城市水土流失及其防治措施探讨——以西安市某城市建设项目为例

段鹏

西安绿景源水保生态工程咨询有限公司 陕西 西安 710016

引言

近年来，随着西安国际化大都市进程的加快，城市开发建设项目引起的水土流失问题也日益严重，已经成为影响我市城市环境和现代化城市发展的重要问题[1-3]。城市水土流失是城市化的必然结果，城市水土流失危害严重，不仅破坏生态环境，而且淤塞河床、沟道，破坏城市的基础设施，损坏市容市貌，影响居民的生活质量和投资环境，进一步制约城市社会经济的可持续发展[4]。因此，开展城市水土流失研究并做好城市水土保持工作，对于促进城市建设健康良好发展具有十分重要的意义。

1 项目概况

西安某城市建设项目位于西安市雁塔区漳浒寨街道办事处。西安市雁塔区丈八北路与大寨路十字向北500米路西，昆明池路以东，西安市天然气总公司住宅小区以南。项目区中心地理坐标为：东经109°52′13.49"，北纬34°14′51.41"，地理位置优越、交通便利。

本项目为新建建设类项目，项目总占地面积3.36hm2，全部为永久占地，占地类型为建设用地和其他草地。

2 城市建设项目水土流失的危害

2.1 破坏城市生态环境，影响城市形象

近年来，随着城市化进程的快速推进，西安市水土流失也从山区、黄土坮塬的农村进入城市，城市开发建设过程中，尤其是城市新区的建设过程中，大量的开发建设项目大开大挖，形成大量裸露的土质剖面，破坏了原有的区域生态系统，而在建设过程中，新的城市生态系统又未能建立，从而使得城市生态环境严重失调，城市面貌满目疮痍，最直观的感觉，晴天空气雾蒙蒙，一遇刮风风沙飞扬，雨天黄水、泥沙横流，不仅破坏了城市景观，也使得大气中飘尘的含量增加，环境调节自净能力减弱，生态环境质量恶化，城市生态环境质量的下降，反过来又影响城市的投资环境，制约可持续发展。

2.2 危害城市排水防洪设施，影响城市功能

大规模的开发建设过程，破坏基础设施，造成城市中水土的大量流失，最明显的危害就是造成城市河流、沟道、水渠等水工设施的阻塞淤积，使排水管道沟渠的过水能力下降，使江河水库削减洪峰、调节水力的能力减弱，在连续强降雨之后引发城市内涝灾害，给广大市民的生活带来诸多不便。2012年，西安市经历了多次强降雨过程后，导致城市道路、立交桥多处严重积水，随着城市立体化发展，地铁、地下车库、地下商场等各种地下设施及场所越来越多，使城市内涝问题更加严重，一旦发生严重的城市内涝问题，后果不堪设想，严重影响人民群众的生命和财产安全。暴雨引起的城市内涝问题值得我们深深的反思，城市开发建设过程中，如果水土保持措施落实不到位，如遇降雨，形成径流携带泥沙、垃圾，本不应进入雨水管道的泥沙、垃圾大量涌入雨水收水井和管道，这些泥沙、垃圾的沉淀堆积减少了过水断面，日积月累后，如果不及时疏通清淤，会严重堵塞管道，造成排水不畅，容易引发城市内涝。

2.3 加剧城市“热岛效应”，影响城市气候变化

西安市区的气温往往比秦岭的温度高出不少，一到酷暑，一遇周末，人们都选择到山里区，因为那里凉快，这是因为秦岭地区植被茂密，植物叶面存在水汽蒸发过程，使得地表及近地面大气冷却降温，当城市化速度加快，植被面积减少取而代之的是城市建筑群，冷却降温的效果就会大幅度降低。同时，沥青油路和水泥路面相比自然植被覆盖的地面具有更大的热容量和热吸率，使得城市地区储存更多的热量，向四周和大气中大量辐射，造成同一时间城区气温普遍高于秦岭地区的气温，整个城区的气温处于低温的包围之中，这也就形成了“热岛效应”。 城市开发建设破坏了地面植被和土壤结构，使土壤的保水蓄水能力减弱，进一步加剧了城市极端气候形成。

2.4 地表径流增加，地下水水位下降

在各类开发建设过程中，硬化地表，破坏地形、地貌、植被等水土保持设施，使原有的水土保持功能降低或丧失。地表的硬化使降雨不能下渗，土壤入渗减小，地表径流增大，使得地下水源的涵养和补给受到阻碍，造成地下水位下降。以西安为例，沣河、浐河、灞河地下水位由原来的1～5m，下降到13～30m，造成严重的生态环境恶化，导致地面下沉大于100mm的面积162km2，使大雁塔向西倾斜1m，同时加剧了地面产生裂缝11条，延伸长度达115km。

2.5 制约城市经济发展，影响城市居民生活

水是生命之源，土是生存之基，城市由于自然资源贫乏，生态平衡调节能力差，有限的水土资源遭到破坏，势必导致土地蚕食，水质污染，水资源短缺。这种以牺牲生态环境为代价来换取暂时的经济发展模式，必然造成城市生态环境恶化，进而影响投资环境，制约西安作为旅游城市、国际化大都市的发展。

3 城市建设项目水土保持评价

3.1 工程土石方分析与评价

本项目土石方挖填总量为12.34万m3，其中土方开挖总量为10.22万m3（含表土剥离0.27万m3，建筑垃圾0.02万m3），回填土方总量为2.12万m3（含表土回覆0.27万m3），无外借土方，余方8.10万m3（其中建筑垃圾0.02万m3），余方由施工单位清运至西安某消纳场。

本项目开挖土方来源主要为场地平整、建构筑物基坑开挖等，填方主要为绿化覆土、场地平整填高、地下室顶板覆土、建构筑物基坑回填等。建构筑物基坑回填所需土方进行集中堆放，施工期采取临时防护措施，避免因松散土体裸露时间长而造成的水土流失。因此，项目土石方平衡符合水土保持要求。

3.2 工程水量分析与评价

本项目计算考虑绿地产流条件因素，采用容积法计算，根据《建筑与小区雨水利用工程计算规范》（GB50400-2016），计算设计降雨强度下的雨水总量和径流量。

V=10HF

式中：V——雨水总量（m3）；

H——设计降雨量（mm），采用项目区2年一遇平均24小时降雨量为45.5mm；

F——汇水面积（hm2）。

V1=10HφF

式中：V1——径流总量（m3）；

H——设计降雨量（mm），采用项目区2年一遇平均24小时降雨量为45.5mm；

ϕ——雨量径流系数；

F——汇水面积（hm2）。

式中，ψ为区域综合径流系数；Si为单一地面种类的面积（m2）；

ψi为单一地面种类的径流值；

S为计算区域的总面积（m2）；

i为地面种类序号。本项目不同下垫面径流系数取值见下表。

表1 不同下垫面径流系数取值表

经计算分析，本项目一场设计标准的降雨产生的雨水径流总量为781.69m3，可滞蓄水量为通过下凹式绿地、透水铺装下渗、雨水收集池滞留水量，可滞蓄水量总量为631.09m3，其余水量排入市政雨水、污水管网。

通过项目雨水利用措施，增加雨水下渗，减少地表径流量，减轻地表径流面蚀。绿地、透水铺装等措施促进地表雨水下渗，有利于涵养地下水源，雨水收集池等措施有益于雨水的收集再利用，均具有很好水土保持效果，符合水土保持要求。施工进出口洗车用水经沉淀后回用，施工期雨水收集后排入市政雨水管网。总体来说，本项目充分利用了水资源，达到水资源高效利用，设计合理，符合水土保持要求。

4 城市建设项目水土流失防治措施

城市水土流失带来了很多危害，但开发建设是城市建设完善是不可避免的过程，不是说危害大，就要放弃开发建设。新时期城市水土保持也要有新思路，转变传统模式的“以排为主”的思路，以“海绵城市”建设理念为指导，坚持低影响开发，让水留下来，让土留下来，充分利用雨水资源，变害为宝，主要形成以下几点新的治理措施：

一是采用透水混凝土和透水砖等新型建材，变硬化地面为生态透水地面，变浆砌石排水为下渗式排水，以降低城市的地表径流系数，从源头上减少雨洪量，保持城市水资源。

二是变汇集式外排为就地蓄渗，减少雨洪量，建设小型地下蓄水池、渗水井、屋顶集雨池，使雨洪资源化，变害为利。

三是结合低影响开发理念，补充施工期临时排水体系。根据工程建设期的情况，与低影响开发理念和水土保持临时排水措施相结合，将施工期临时排水措施相结合，将施工期临时排水体系规范化，确保施工期排水安全。

四是对城市建筑群采取立体绿化模式，选择各类适宜植物，栽植于人工创造的环境，使绿色植物覆盖地面以上的各类建筑物、构筑物及其他空间结构的表面，以达到拓展城市绿化空间，增加城市绿化率，缓解城市热岛效益；吸附粉尘，改善空气质量，有效降低空气中PM2.5的含量；降温，节能降噪的作用。

五是保护和重建城市水系及雨洪系统，改善水环境。保护和修复城市河湖水系、人工湖；建设低地公园、生态带等，形成分布均衡的积水体，减少雨洪总量，延缓洪水排放时间，减轻排水管网压力。

六是采用下凹式绿地，改变传统的绿地高于地面的形式。下凹式绿地是近年来出现的保水、增加地表入渗的有效措施之一，其形式是低于周围地面适当深度的绿地，以便自身雨水不外排，同时周围区域的地表径流能流入绿地下渗。下凹式绿地是房地产建设项目绿化中有效增加地表入渗和雨洪拦蓄能力的措施。在下凹式绿地中布设一些速渗井、涝池、生态滞留池、生态滞蓄槽等，进一步加强雨水蓄积能力，补给地下水。

5 结束语

在经济社会快速发展和城市化进程中，原有的荒草地被开发成为楼盘、工厂等，虽然栽植了景观树苗，铺设了干净的水泥路面，提升了生活质量，形成了环境优美的建筑群。但是，在城市开发建设过程中，城市水土流失问题日益突出，逐渐形成了制约城市可持续发展的主要生态环境问题。只有在开发建设过程中，将各项城市水土保持措施落到实处，人为水土流失才能降到最低，才能维护和改善大家长期居住的城市环境。笔者在此呼吁社会各界携起手来，希望通过大家的共同努力，做好城市水土保持工作，把“海绵城市”和“低影响开发”的水土保持理念贯穿到城市建设过程中，让蓝天白云、清澈的湖水、清透的空气不再是奢侈品，共同建设美丽家园，美丽西安。