措施，工程完工后，针对原地貌情况采取复耕或恢复植被等措施。

（5）施工道路修建前应建好排水、拦挡工程，对需要护坡的地段，修建好以后应立即采取护坡措施。

（6）对于附属设施区要求在开工前实施前期的截水等工程措施；工程施工过程中，同步实施边坡的工程措施防护、项目区的排水工程建设、临时性防护措施；最后实施空隙地的植物措施。

（7）因施工结束后需要大量的表土用于裸露地表的恢复，施工过程中应尽量保留施工开挖中剥离的表土，妥善集中堆置并做好临时防护工作。

（8）路基工程区、互通立交区、取土场区3个区域为本工程水土保持监测的重点区域，对边坡开挖应加强监测；路基土建、弃渣施工期为重点监测时段，水土流失主要发生在雨季，对雨季应增加监测频次。

参考文献

[1]王礼先.中国水利百科全书-水土保持分册[M].北京：中国水利水电出版社，2004年。

[2]中华人民共和国国家标准化委员会.GB/T21010-2007土地利用现状分类[S].北京：中国计划出版社，2007.

[3]中华人民共和国水利部.GB50433-2008开发建设项目水土保持技术规范[S].北京：中国计划出版社，2008.

[4]中华人民共和国水利部.GB50434-2008开发建设项目水土流失防治标准[S].北京：中国计划出版社，2008.

[5]安徽省水利厅.《安徽省水土保持监测公报》[R].2005年12月.

[6]安徽省交通规划设计研究院.《扬绩高速公路溧阳至广德安徽段工程可行性研究报告》[R].2011年5月.

（责编：王慧晴）