南方地区生产建设项目表土保护利用方案探讨——以安徽省桐城抽水蓄能电站为例

胡利强，段东亮，胡宪涛，姚成平

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广东 广州 510635)

目前，我国正处于城镇化发展阶段，生产建设活动占用大量农用地。土地资源是人类赖以生存和发展的物质基础，是经济社会发展依赖的基础资源。生产建设活动中如何保护土地资源，特别是地表土，是新时代水土保持生态文明的要求。本文将从表土保护利用工程实践出发，探讨工程建设中的表土资源剥离、防护及利用，可为同行提供参考。

1 表土保护利用必要性

根据《中华人民共和国水土保持法》第三十八条：“对生产建设活动所占用土地的地表土应当进行分层剥离、保护和利用，做到土石方挖填平衡，减少地表扰动范围……”。表层土壤是一种资源，形成1 cm厚土壤大约需要200～400 a时间，从裸露的岩石地貌形成具有良好的生物多样性、丰富和结构稳定的土壤生态圈则需更长的时间，有的甚至需用上万年[1-2]。

工程建设过程中，根据项目区的土地及土壤条件，结合工程需要，将表土剥离、单独堆放并进行防护，为后期整治恢复扰动和损毁的土地提供土源，避免为整治土地而增加建设区外的取土量，既可减少土地和植被损毁，减少水土流失，又可节约建设资金。因此，保护和利用土壤，特别是表层土，是生产建设项目水土保持设计中非常重要的内容。

2 表土保护利用总体思路

2.1 表土利用方向

1) 表土在水土保持植物措施中的利用

植物措施是生产建设项目中行之有效的水土保持措施，而表土无论是作为载体还是添加材料，对植被恢复潜在能力都具有重要作用，如在生产建设中重视保护植被，保留表土并用之覆盖地表，就能使地面植被得到较大程度的自然恢复[3-5]。

2) 表土在土地复垦中的利用

我国法律法规鼓励剥离的耕作层表土应用于开垦耕地或复垦。《中华人民共和国土地管理法》中第三十一条：“县级以上地方人民政府可以要求占用耕地的单位将所占用耕地耕作层的土壤用于新开垦耕地、劣质地或者其他耕地的土壤改良”；第三十九条：“国家鼓励单位和个人按照土地利用总体规划，在保护和改善生态环境、防止水土流失和土地荒漠化的前提下，开发未利用的土地；适宜开发为农用地的，应当优先开发成农用地”。

2.2 表土综合利用设计思路

由于生产建设项目所处的地理位置、自然环境不尽相同，表土综合利用方案主要是依据表土优劣、后期表土需求量、交通条件及临时堆场位置等因素综合决定。表土综合利用总体思路：在了解工程区域表土现状的前提下，分析表土需求量及表土开挖量，然后设计表土堆存及管护方案，以充分合理利用表土。

3 表土需求量及开挖量分析

3.1 表土需求量分析

植物措施表土需求量的计算，是按照水土保持植物措施的乔、灌木株数和乔、灌木种植穴覆土体积的乘积之和得出。根据《造林技术规程》(GB/T 15776)，乔、灌木采用穴状整地方式，采用圆形或方形坑穴，大小因林种、苗木规格和立地条件而异，穴径和深度分别宜在0.50 m和0.40 m以上[6]。按照一般实际工作经验，乔木种植穴直径0.60 m，每穴覆土厚度约0.50 m，灌木种植穴直径0.40 m，每穴覆土厚度约0.30 m。为了使工程扰动区的植被进行更好的恢复，根据各区域立地条件，草籽覆土厚度为0.10～0.30 m。

植物措施表层土需求量可根据公式(1)计算：

(1)

式中Ni为乔木株数；Nj为灌木株数；Sk为扰动区面积；V乔为乔木种植穴体积；V灌为灌木种植穴体积；h为草籽覆土厚度。

土地复垦表土需求量的计算，是按照复垦的面积和覆土厚度的乘积得出。回覆土层厚度应满足《高标准农田建设通则》(GB/T 30600)的规定值，表土回覆前应做好回覆区的土地平整，农田土体厚度应达到50 cm以上，水浇地和旱地耕作层厚度应在25 cm以上，水田耕作层厚度应在20 cm左右[7]。

3.2 表土开挖量分析

表土开挖利用量的计算，是按照开挖区面积与开挖厚度的乘积之和得出。可剥离的表土厚度可与植物根系分布所对应，植物根系的分布是土壤肥力的外在表现，在施工中可以作为表土剥离厚度的参考；开挖区域的面积由实际查勘得出，剥离厚度控制根据各小区域内地形地类现状及耕植土深度调查确定，表土剥离厚度一般为20～50 cm[1,8]。

表土开挖利用量可根据公式(2)计算：

(2)

式中Si为开挖区域面积；h为开挖厚度。

在确定表土剥离区后，要对表土剥离的工艺、设备进行选择。表土剥离的工艺及机械很多，剥离的工艺应当依据表土剥离区的地质地貌、交通条件以及不同表土剥离模式和类型进行选择，剥离机械主要使用推土机、拖拉机、拖式铲运机和挖掘机等。表土剥离工艺可借鉴“条带复垦表土外移剥离法”、“梯田模式表土剥离法”及“分层平移表土剥离法”等[9-11]。

4 表土堆存及管护措施

剥离后的表土可直接运至正在表土回覆的区域，不能直接利用的表土应运至表土堆存场集中堆放、保存，待使用时再调运。表土堆存场尽量布置在建设项目附近、交通便利，有利于堆存保护的区域，不得布置在对公共设施、基础设施、工业企业、居民点等产生重大影响的区域。剥离表土应分层堆置，避免熟化的表层土与半熟土混杂一起。

表土堆放期间，降水径流对松散土方的冲刷将会造成土壤及养分流失；堆土体在自然沉降作用下，土壤结构也会发生一定变化、土壤肥力降低，因此，应采取拦挡、截排水、沉沙、苫盖及绿肥植物绿化等防护措施。① 拦挡：堆土周边或下边坡坡脚应有拦挡措施，拦挡措施主要有钢筋石笼挡墙、干砌石挡墙、编织土袋挡墙及土埂等；② 截排水：堆土周边应有截排水沟，截排水沟可采用砖砌、浆砌或砂浆抹面衬砌，型式及断面应根据现场地形、集雨面积及使用时间等确定，发生淤塞、断裂的情况下应及时进行修复；③ 沉沙：在截排水沟末端布设沉沙池，以防下雨天降水径流携带泥沙进入下游区域；④ 苫盖：表土堆存及取用期间，应采用塑料彩条布、土工布或塑料薄膜等进行苫盖；⑤ 绿肥植物绿化：绿肥植物的根部具有较强的穿透能力，能促进土壤稳性团粒结构的形成，从而改善土壤的理化性质。当表土堆存时间较长时，应种植绿肥植物以保持土壤肥力。绿肥植物大都为豆科植物，也有少数十字花科、禾本科和薯类植物等[12]。

5 案例分析——桐城抽水蓄能电站表土剥离利用方案

桐城抽水蓄能电站位于安徽省桐城市境内，电站上水库位于唐湾镇杨树村，下水库位于黄甲镇汪河村。电站为Ⅰ等大(1)型工程，总装机容量为1 280 MW，由上水库、下水库、输水系统、厂房系统及永久交通道路等建筑物组成，枢纽工程总占地面积为296.69 hm2，其中永久占地面积245.79 hm2，临时占地面积50.90 hm2。

5.1 工程区表土现状

工程区的土壤类型主要以黄壤、红壤为主，土壤母质主要是酸性岩风化物，由酸性岩残积、坡积、洪积物发育而成，土壤pH值介于6.2～7.0之间，地表物质组成由上至下为壤土、亚粘土、中砂、粗砂和基岩，地表有2～10 cm枯枝落叶层。

从区域位置来看，表层土多富集在上下水库河道两侧漫滩、阶地内，其中河道两侧漫滩表层土较厚，土壤肥沃，开采较为便利；阶地表层土较薄，主要分布在狭长的梯田内，开采较为不便。

从占地类型来看，耕地、园地由于长期的耕作、种植，表层土相对较厚且分布较为均匀，一般在0.20～0.60 m左右，林地主要分布在山体坡面上，由于项目区山体普遍岩石初露，表层土分散不均，且掺杂着砂砾，不利于剥离。

从地形地貌来看，工程区地貌属中低山构造剥蚀地貌，向东、南方向山峰渐次降低，过渡为丘陵至平原地貌。区内河流发育，工程所在地的南冲河为挂车河的主要支流，两岸发育Ⅰ级阶地，分布第四系冲洪积物。总的来看，陡坡地段的表土较薄，平缓地段的表土较厚。

从交通条件来看，项目区南冲河及各支沟沿线有简易村村通道路，可利用现有的交通道路扩宽加固以满足施工要求，项目表土剥离之后就近堆放于低洼处或者阶地，然后用挖掘机挖装，翻斗车作为交通运输工具。总的来说靠近沟谷、道路附近的表层土剥离利用较为便利，远离区域较为不便。

工程可供剥离的表土现状情况见表1。

表1 表土现状情况

5.2 表土需求量及开挖量计算

5.2.1表土需求量计算

工程表土需求主要来源于植物措施及复耕。植物措施的乔灌木栽植采取局部覆土的方法，在每个植树的穴内铺敷表层土，乔木每穴覆土厚度0.50 m，灌木每穴覆土厚度0.30 m，草籽覆土厚度0.10～0.30 m。复耕的表土采取全面整地覆土的方法，覆土厚度为0.50 m。工程表土需求量为15.58万m3，表土需求情况见表2。

表2 表土需求量情况

5.2.2表土开挖量计算

根据工程表土现状情况分析可知，工程区内表土主要分布于耕地、园地的耕作层，可剥离区域内的表土腐殖质含量较高，且表土的厚度较大，表土剥离量约为17.13万m3，考虑到表土损耗情况(损耗系数为1.1)，表土开挖量可满足工程后期植物措施及复耕对土壤的需求。

工程表土开挖情况见表3所示。

表3 表土开挖量情况

5.3 表土堆存场布置及防护措施

工程布置了2个表土堆存场用于存放表土，其中上库表土堆存场位于上库存弃渣场西侧的沟谷处，用于堆放上库施工区的剥离表土，沟谷纵向坡度为10°～15°，拟沿着沟谷纵向坡面堆放，占地面积为0.9 hm2，平均堆高为6 m，规划最大堆存量为5.4万m3；下库表土堆存场位于下库库尾业主营地东侧300 m处的缓坡阶地处，用于堆放下库施工区的剥离表土，现状地形坡度为5°～15°，沿着坡面堆放，占地面积为1.3 hm2，平均堆高为4.5 m，规划最大堆存量为5.9万m3。表土堆存防护措施主要为挡土墙、截排水沟、临时绿化及临时苫盖。

1) 挡土墙

表土堆放期间，为减少表土堆料顺坡滚落外溢，在堆存场下边坡坡脚布置钢筋石笼挡土墙，挡土墙高2 m，“品”字形码放，上库表土堆存场布置50 m，下库表土堆存场布置200 m。

2) 截排水沟

为防止表土堆放期间上边坡来水对表土的冲刷，在表土转运场上边坡及周边布置截排水沟，采用砖砌结构，上库表土堆存场布置400 m，下库表土转运场布置450 m。

3) 临时绿化

工程施工时间较长，表土堆放时间超过半年以上，需种植绿肥植物以保持表土肥力，草籽选用紫花苜蓿、三叶草等豆科类绿肥植物草种，上库表土转运场临时绿化面积为1.1 hm2，下库表土转运场临时绿化面积为1.4 hm2。

4) 临时苫盖

表土堆存、取用土期间，采用土工布对裸露堆土面进行临时苫盖，以防下雨天土壤及养分流失，上库表土转运场临时苫盖面积0.6 hm2、下库表土转运场临时苫盖面积0.7 hm2。

5.4 特殊情况下供需平衡分析

施工过程中，如果表土剥离区域由于厚度不足、无法剥离等原因导致土源不足的情况下，可采取剥离非表层土来补充，在植物措施实施过程中，可将种植穴内先覆上非表层土，再覆表层土，也可通过生物的改良作用，实现表层土的熟化。

如果因施工工艺改进，部分区域不再需要表土，导致表土的供给量大于需求量时，可通过加大其他区域的表土覆土厚度，予以消纳。

6 结语

表土剥离保护利用是生产建设项目水土保持设计的重要内容，应着眼于全局，提前做好相关设计工作，以降低工程建设对土地资源侵占的影响，将国家法律法规中对表土的保护利用要求落到实处。