贵州省六盘水至盘县高速公路水土保持生态恢复探讨

2012-07-26师利明

中国水土保持 2012年8期

毛旭，师利明

(1.贵州高速公路开发总公司，贵州贵阳550000;2.长安大学公路水土保持研究所，陕西西安710061)

水土流失已成为一个世界性的环境问题，它不仅造成土地的严重退化，而且还会对河道安全造成威胁，不利于和谐社会的构建、发展［1］。公路项目的建设作为人为扰动地表的一种形式，其造成的水土流失不容忽视。如何解决社会发展与生态系统退化的矛盾，有效解决生态系统退化导致的水土流失加剧、土地资源退化等问题，已成为公路建设项目水土保持工作的重点研究课题。笔者基于贵州省六盘水至盘县高速公路(以下简称水盘公路)项目建设实践，对其水土保持生态恢复进行探讨。

1 水盘公路项目及项目区概况

水盘公路全长91.5 km，工程总投资71.2亿元，全线共占用土地823.6 hm2，其中永久性占地约 560.3 hm2，临时性占地约263.3 hm2。全线路基动用土石方2465.89万m3，其中挖方1412.28万 m3，填方1053.61 万 m3;有特大桥10 座10911 m、大桥51座15479 m、中小桥8座662 m、涵洞239道、隧道24座19355 m，互通立交、分离式立交各5座，通道117处。于2007年年底开工建设，预计2013年年初竣工。

该公路是贵州省骨架公路规划方案“三纵三横八联八支”公路网中毕节至安龙高速公路的一段。路线采用双向四车道高速公路标准，设计行车速度80 km/h，整体式路基宽度为21.5 m。公路竣工通车后，六盘水至盘县的公路里程较老路缩短了80多km，行车时间由原来的5 h减少到约1.5 h。

项目区地形地貌以中低山、台地丘陵和峡谷为主，地势总体西北高东南低，地形起伏大，地面标高在830～2100 m之间。区内发育有北盘江及其支流，水力侵蚀作用明显，地表切割强烈、侵蚀地貌发育。由于水蚀及溶蚀作用强烈，沟谷纵横，孤峰、峰丛林立，多见台地、峭壁。属亚热带云贵高原山地季风湿润气候区，年均降水量1100～1500 mm，降水多集中在5—10月，期间降水量约占全年的76%。年均蒸发量1450 mm，年均气温 14.0℃，极端最高气温 36.7℃，极端最低气温－11.7℃，年均风速 2.1m/s。

2 工程建设对项目区水土流失的影响分析

根据公路工程的性质、特点，可以将其时段标准分为施工期和营运期，施工期又可以分为施工前期(路基工程施工期)和施工后期(路面工程施工期)。在施工期由于施工活动会造成水土流失加剧;在营运期，因施工破坏而导致水土流失的各种因素在各项水土保持措施实施后逐渐消失，并且随着时间的推移以及各项水土保持措施功能日益得到恢复和发挥，水土流失将逐渐减少，直至达到新的稳定状态。

2.1 施工期水土流失敏感单元分析

(1)高填深挖路段。路线走廊带位于贵州省西部山区，云贵高原一、二级台地斜坡上，为满足线形的要求，在建设过程中形成了不少的高填深挖路段。由于填方高度和挖方深度较大，产生的裸露边坡较长、较陡，所以高填深挖路段是水土流失发生和防治的重点单元。

(2)桥梁、隧道工程施工。本项目桥梁工程较多，桥梁工程的桥台、桥墩施工及隧道洞门的开挖都对一定范围内的地表造成扰动，使地表植被和土壤结构遭到严重破坏，抗侵蚀能力降低。同时开挖方的清运、堆置产生了大量的易侵蚀土(渣)源，为新水土流失的产生创造了条件，尤其是桥梁架设地段地形条件较差，坡面较陡，易导致严重的水土流失。

(3)取土、采料场。在施工过程中，筑路材料的开采对地表植被造成严重破坏，使底层土壤裸露，土壤结构遭严重破坏，抗侵蚀能力变差，遇强降雨易遭径流冲刷，进而产生大量的水土流失。

(4)弃渣场。由于项目区地形复杂，不便于弃渣的长距离调用，需要设立相对较多的弃渣场，根据调查，本项目的弃渣场一般都设置在沟道等低洼区域内。在施工过程中，产生的弃渣一般都松散堆弃，如不及时实施防护措施，遇强降雨或上游汇水下泄时，易造成严重的水土流失。为此，必须做好弃渣场防护措施，避免汛期遭冲刷而形成严重的水土流失，危及沿线及下游地区的河道、农田等。

(5)临时占地。在该公路项目建设过程中要修筑大量施工便道，施工便道的开挖在很大程度上破坏了原有地表植被，此外本项目施工还需要设立临时堆放场、预制场等，这些临时占地也对占地范围内的植被和地表土壤造成一定程度的破坏。因此，在防治过程中不能忽视临时占地，必须加以防护。

(6)不良地质路段。沿线所经区域内的不良地质主要为岩溶地段、煤矿采空区等，分别采用了回填夯实、灌注和设桥跨越的方法进行处理，在预测时分别按路基边坡和桥台边坡进行。

(7)拆迁安置。本工程建设造成了一定数量原有设施的拆迁，限于当地的地形和其他条件，在移民安置过程中，移民建房等人类活动对沿线的植被、土壤等环境因素有负面影响，会产生一定的水土流失。

2.2 营运期水土流失影响分析

公路营运期，路面全部硬化，不会产生土壤侵蚀。对于采取工程防护措施的重塑地貌单元，如各类边坡等，由于砌石或预制块护坡直接将土壤侵蚀源与侵蚀动力分隔开来，所以一般不会产生新的水土流失;对于采用生物措施进行防护的一些工程单元，自然恢复期在生物措施完全发挥水土保持功能前，受降雨和径流冲刷，仍会有轻度的水土流失发生。

本项目区水分和光热条件较好，植被恢复迅速，随着植物的生长，覆盖度增加，水土流失将会逐渐得到控制，并降低到允许土壤流失量或以下。另外，不良地质路段在采取了防治措施以后，水土流失基本可以得到控制。

2.3 土壤流失形式和特征

在该公路项目建设和运营过程中，土壤侵蚀以水力侵蚀为主，少数路段兼有重力侵蚀等其他侵蚀形式。具体表现为:①面蚀。工程建设过程中产生了一系列的重塑坡面单元，这些坡面在防护工程实施前处于全裸状态，抗侵蚀能力非常差，坡面在雨滴的击溅和径流的冲击作用下，易发生表层土壤的面状侵蚀。面蚀的强度和总量与降雨强度、坡度、地表土壤特性密切相关。②沟蚀。对于填方边坡和弃渣坡面来说，坡面地表土壤极其松散，抗冲性很差，当坡顶有股流下泄到坡面时，易在坡面形成沟状侵蚀，其中弃渣场因弃渣堆积松散而沟蚀状况最为严重，有些挖方边坡表面也会出现细沟或浅细沟状侵蚀。③滑坡、崩塌和泥石流。对于大挖方路段和可能产生崩塌、滑坡灾害的路段来说，施工过程中的人为扰动往往会使山体的稳定性变差，从而加大项目区内滑坡和崩塌灾害的发生几率，此外弃土弃渣在高强度降雨条件下极易形成泥石流。

3 水土保持措施设计及生态恢复探讨

根据公路建设项目水土流失特点、危害程度和防治目标、水土流失预测结果和划定的防治责任范围，以及水土流失防治分区和防治内容，确定不同的防治区应采用不同的防治措施及布局，以形成防治措施体系。在不同类型的防治措施布局中，以临时防护措施、工程措施和植物措施相结合的方式，力求使本项目建设造成的水土流失得以集中治理。在发挥工程措施控制性和速效性特点的同时，充分发挥植物措施的长效性和景观效果，形成工程措施和植物措施相结合并互为补充的防治形式，能达到主体工程建设顺利进行、公路建成后安全运营、沿线生态环境明显改善和带动地方经济持续发展的目的。水盘公路防治分区划分结果见表1。

表1 水盘公路防治分区

根据防治分区划分结果，设计的水土保持措施主要包括:

(1)主体工程防治(表2)。

表2 主体工程具有水土保持功能的工程量和投资

(2)弃渣场防治。根据初步设计中间成果，沿线共设置弃渣场34处，共计占地58.33 hm2。根据弃渣场利用方向规划及临时工程设计，计算得到水盘公路沿线弃渣场水土保持工程措施、植物措施及临时措施的数量，分别见表3—5。

表3 弃渣场防护工程措施数量

表4 弃渣场植物措施工程量

表5 弃渣场表土剥离及临时挡护工程量

(3)取土场防治。取土场占地面积11.21 hm2。根据项目区的地形和气象条件，取土场区主要采取以下预防保护措施:①表土剥离。剥离的表土，集中临时堆放，以备复垦之用。②防护和削坡开级。由于坡地取土场边坡高差不是很大，平均为4 m，取土后平整坡面，进行植被恢复，以保水保土，并防止上方来水直接下泄造成水土流失。③土地整治。根据贵州省耕地较少的情况，建议条件允许时，首选改造为耕地，在取土场的生土上覆盖公路施工时剥离的熟土，以缩短土地生产能力恢复所需时间，使取土场区与周围环境相协调和融合。④截排水措施。对位于坡面的取土场，取土前应在开挖线外侧设置截排水沟，以防止降雨径流对取土场施工造成影响。取土场地上游汇水面积不大，周边截排水沟的断面采用梯形断面设计，底宽50 cm、深50 cm，边坡坡率1∶0.3，用混凝土修筑。⑤植物措施。土地整治后的料场平台，可以采取两种方式进行植物防护:一种是全面采取植物措施(植树种草);另一种是先种树，再交地方政府进行复垦。对于土岗坡顶面取土后形成的各级边坡，可在边坡坡脚种植攀缘植物进行美化，在坡面种草绿化。取土场防治措施工程量分别见表6—8。

表6 取土场表土剥离及临时挡护工程量

表7 取土场防护工程措施数量

表8 取土场植物措施工程量

(4)施工便道防治区。施工便道占地面积66.58 hm2。对于在开辟施工便道过程中产生的新的废渣必须及时清除，并运至弃渣场统一处置，避免随处乱弃。由于施工便道路面一般不做硬化处理，易造成路面土壤的侵蚀，因此施工便道线形应具有一定的曲率，避免出现较长的顺直线路，以降低地表径流下泄的速度。同时，施工期间应做好施工便道的防、排水措施，如临时土质边沟(必要时需铺砌石块以减少沟底和沟岸土壤的冲刷)等。另外，为防止施工期施工车辆随意碾压，在施工过程中应严格规定行车通道，避免破坏施工便道沿线的植被和生态。施工结束后，应根据施工便道占地的后期规划利用方向，及时进行土地整治和植被恢复工作。

对于需要植被恢复或复耕的施工便道占地区域，施工结束后，应及时进行分级分块处理，使每小块土地呈水平或1%～2%的倒坡，地块的大小视原施工便道纵坡的大小而定，每个地块的边缘修建一条挡水土埂。分好的地块还需进行覆土处理，以备复耕或植被恢复，覆土设计可参照取土场进行。

对于整治后的土地，如需复耕的，可先撒草籽进行初步植被恢复，然后由地方政府进行复耕;不复耕的，则进行全面的植被恢复，行状栽植乔、灌木等，其间再撒播草籽，以增加地表的植被覆盖。具体可参照取土场植物措施典型设计进行。工程中新开辟的施工道路全部按植树种草措施进行防护工程量的计算，结果见表9。

表9 施工便道防护措施工程量

(5)施工生产生活区(占地面积127.18 hm2)。①前期防护措施。对于设在坡地且下游有水域的施工场地，在进行场地平整和建设使用之前，应先建设下方拦渣措施和上游的截排水工程，具体设计可参照弃渣场拦渣工程和截排水工程进行。②施工中的管理措施。施工单位应尽量避开雨季安排动土工程，场地平整尽量做到挖、填平衡，减少弃渣、弃土量。应严格控制施工过程中料、渣的堆放和处置，禁止乱堆乱排。及时清除截、排水沟中的冲淤物，以保障排水系统的通畅。③后期防护措施。施工结束后，施工单位须将不需要保留的地表建筑物及硬化地面全部拆除，废弃物及时运至附近弃渣场，按照施工场地后期使用规划，做好场地的土地整治，以备绿化。具体的土地整治方式可参照取土场进行。首先，根据场地的地形、坡度，适当地对其进行分级分块，尽量使每级和每块土地无顺向坡。其次，对每块土地进行整平，并利用先期剥离的表土进行覆土，覆土的规格可参照取土场覆土设计进行。对本区采取复耕或植被恢复措施，既可防治水土流失，又能达到绿化美化环境的目的。根据“适地适树”的原则，考虑本区内水土保持和环境功能要求，选择马尾松和响叶杨混交、地面种植三叶草进行绿化。根据上述布置，施工生产生活区水保防护措施工程量见表10。