片区改造项目水土流失预测探讨

李龙香

(深圳市深水水务咨询有限公司，广东 深圳 518000)

1 工程概况

罗湖“二线插花地”棚户区改造项目(木棉岭片区) (以下简称“木棉岭片区改造项目”)规划用地面积25.44hm2，主要包括还迁住宅、保障性住房、学校、门诊部、公用设施、道路、景观绿化、边坡治理等建设内容。根据主体设计资料，因施工扰动地表面积26.16hm2(红线内未扰动地表面积0.26hm2、红线外扰动地表面积0.98hm2)，工程总挖方489.90万m3，总填方17.98万m3，借方2.28万m3，弃方474.20万m3。项目土石方工程量较大，主体设计单位应通过竖向设计优化，尽量减少工程弃方量。该项目基坑、路基、管线等土石方开挖过程中将不可避免地产生大范围的裸露地表，引发水土流失。如果在施工期间不采取动态临时防治措施，对新增裸露地面不及时进行防护，必将造成严重的水土流失。为此，必须在调查工程实施对项目区及周边区域水土保持设施破坏程度的基础上，进行工程建设可能造成的新增水土流失量预测，并结合主体工程设计中具有水土保持功能的工程进行分析论证，补充提出防治对策及具体的水土保持措施。

2 水土流失预测

2.1 预测时段

该项目水土保持方案编制时结合《开发建设项目水土保持技术规范》(GB50433-2008)及相关规范，将水土流失预测时段分成施工准备期、施工期及自然恢复期等。木棉岭片区改造项目施工期从2017年12月开始，至2022年6月结束，历时55个月，施工过程中对地表扰动强度较大，且必然会破坏原地表结构，引发原生地面土壤抗侵蚀能力退化。遭遇暴雨的情况下，必将造成严重的水土流失。而当项目施工结束，进入恢复期(2022年7月-2023年6月)后，林草植被逐渐恢复，所采取的水土保持措施也会逐渐发挥作用，施工期间导致水土流失加剧的各项因素也随之消失，水土流失将持续减少。

2.2 预测方法及参数的选择

2.2.1 预测方法

类比预测法主要通过分析和比较开发建设项目毗邻地区已建成工程的水土流失观测及研究成果，引用由类比项目研究成果及监测站所取得的类似资料展开对拟建工程水土流失量的预测[1]。为保证预测过程的可比性与结果的精确性，必须确保两个类比工程属于同一自然地理区域，并且在植被、土壤、气候、地质、地貌等方面具备相似性和可比性。大量工程实践证明，类比预测法简便易行、省时省力。如果类比工程选择得当，则预测结果准确性较高。但是由于我国当前定位观测及动态监测数据较为缺乏，水土保持编制单位一般较难获得毗邻地区类似工程项目监测及实验数据，导致该方法在应用过程中存在一定难度。

木棉岭片区改造项目水土流失量通常由地表扰动流失量和弃渣流失量两部分构成，即：

W=W1+W2

(1)

式中：W为水土流失量，t；W1为地表扰动流失量，t；W2为弃渣流失量，t。

其中，地表扰动流失量主要根据加速侵蚀系数予以计算，公式如下：

W1=∑(F×M×A×T)

(2)

式中：F为原地貌侵蚀模数，t/km2·a；M为地表扰动面积，km2；A为加速侵蚀系数，若A>1，地表扰动流失量主要取决于地表开挖、扰动及破坏程度；T为预测时段，a。值得注意的是，地表扰动流失量应分项目区，并根据具体施工时间测算，不同测算期间加速侵蚀系数A的取值必须>1。

弃渣流失量则通过流弃比法测算，即：

W2=∑(V×R×B)

(3)

式中：V为弃渣堆积体体积，m3；R为弃渣堆积体密度，t/m3；B为流弃比，为不采取任何水土保持措施的情况下，弃渣体自然流失直到达到自然稳定时的弃渣流失总量与弃渣体总量之比。当B≤1时，流弃比主要受地理位置、地形地貌、水文气象、弃渣体级配、形态等因素的影响；当缺乏实测及实验资料时，主要通过类比法确定。弃渣流失量也应分不同的弃渣场情况，按照实际弃渣来源、年堆渣量和施工具体情况进行测算。在弃渣场流弃比确定的基础上，主要根据年弃渣量进行其流失量测算，当然也可以根据弃渣体接近稳定状态的年限，将流弃比向流失年限内合理分配。根据分配情况和流失年限逐年计算弃渣流失量。

2.2.2 参数取值的选择

1)加速侵蚀系数A。根据《开发建设项目水土保持技术规范》(GB50433-2008)及木棉岭片区改造项目水土保持初步设计报告，项目区现状水土流失类型主要表现为水力侵蚀，待表面土体开挖裸露后，受侵蚀程度大大增加，侵蚀模数可达到原地表侵蚀模数值的15～55倍[2]。参照毗邻地区某工程开发项目资料，并对毗邻地区不同地表侵蚀模数展开分析，最终确定出的木棉岭片区改造项目施工期加速侵蚀系数取原地表侵蚀模数(500t/km2·a)的16～60倍。

2)弃渣体流弃比B。结合毗邻地区某酒厂技改项目初步设计阶段水土流失预测时段、建设期弃土弃渣量以及项目实施区域水文地质、地形地貌、土体类型、植被覆盖率、降水量及平均气温等因素，很容易被水流冲刷。根据类比法所确定出的木棉岭片区改造项目弃渣体流弃比具体见表1。

表1 项目弃渣体流弃比

该项目的建筑垃圾全部交由专业公司综合利用，弃方则运至建设单位承诺的合法受纳场，不计算弃土弃渣运出项目区后的水土流失量。该项目弃土及时外运，不设置弃土、弃渣场，故不涉及弃渣流弃比。

2.3 预测结果

2.3.1 水土流失量背景值预测

在综合考虑建设项目实际占地范围内水土流失情况的基础上展开背景值预测，为进行工程项目实施所引发水土流失影响程度的分析，必须使背景值预测时段和项目水土流失预测时段保持一致。木棉岭片区改造项目水土流失预测时段分为施工期和自然恢复期，背景值测算结果为185.65t，具体见表2。

表2 水土流失背景值预测

2.3.2 施工期水土流失量预测

木棉岭片区改造项目主体工程施工历时55个月。经计算，施工期水土流失总量为12619.54t，具体见表3。

表3 施工期水土流失量预测

2.3.3 自然恢复期水土流失量预测

经计算，该项目区工程施工结束后的自然恢复期内水土流失总量为60.40t，具体见表4。

表4 自然恢复期水土流失量预测

综上所述，木棉岭片区改造项目主体工程施工期间及自然恢复期内水土流失总量为12679.94t，其中：根据公式所计算得项目区水土流失背景值185.65t，施工期和自然恢复期水土流失量分别为12619.54t和60.40t，因施工造成新增水土流失量为整个项目建设期直到植被恢复时的水土流失总量与水土流失背景值之差，为12494.29t。具体见表5。

表5 水土流失量预测总表

该项目所在区域降雨较为集中且雨量大，土壤质地较为黏重，地表水渗透力不强，在地表径流过于集中时工程项目的实施很容易造成表土大面积剥落。经实地考察，该工程施工期间水土流失类型主要表现为溅蚀、面蚀、沟蚀等水力侵蚀，还会改变原土壤结构及地面物质构成，使土壤抗侵蚀能力大大降低[3]。此外，遭遇暴雨洪水时，挟带泥沙的汇水冲入排水箱涵及管网，引发周边市政排水管网淤积、堵塞。

3 结 论

综上所述，水土流失预测是工程建设项目水土保持工作的起点，主要通过对水土流失影响程度的测算和分析，为建设项目水土流失防治分区、防治措施布置、水土保持监测等工作提供客观依据；水土流失预测应分为定性预测和定量预测两个阶段，考虑到木棉岭片区改造项目水土历史观测资料经过初设阶段充分积累后已经趋于完善，故其水土流失量预测应采用定性预测和定量预测相结合的做法，通过类比法得到较为准确和可信的项目区水土流失预测结果。