道路工程水土流失预测及防治措施研究

陈国武

（福建省仙游县水利局水土办，福建 仙游 351200）

0 引言

道路工程是典型的线性工程，项目布局跨度大，呈线状分布。线性工程同其他建设项目相比，具有动用土石方数量大、施工工期长、产生大面积裸露边坡等特点，对沿线地形地貌、土壤结构、生态环境及景观格局都有较大影响［1-2]。水土流失预测就是根据建设项目的总体布局和生产施工工艺，以水土流失规律为基础，综合分析扰动和破坏面、弃土弃渣等情况。对可能产生的水土流失量评估和推测，可为水土保持方案的编制提供基础依据。仙游县鲤城公园路运用类比的土壤侵蚀模数法分析水土流失特征和影响因素，预测各防治区水土流失量，为水土流失防治措施的合理布局提供了坚实基础。

1 工程概况

1.1 项目概况

仙游县鲤城公园路（解放中路至城墙顶路）工程起点顺接现状解放中路，向北延伸，道路终点与规划城墙顶路相交。道路设计总长度为454.484 m，道路横断面型式采用单幅路，路幅宽度为24 m，双向四车道，道路等级为次干路，设计速度30 km/h，路面结构采用沥青混凝土路面。建设项目总占地1.119 hm2，其中永久占地面积1.091 hm2，临时占地面积0.028 hm2。工程建设内容包括道路工程、给水工程、雨水工程、污水工程、道路照明、电力工程、通讯工程、道路绿化及交通安全设施等。

1.2 水土流失现状

项目区为南方红壤区，水土流失以水力侵蚀为主，土地林草覆盖良好，以轻度侵蚀为主。依据全国土壤侵蚀类型区划，工程属于水力侵蚀一级类型区中的南方红壤丘陵区，水土流失容许值500 t/（km2·a）。根据项目区各土地类型和水土流失现状，结合各土地类型占地比重，土壤侵蚀背景模数采用加权平均法取值，经计算项目区侵蚀模数背景值为350 t/（km2·a）。

2 水土流失预测及防治措施配置

2.1 水土流失影响因素

工程施工过程中路基挖填、路面施工和临时设施均会对水土流失产生影响。施工期水土流失影响因素分析见表1。

表1 项目施工期水土流失影响因素分析表

2.2 开挖扰动面积

土石方开挖、场地的整理等不可避免地扰动地表，破坏植被，降低原有区域的保水、保土功能。如不采取防护的措施，裸露的开挖面遇降雨侵蚀将产生不同程度的水土流失。工程征占地面积为1.119 hm2，扰动总面积1.119 hm2，见表2。

表2 扰动地表面积统计表 单位：hm2

2.3 水土流失量预测

2.3.1 预测单元

水土流失预测单元依据特征相似划分，即参照地形地貌、扰动后地表基质层、扰动方式及气象因子。根据项目建设情况和特点及项目区水土流失形式和特点，水土流失预测划分为：路基工程防治区、施工场地防治区2 个预测单元进行预测。

2.3.2 预测时段

工程施工各预测单元预测时段根据工程建设的施工进度安排、施工工艺、水土流失特点、当地水土流失规律及扰动在面植被恢复所需时间具体确定。水土流失预测分区及时段划分见表3。

表3 水土流失预测区域及预测时段表

2.3.3 预测方法

工程扰动地表后土壤侵蚀模数的预测采用类比法。根据类似工程水土流失实测资料，分析预测工程与实测工程在气象特征、地形地貌、植被、土壤及扰动地表的物质和坡度、坡长、侵蚀类型、弃土（石、渣）的堆放形态等水土流失因子的可比性。

根据工程地形地貌、气象特征、植被类型、覆盖率等特点，选择莆田江口风电场作为类比工程。依据类似工程水土流失实测资料，对水土流失因子比较，修正有关参数，从而得出本工程各预测单元扰动后的土壤侵蚀模数。土壤侵蚀模数调整系数见表4，工程扰动后的土壤侵蚀模数见表5。

表4 土壤侵蚀模数调整系数表

表5 平均土壤侵蚀模数M 值 单位：t/（km2·a）

新增水土流失量采用扰动前后侵蚀模数分析计算：

式中：W为土壤流失量，t；i为各预测单元；j=1，2，3，……n-1，n，n=5；j为预测时段，j=1，2，指施工期（含施工准备期）和自然恢复期两个时段；Fji为第j预测时段，第i个预测单元的面积，km2；Tji为第j预测时段，第i个预测单元的预测时段，a；Mji为第j预测时段，第i个预测单元的土壤侵蚀模数，t/（km2·a）。当预测单元土壤侵蚀强度恢复至原地貌土壤侵蚀模数及以下时，不再计算。

2.3.4 预测结果

根据地形、降雨、地貌、土壤和植被等水土流失影响因子，结合试验研究资料和计算的各预测单元土壤侵蚀模数，预测区域的水土流失量，见表6。

表6 水土流失预测结果综合分析表

由表6 可知，工程预测时段内因开挖扰动而可能产生的水土流失总量共计74.1 t，施工期（含施工准备期）流失70.2 t，自然恢复期流失3.9 t，工程新增水土流失量67.9 t。分区看，路基工程防治区水土流失量占项目区水土流失总量的98.68%，应作为重点防治区，采取完善的工程措施、植物措施加以防治。施工场地在施工过程中地表裸露，碾压地表，破坏植被，应尽快实施防护措施，恢复植被，减少水土流失量。从时段上看，工程的水土流失主要集中在施工期，占据总量的94.76%，施工期应作为水土流失防治和监测的重点时段。

2.4 防治措施配置

（1）分区预测主体工程区水土流失量最大，水土保持防治重点应对主体工程区采取切实有效的防治措施，以减少施工期的水土流失面积和水土流失量，并对该区域做好水土保持流失重点监测。

（2）从土壤侵蚀时段方面分析，项目各预测单元的施工期时段较长，需合理安排工程建设工期和实施计划，避开雨季施工。

（3）从土壤侵蚀强度方面分析，施工期各预测单元造成的水土流失强度最大，要加强施工期水土流失防治措施，尤其是土石方工程要严格按施工设计的要求，有效控制人为造成水土流失。

结合工程实际和项目区水土流失现状和预测分析结果，配置总体水保措施，见表7。

表7 水土保持措施体系总体布局表

3 结论

作为典型线性工程的道路施工项目，为了配置水土流失总体布局方案和各单项防治措施，必须结合线性工程特点和水土流失现状，采取科学预测方法综合分析、研判工程施工和运行期对地表、植被和基质层的扰动破坏程度，计算可能的水土流失数量、形式和强度等，这是确保线性工程顺利推进、安全运行的必要环节。