神府高速公路建设期间路域侵蚀环境特征分析*

2011-08-15霍建林

陕西林业科技 2011年1期

霍建林

(陕西省治沙研究所,陕西榆林 719000)

随着我国现代化进程的不断推进,公路建设作为我国国民经济的基础设施,其分布之广和发展速度之快,是其它建设工程不能比拟的,特别是西部大开发和新农村建设工程项目启动与实施,发展之迅速。高速公路作为我国公路网的重要组成部分,也步入快速发展阶段。然而,在建设过程中,常常形成大量的弃土弃渣,不合理的堆积弃置或随意倾倒松散的岩土、矿渣,不仅压占土地、污染环境、破坏植被、阻塞河道,还常造成严重的水土流失。因此,开展路域水土流失研究,提出植被建设的科学方法,对改善路域生态环境,治理水土流失,对促进陕北地区生态文明都有着有着十分重要的意义。

1 神府高速公路区侵蚀环境因子分析

1.1 地理位置

神府高速公路建设区域地处黄土高原与毛乌素沙地的过渡地带,水蚀风蚀过渡带是干旱半干旱地区比较独特的自然单元,由于地理环境和人文要素的过渡性特点,水蚀风蚀交错发育,促使区域内黄土地貌、风成地貌均有发育,地面梁峁起伏,沟壑纵横,片片明沙点缀于黄土丘陵沟壑之中,从而形成典型的盖沙黄土丘陵之特殊景观。是黄土中游地区土壤侵蚀粗沙主要来源区之一。

1.2 地质地貌

该区域地质上属鄂尔多斯地台向斜陕北盆地北缘,是一个古老的地台区。中生代时期发展成为一个大型的内陆盆地,陕北盆地中沉积了巨厚的陆相屑物。白垩纪末燕山运动,使盆地整体抬升,因而流域内的中生代地层未受到明显的断裂和褶皱构造影响;地层成水平状,或微倾斜,并有大规模的聚煤成矿作用。第三纪末第四纪初的喜马拉雅山运动在陕北盆地表现的非常明显,使之抬升,从而使得白垩纪晚期至中新世时期的地层缺失,同时由于地壳抬升流域在上新世的三趾红土也被剥蚀殆尽,侏罗纪地层进一步抬升,受河床下切之影响,形成露头煤层。在第四纪黄土沉积前,厚层陆相地层与第三纪马红土层,经历了地壳抬升和侵蚀作用,形成了起伏的古地貌。第四纪为抬升中心,在原有的古地貌基础上覆盖了深厚的风成黄土,期间新构造运动活跃,经历了多次侵蚀与堆积的轮回,黄土高原地壳的新构造运动主要发生第三纪与第四纪。它造就了黄土高原起伏地形的基本轮廓,黄土的覆盖并没有改变正负起伏的地形,而只是使之有所缓和;后经流水侵蚀和沉积,特别是近代人类活动加速土壤侵蚀,形成梁峁起伏、沟壑纵横、沟谷深切、地形破碎的现代侵蚀地貌格局。该区域地质构造形成了有利于风蚀、水蚀重力侵蚀发育的岩层系统。广泛出露的基岩地层要有三叠系、侏罗系和白垩系的砂岩、泥岩和页岩互层第四系粉砂质亚砂土、亚黏土等松散沉积物分布于河流阶地及梁顶处,风成沙广泛分布,呈流沙及固定半固定沙。

1.3 植被资源特征

神府高速公路建设区位于森林草原与典型草原过渡地带,据神木县志记载,在历史上曾有过茂密的植被,曾为北方少数民族繁衍生息沃土地带,这里植被遭到毁灭破坏的原因,除与气候趋向干旱外,在很大程度上是由于明清中期以来大量移民屯边、战乱造成的,人类活动使得天然植被遭到破坏,到目前,天然植被已被破坏殆尽,草本植物也所剩无几。目前常见的建群种和优势种有长芒草、针茅、达乌里胡枝子、茵陈蒿、铁杆蒿、阿尔泰狗娃花、棉蓬、沙打旺、苜蓿、狗尾草等。沙生植物主要有沙竹、沙米、沙蒿、牛心卜等。天然灌木已不成群丛,只有在沟岸零星分布。人工种植的植物有沙柳、柠条、紫穗槐、旱柳、草木犀、苜蓿、杨树、刺槐等。

1.4 气候特征与土壤侵蚀

气候是影响土壤侵蚀外营力的主要因素,气候对土壤侵蚀的影响主要通过气候要素对其发生作用。该区地处半干旱大陆性气候带,其气候特点是气候干旱、风力大风沙频繁、雨量少,降雨集中且以高强度的暴雨出现,春季干旱少雨(占全年降雨量5%),极端最高气温38.9℃,最低气温-27℃,年平均气温9.1℃。年均降雨量453.4 mm,全年蒸发量是年降雨量3～4倍,气候冷热多变,温差悬殊。由于特殊的地质地貌、土壤条件,土壤颗粒组成粗,土质松散,胶结差,气候干燥植被稀疏,土壤抗冲性极弱,特别是一些砂岩、泥岩、页岩互层风化物,受冷热交替更为强烈,泻溜与崩塌滑坡等重力侵蚀发育,全年发生侵蚀,形成了独特的风蚀与水蚀交错的气候与强烈侵蚀地带,是粗砂的主要产区,生态环境十分脆弱。

2 公路水土流失与水土保持的范畴

水土流失是在水力、重力、风力等外营力作用下,水土资源和土地生产力的破坏和损失,包括土地的地表层侵蚀及水的损失。土地表层侵蚀指在水力、风力、冻融、重力以及其他外营力作用下,土壤、土壤母质及岩屑、松软岩层被破坏、剥蚀、转运和沉积的全部过程。

公路水土流失是在区域自然地理因素即水土流失类型区的支配和制约下,由于各种自然因素包括气候、地质、地形地貌、土壤植被的潜在影响,通过人为生产建设活动的诱发、引发、触发而产生的一种特殊的水土流失类型。

公路作为线形建设项目,要穿越不同的地貌单元,在修筑过程中要开挖土体、削坡、修隧道、架桥、填土、取土、弃土等等,破坏了原地貌状态和自然侵蚀状态下的水文网络系统,植被也受到破坏。其对土地资源的破坏不仅仅在土壤表层,对深层的土壤也产生强烈的扰动,其深度达地表以下几十米。因此,公路建设水土流失是人为加速水土流失,公路建设引发的水土流失在时间上主要发生在施工建设过程中,在空间上主要在路域范围。另外,公路水土流失具有突发性和灾难性特点,如果不采取措施加以控制,水土流失往往非常剧烈,甚至引发泥石流、滑坡,造成灾难性后果。

公路水土保持要借鉴传统的水土保持如小流域综合治理经验,同时要结合公路建设自身特点对水土流失进行预防治理,充分保护和利用水土资源、恢复重建生态环境,改善和提高土地生产力的综合性技术。

3 公路水土保持监测

依据国家《水土保持法》、《防沙治沙法》、地方政府《生态环境保护条例》等文件,针对风蚀、水蚀交错地带生态环境脆弱、易破坏、水土易流失等特点,为保持原水系和水土现状不受干扰,确保施工现场按照设计和施组文件规定做到文明、整洁、美观,井然有序,对神府高速公路施工阶段的取、弃土场区,建筑垃圾、废油、废水和生活污水、施工器材堆放进行调查监测。

公路建设路域水土保持生态环境变化监测,主要包括地形地貌和水系的变化情况,建设项目占地和扰动地表面积,挖填方数量及面积,弃土、弃石、弃渣及堆放面积,项目区林草覆盖面积等。水土流失动态监测主要包括水土流失面积、程度和总量及其对下游及周边造成的危害与趋势。水土保持措施防治效果监测应包括各类防治措施的数量和质量,林草措施成活率、保存率、生长情况及覆盖率,工程措施的稳定性、完好程度和运行情况,以及各类防治措施的拦渣保土效果。

监测的方法主要包括遥感监测、地面监测、调查监测、场地巡查,通过查阅主体工程设计资料,收集路域及周边水文、气象、土地利用现状图、水土流失分布图、植被图等相关图件,结合实地访问,实地量测,定位监测等。通过实地考察笔者对认为较为严重的且有代表性事例进行描述:

k5+140右200 m石堡焉隧道出口及附近削坡弃土弃渣场,该弃土、弃渣场,占地面积1 hm2,占地类型基岩沟谷,弃土弃渣量为10万m3,主要是将石堡焉隧道弃渣及附近边坡弃土由山下运往山上沟谷,通过弃土弃渣回填沟谷后形成沟台地。弃土弃渣堆放面斜坡坡度10°～15°,上部石质坡面与堆放面降雨径流汇合集中造成堆放面及下部坡面细沟、浅沟发育,平台下部沟坡存在散堆弃渣,易产生水土流失及扬尘。

K 11+500耿家沙塔弃土场,照片编号为0302-0330(29张),占地面积 1.33 hm2,分为上下两块,削坡弃土方量为11.03 m3,占地类型为河滩荒地,堆放厚度约4～6m,削坡土体为沙黄土,就近堆放造田,田面较平整,水土流失主要发生在靠近河道边坡及田内松散地埂边坡上,因堆放土体松散,坡度在 40°～ 50°之间,坡面水力、重力侵蚀泥沙之间汇入河道,边坡水土流失严重(并建有水土流失监测径流小区)。

K 20+700左100m王庄弃土弃渣场水土流失调查,是将道路削坡土石方量由下部运往山坡上部的弃土场,弃土石方量48万m3,运输便道侵蚀模数可达到2～4万t/km2.a,便道边坡,堆放土体边坡,未采取任何保护措施,水土流失十分严重,特别是撒落在裸露基岩表面沙黄土,不仅水土流失严重,风蚀扬沙对环境造成影响。

K 0+715右(引线)占地类型山坡地,是将道路沿线削坡土石方由山下运往山上,占地面积1.75 hm2,土方量55.4万 m3,回填场面,扩大了村庄面积与耕地,因地势高,临近河道坡面在自由堆放过程中,泥沙直接流入河道,地边埂段产生数条裂痕,极易产生重力侵蚀。

综合上述,高速公路建设期间人为引发的水土流失是极为严重的,主要表现在弃土弃渣表面及边坡上、临时便道、开挖裸露斜坡等。由于陕北地区是我国生态环境极为脆弱区,也是我国能源富集区,加强道路沿线生态环境治理,不仅对改善当地生态环境,发展地方经济,确保安全运行,提高城市品位有着十分重要的作用,而且对减少入河泥沙,实现西部地区的生态文明和搞好国家重化工基地建设有着非常重要意义。