南方红壤区水电项目土壤流失量预测方法分析

陶纯苇，王静，牛振华

［关键词］ 《生产建设项目土壤流失量测算导则》；类比分析法；土壤流失；永嘉抽水蓄能电站；南方红壤区

［摘要］ 为比较类比分析法和《生产建设项目土壤流失量测算导则》（SL 773— 2018）（以下简称《导则》）测算法土壤流失量预测结果的准确性，以浙江省永嘉抽水蓄能电站为例，分别采用类比分析法和《导则》测算法对工程土壤流失量进行预测，并对预测结果进行对比。结果表明，《导则》测算法得到的土壤流失量远小于类比分析法的；《导则》测算法虽不如类比分析法方便快捷，但可根据下垫面扰动形态、扰动程度及上方有无来水等多重因素区别考虑各计算单元的流失量，计算结果相对更加准确，更接近工程实际情况。同时，基于水电工程可行性研究报告的深度，建议水电工程水土流失分析与预测可在可研阶段根据《导则》开展。

［中图分类号］ S157［文献标识码］ A［文章编号］ 1000－0941（2023）06－0024－05

水土流失分析与预测章节是生产建设项目水土保持方案报告书中重要的一节，即在不采取任何水土保持措施的情况下，按最不利时段对工程土壤流失量进行预测，为合理布设水土保持措施、形成完整的水土流失防治体系提供重要依据。自2019年1月《生产建设项目土壤流失量测算导则》（SL 773—2018）（以下简称《导则》）实施以来，已有许多水土保持方案编制单位应用《导则》测算法编写水土流失分析与预测章节，但仍有部分单位使用类比分析法进行水土流失预测分析，还有部分单位采用《导则》测算法和类比分析法相结合的方式。针对这两种目前常用的水土流失预测方法，以浙江省永嘉抽水蓄能电站为例，分别采用类比分析法和《导则》测算法预测工程土壤流失量，并对结果进行比较分析，以期为南方红壤区水电项目水土保持方案中水土流失分析与预测章节编写提供参考。

1项目概况

浙江省永嘉抽水蓄能电站工程位于浙江省温州市永嘉县境内，为Ⅰ等大（1）型工程，电站上水库总库容682万m3，下水库总库容863万m3。工程征占地总面积173.38 hm2，其中永久征地126.82 hm2、临时占地46.56 hm2。工程土石方挖填总量1 082.08万m3。

永嘉抽水蓄能电站工程项目区位于中低山丘陵地貌区，属瓯江支流樟岙溪流域；位于亚热带季风气候区，年均气温18.7 ℃，年均降水量1 734.5 mm，年均蒸发量1 317.4 mm，年均风速1.5 m/s，汛期为每年4—10月；土壤类型主要为红壤、黄壤；属亚热带东部湿润常绿阔叶林带，森林覆盖率约为70%；项目区不涉及国家级和省级水土流失重点防治区，属于县级水土流失重点治理区——永嘉县中部山区水土流失重点治理区，土壤侵蚀以微度水蚀为主，根据全国水土保持区划成果，项目区属于南方红壤区（南方山地丘陵区）-浙闽山地丘陵区-浙西南山地保土生态维护区，容许土壤流失量500 t/（km2·a）。

2預测方法

类比分析法选择同样位于南方红壤区的桐柏抽水蓄能电站作为类比工程。桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县，距离永嘉抽水蓄能电站工程直线距离约115 km，装机容量1 200 MW，为Ⅰ等大（1）型工程。该工程于2000年12月开工，2006年12月投入商业运行，2008年12月通过水行政主管部门的水土保持设施行政验收。永嘉抽水蓄能电站和桐柏抽水蓄能电站在项目区地理位置、气候、年降水量、地形条件、土壤特性、植被、水土流失类型区等方面有较高的相似性，且桐柏抽水蓄能电站相关资料较为完备。

《导则》测算法是根据《导则》，依据工程实际情况，先划分扰动单元、确定典型扰动单元、划分计算单元，再根据各计算单元所属的土壤流失类型计算公式计算各计算单元土壤流失量，最终得出工程总土壤流失量。

3结果与分析

3.1类比分析法

根据年降水量、背景土壤侵蚀模数、监测时段及措施因子等因素，综合确定永嘉抽水蓄能电站各预测单元土壤侵蚀模数修正系数为0.99。永嘉抽水蓄能电站工程扰动后各预测单元类比地段和各预测时段土壤侵蚀模数见表1。

3.2《导则》测算法

根据《导则》，永嘉抽水蓄能电站工程施工期土壤流失主要为地表翻扰型一般扰动地表、上方无来水工程开挖面、上方有来水工程开挖面、上方无来水工程 堆积体和上方有来水工程堆积体等5类，自然恢复期土壤流失主要为地表翻扰型一般扰动地表。以土壤流失量较大的中转料场及表土堆存场区为例，筹建期（含施工准备期）及施工期土壤流失量测算结果见表3，自然恢复期土壤流失量测算结果见表4。

工程建设造成的土壤流失量（当预测单元土壤侵蚀模数恢复到原地貌土壤侵蚀模数以下时， 陶纯苇等：南方红壤区水电项目土壤流失量预测方法分析不再计算）计算公式为W=∑3j=1∑ni=1Fji×Mji×Tji（1）式中：W为土壤流失量，t；j为预测时段，j=1，2，3，分别代表筹建期（含施工准备期）、施工期和自然恢复期；i为预测单元，i=1，2，…n；Fji为第j预测时段、第i预测单元的面积，km2；Mji为第j预测时段、第i预测单元的土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；Tji为第j预测时段、第i预测单元的预测时段长，a。

根据以上预测方法和采用的参数，永嘉抽水蓄能电站工程筹建期（含施工准备期）、施工期至自然恢复期土壤流失量预测结果见表2。

3.3分析及讨论

3.3.1土壤流失量比较分析

根据预测结果，通过类比分析法预测得到浙江永嘉抽水蓄能电站工程建设期可能造成的土壤流失总量为127 884 t，其中背景土壤流失量1 385 t、新增土壤流失量126 499 t。通过《导则》测算法得到的工程建设期可能造成的土壤流失总量为26 657 t，其中背景土壤流失量970 t、新增土壤流失量25 687 t。两种预测方法结果相差甚大，甚至不在一个数量级。

表5为两种预测方法的新增土壤流失量差值百分比和土壤侵蚀模数差值百分比分析结果。由表5可知，《导则》测算法预测得到的各三级分区的新增土壤流失量均小于类比分析法预测结果，且除了施工生产生活区和下库外运料中转料场，其余各区域新增土壤流失量差值百分比的绝对值均大于70%。

3.3.2土壤侵蚀模数比较分析

（1）背景土壤侵蚀模数值。由表5可知，21个三级分区中有15个分区《导则》测算法预测得到的背景土壤侵蚀模数值小于类比分析法预测结果。采用类比分析法确定的各区域背景土壤侵蚀模数值均为300 t/（km2·a），取值根据经验获得，相对随意。采用《导则》测算法确定的背景土壤侵蚀模数值为0～725 t/（km2·a），多数为100～400 t/（km2·a），平均值为166 t/（km2·a）。相比于类比分析法，《导则》测算法根据各个场地实际情况，结合场地占地类型及植被覆盖度计算得出各区域背景土壤侵蚀模数，如：上库外运料中转料场现状为林地，背景流失量几乎可以忽略不计，背景土壤侵蚀模数值为个位数；前方建设管理营地现状为耕地，根据《导则》，当一般扰动地表单元为农地时，植被覆盖因子值取1，耕作措施因子值按整地及种植方式因子与轮作制度因子相乘得到，综合计算下来营地土壤侵蚀模数背景值为379 t/（km2·a）。因此，相比于类比分析法的一概而论，《导则》测算法根据各个场地现场情况分别求取各计算单元的背景土壤侵蚀模数值，更符合实际情况。

（2）施工期土壤侵蚀模数值。由表5可知，21个三级分区中有20个分区《导则》测算法预测得到的施工期土壤侵蚀模数值小于类比分析法预测结果，且除了施工生产生活区和下库外运料中转料场，其余各区土壤侵蝕模数差值百分比的绝对值均大于70%，由此可见类比分析法得到的施工期土壤侵蚀模数值显著高于《导则》测算法。类比分析法预测得到的各预测区域施工期土壤侵蚀模数值均相同，如枢纽工程区施工期均为19 404 t/（km2·a），中转料场及表土堆存场区均为52 173 t/（km2·a）。而实际情况是，枢纽工程区中枢纽区和水库淹没区在施工期间侵蚀模数值肯定大不相同，枢纽区需要大范围的开挖填筑，而淹没区仅是清库，为一般性扰动。再比如，中转料场及表土堆存场区中表土堆存场堆置的全是表土，而中转料场则以砂石料为主，且下库外运料中转料场和下库中转料场的上游汇水面积均较大，因此在同一时间段内各中转料场及表土堆存场的土壤流失量必然不同。针对这一问题，《导则》测算法可根据下垫面扰动形态、扰动程度及上方有无来水等因素，区别考虑各个计算单元的流失量，因此从这一点上看《导则》测算法更加精准和符合实际。

（3）自然恢复期土壤侵蚀模数值。对比两种预测方法下各三级分区自然恢复期土壤侵蚀模数值，由表5可知，除去水库淹没区及位于其范围内的场地土壤侵蚀模数值为0外，其余16个三级分区中有8个分区《导则》测算法得到的土壤侵蚀模数值大于类比分析法预测结果，尤以施工生产生活区中永久场地最为显著。类比分析法得到的各区域自然恢复期土壤侵蚀模数值范围为325～528 t/（km2·a），《导则》测算法得到的为350～934 t/（km2·a）。计算整个工程自然恢复期土壤侵蚀模数值，类比分析法[327 t/（km2·a）]比导则测算法[396 t/（km2·a）]略低。根据《浙江省生产建设项目水土保持方案技术审查要点》，浙江省内自然恢复期取1 a。类比分析法中，施工期土壤侵蚀模数动辄超过10 000 t/（km2·a），在短短的1 a恢复期内侵蚀模数值就要下降到接近300 t/（km2·a），这不太符合实际情况。

4结语

土壤流失量预测时类比分析法的优点在于使用方便和快捷，能够快速地类比出土壤侵蚀模数，从而求得土壤流失量，但其缺点也很明显：首先，难以找到各方面因素都相似的类比工程；其次，有些工程虽然类比度较高，但水土保持监测工作介入较晚，类比工程的土壤侵蚀模数资料不全，从而导致拟建工程类比得到的土壤流失量有偏差；再次，有些类比工程监测成果不一定准确，因此拟建工程类比得出的预测结果也会有偏差。与类比分析法相比，《导则》测算法更为复杂，但结果也相对更为准确。《导则》测算法预测的重点及难点在于各因子的取值，这对方案编制单位要求较高，需要技术人员对工程和现场非常熟悉。基于上述情况，王鹏等[1]建议在有条件的前提下，可在工程布置基本确定、施工组织基本明确等设计深化后再组织编制水土保持方案。但是，对于水电工程来说，可行性研究报告较其他类型的工程更详细，施工场地、堆渣（料、土）场的位置、面积及堆置方式，以及工程的施工方法、施工工艺、施工时序等已基本确定并较为详尽，因此水电工程的水土保持方案报告可在工程可研报告基础上开展编制工作，水土流失分析与预测章节可根据《导则》测算法预测土壤流失量。

[参考文献]

[1] 王鹏，蒋丹丹.关于《生产建设项目土壤流失量测算导则》应用的思考：以大唐溧水电厂工程为例[J].中国水土保持，2022（2）：43-46.

［作者简介］ 陶纯苇（1990—），女，江苏连云港人，工程师，硕士，主要从事生产建设项目水土保持工程咨询工作。

［收稿日期］ 2023-04-25

（责任编辑李杨杨）