黄土地区高速公路建设水土流失影响及防治措施探讨

曾厚波

（山西省交通环境保护中心站（有限公司），山西 太原 030032）

高速公路属于线性工程，具有路线长、地表扰动面积大、土石方挖填量大等特点，在施工过程中，改变地表形态，破坏地表植被和土壤结构，遇降雨易形成水土流失[1]。黄土地区因其特殊的地质构造、土壤特性及植被等因素，极易产生水土流失，黄土地区高速公路建设水土流失问题备受关注，其水土保持措施亦复杂多样。高速公路包括路基工程、桥涵工程、隧道工程、交叉工程、附属工程等主体工程，以及取土场、弃渣场、施工场地等临时工程，各项工程建设引起的水土流失特点、方式及程度各有不同，其防治措施也有侧重。本文以黄土地区静乐丰润至兴县黑峪口高速公路（以下简称“静兴高速”）建设为例，研究探讨黄土地区高速公路建设水土流失影响及防治措施。

1 项目概况及项目区概况

1.1 项目概况

静兴高速位于山西省中西部，起于忻州市静乐县丰润镇南，设静乐枢纽连接太佳高速（S50），由东向西布线，途经忻州市静乐县，吕梁市岚县、兴县，终至吕梁市兴县高家村镇黑峪口村南侧，设黄河特大桥与陕西省神盘公路相连接，路线全长93.86 km。全线按四车道高速公路建设，设计速度80 km/h，路基宽度25.5 m。

静兴高速全线设特大桥3座，大中桥78座，特长隧道1座，中短隧道6座，互通立交6处，服务区等沿线设施8处。挖填方总量为3 847.06万m3，其中挖方总量为2 463.14万m3，填方总量为1 383.92万m3，对土石方进行挖填平衡后，需借方44.01万m3，弃方1 123.23万m3。全线设弃渣场48处、取土场1处。全线占用土地923.66 hm2，其中永久用地643.41 hm2，临时占地280.25 hm2。建设工期48个月，工程投资估算110.2亿元。

1.2 项目区概况

项目区地处黄土高原，沿线地貌类型以黄土丘陵沟壑为主，局部区域为土石山区。项目区属于暖温带大陆性季风气候，年平均降水量400～900 mm，土壤类型以褐土为主，植被以灌草丛和栽培植被为主，土石山区分布有针阔叶林，林草覆盖率约35.78%.根据《全国水土保持规划国家级水土流失重点预防区和重点治理区复核划分成果》〔办水保[2013]188〕号规定，项目区属于黄河多沙粗沙国家级水土流失重点治理区，土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，一级类型区为西北黄土高原区，容许土壤流失量为1 000 t/km2·a。项目区土壤侵蚀强度为：黄土丘陵沟壑区以极强烈侵蚀为主，平均土壤侵蚀模数10 010 t/km2·a；土石山区以中度侵蚀为主，平均土壤侵蚀模数2 531 t/km2·a。

静兴高速沿线黄土沟壑纵横，林草覆盖率较低，水土流失高度敏感，此外还穿越山西静乐汾河川湿地公园，临近黑茶山国家级自然保护区、蔚汾河省级自然保护区、山西白龙山省级风景名胜区等环境敏感区，沿线环境较为敏感。

2 项目水土流失防治目标及影响情况

2.1 水土流失防治目标

静兴高速沿线以水力侵蚀为主，属于黄河多沙粗沙国家级水土流失重点治理区。根据《开发建设项目水土流失防治标准》（GB 50434—2008）的规定，其水土流失防治标准执行建设类项目一级标准，具体防治目标值为扰动土地整治率95%，水土流失总治理度95%，土壤流失控制比0.7，拦渣率95%，林草植被恢复率98%，林草覆盖率30%.

2.2 水土流失影响情况

静兴高速水土流失防治责任范围为1 472.29 hm2，其中项目建设区923.66 hm2、直接影响区548.63 hm2。静兴高速水土流失预测范围为923.66 hm2，预测期包括施工期和自然恢复期。根据预测结果，静兴高速扰动地表面积为923.66 hm2，可能损坏的水土保持设施面积约923.66 hm2，预测时段内土壤流失总量为338 701.84 t，其中新增土壤流失量为155 000.51 t，具体见表1。

表1 静兴高速施工期和自然恢复期新增土壤流失量 t

从表1可以看出，从工程类型来看，弃渣场、路基工程、交叉工程新增土壤流失量较大，预测期内新增土壤流失量达到30 000 t以上，作为静兴高速水土流失防治的重点区域；从影响时段来看，施工期的水土流失影响大于自然恢复期的影响，应加强施工期的水土流失防治工作。静兴高速可能造成的水土流失危害主要包括路基工程、交叉工程和弃渣场等施工作业过程中形成松散裸露地表或高陡边坡，对原地表植被土层造成破坏，导致土体抗蚀能力下降，加速水土流失。同时，项目建设扰动地表，雨季会造成周边径流泥沙量的增加，旱季产生大量扬尘，对周边生态环境造成一定的影响。

3 项目水土流失防治措施

根据高速公路工程布局和施工特点，按照水土保持分区分别进行水土保持措施布设，综合考虑沿线地形地貌、公路布局和施工特点等因素，静兴高速沿线共划分为路基工程防治区、桥梁工程防治区、隧道工程防治区、交叉工程防治区、附属工程防治区、弃渣场防治区、取土场防治区、施工便道防治区和施工生产生活区防治区9个防治分区。每个防治分区措施又包括工程措施、植物措施和临时措施3部分，由此构成项目水土流失防治措施体系。静兴高速水土流失防治措施体系见图1。

图1 静兴高速水土流失防治措施体系图

3.1 路基工程防治措施

黄土地区高速公路路基填挖过程中将形成大量的裸露土质边坡、松散地面以及临时堆土场，主要采取的措施为拱形骨架等浆砌石防护工程、截排水工程、绿化工程，以及边坡临时苫盖、临时堆土防护等临时措施。绿化树种选择耐旱的侧柏、紫穗槐等本土乔灌草植物，穿越湿地公园，临近自然保护区、风景名胜区路段需结合周围环境进行景观绿化。

3.2 桥梁工程防治措施

相对于其他工程类型，桥梁工程扰动地表面积较小，不会形成大量裸露地表，其水土流失防治措施主要是桥梁基础开挖施工过程中的临时防护措施，以及施工结束后对桥下扰动地面进行植被恢复。跨越汾河川湿地公园的汾河特大桥桥下植被恢复，要结合湿地公园规划及景观要求选择植物种类和搭配。

3.3 隧道工程防治措施

隧道工程水土流失防治措施主要为隧道洞口开挖形成的边坡防护，包括拱形骨架和植被恢复等，以及在施工过程中采取边坡临时苫盖、临时堆土防护等临时措施。

3.4 交叉工程防治措施

交叉工程水土流失防治为互通区的植被恢复，采用景观绿化，施工过程中采取临时苫盖、临时堆土防护等临时措施。

3.5 附属工程防治措施

沿线服务区、收费站管理区等附属工程水土流失防治主要是场区地面硬化和植被恢复，植被恢复亦进行景观绿化。施工过程中采取临时苫盖、临时堆土防护等临时措施。

3.6 取土场防治措施

静兴高速全线仅设1处取土场，将修建截排水设施减少水土流失，使用结束后进行土地整治，然后进行植被恢复。施工过程中采取临时苫盖、临时堆土防护等临时措施。

3.7 弃渣场防治措施

静兴高速全线共设48处弃渣场，均为沟道弃渣场，其预测水土流失量大，是项目水土流失防治的重点之一。静兴高速将采取修建挡渣墙+截排水设施等工程措施，并根据原有土地利用类型进行复垦或者绿化，同时施工过程中采取临时苫盖、临时堆土防护等临时措施。

3.8 施工生产生活区防治措施

施工生产生活区水土流失防治措施主要是施工过程中的临时排水、临时苫盖、临时堆土防护等临时措施。施工结束后需根据原有土地利用类型进行复垦或者绿化。

3.9 施工便道防治措施

施工便道水土流失是高速公路建设中产生较大，且不容易进行规范防治的工程类型。其防治措施包括使用过程中的硬化、边坡临时防护、临时排水等，以及使用结束后的植被恢复。

4 结语

静兴高速各项工程建设将产生大量的水土流失，其中弃渣场、路基工程、交叉工程新增土壤流失量较大，作为高速公路水土流失防治的重点区域。高速建设水土流失防治措施包括工程措施、植物措施和临时措施相结合，工程措施包括拱形骨架等浆砌石防护工程、截排水工程等，植物措施主要是路基边坡、互通区、附属工程管理区以及取土、弃渣场等临时工程的生态恢复。工程措施和植物措施一般在主体工程设计中均要考虑，但是临时措施需要在水土保持方案中进行补充完善，因此编制科学、合理、可行的水土保持方案是高速公路水土保持工作的重要前提，也是落实我国水土保持法的重要举措[2]。