北京山区开发建设目水土流失治对策

2013-05-04李文宇史忠峰王桂锋

水利规划与设计 2013年3期

李文宇史忠峰王桂锋

（1. 北京市水利规划设计研究院北京 100048 2. 北京市怀柔区水务局北京 101400）

北京地处华北平原北端，全市总面积16400km2，其中山区面积10072km2，占全市总面积的61%以上。山区是首都主要的水源涵养及供给源地、是天然生态屏障和居民休闲旅游度假胜地。目前北京山区现有水土流失面积 2727km2，严重的水土流失不仅会造成水质污染和生态环境的恶化，也会对首都资源环境和社会经济可持续发展构成巨大威胁。

1 山区开发建设目水土流失治点

1.1 确定水土流失治责任范围

山区开发建设项目水土流失防治责任范围确定的关键在于直接影响区的确定，这也是与平原区开发建设项目水土流失防治责任范围确定的区别所在。山区开发建设项目位于坡地，坡上与坡下的直接影响区与工程本身设计、所在的坡面坡度、山坡表面植被都密切相关，平原区直接影响区范围的经验值无法直接应用，这些都给水土保持方案的编制造成了很大困难。

1.2 平衡土石方

土石方不平衡是水土保持工作需要解决的主要问题。山区由于地形的局限性，开发建设项目往往需要大量开挖和回填土石方，且开挖与回填量不能平衡。当挖方大于填方，多余土方经常堆置于低洼或沟谷之中，在雨水的作用下容易坍滑从而造成大规模的水土流失，在暴雨时还可能形成泥石流。当挖方小于填方，则需设置新取土场，势必造成新的水土流失。

1.3 测新增水土流失

山区开发建设项目水土流失防治需要计算该工程新增水土流失量，以往计算工程水土流失量的最直接的方式是采用实测值，但实测数据的观测具有滞后性，不能及时满足工程防治水土流失措施的设计要求。如何采用既合理、又接近实际的水土流失预测结果是山区开发建设项目水土流失防治的关键之一。

1.4 完善水土保持措施体系3

相比平原地区开发建设项目，山区开发建设项目增加了涉及山洪和泥石流灾害的防治，一方面既要防止工程受到山洪和泥石流的灾害影响，另一方面又要防止工程诱发山洪和泥石流自然灾害。山区开发建设项目水土流失防治措施体系如何将排洪沟、截洪沟、谷坊、雨洪利用、植被恢复等工程纳入水土保持措施体系，并形成渗、蓄、引、漫、排的坡面水土保持体系是有效解决了水土流失、保护生态资源的重点。

2 技术方案提出

合理的开发建设项目有利于山区经济发展，造福于人民。根据《中华人民共和国水土保持法》、《开发建设项目水土保持方案管理办法》等有关法律、法规的规定，本文案例项目工程属于开发建设项目，需编报水土保持方案报告书。在编制该项目水土保持方案的过程中，通过解决上述问题，保证了项目的顺利实施，总结出山区开发建设项目防治水土流失的技术方案，具体如下：

图1 山区开发建设目水土流失治技术方案

其中，前期资料收集和现场勘查尤其重要，是后期水土保持措施布设的基础，另外，在编制水土保持方案的过程要特别注重对主体工程的分析和评价，做好与主体工程的衔接。

2.1 对主体工程设计报告分析

主体工程设计报告是主要技术资料，对主体工程设计进行准确的分析和评价，是后续措施设计的关键，从水土保持角度分析和评价主体工程的选址和优化工程设计，尽量做到减少征占地面积，选址土石方量少，水土流失少，经济合理。

2.2 基础资料收与现场勘

为提高水土保持措施的合理性、可操作性，首要工作是基础资料收集与现场踏勘。掌握工程项目建设区内的地形地貌；对不良地质、范围区内植被类型、结构和覆盖率，项目区土壤侵蚀现状及类型，工程取土场的可取土量和弃土场的可容渣量等进行调查。

3 案例分析

以平谷区某建设工程为案例进行详细分析和总结。

3.1 目与目区概况

该项目位于北京市平谷区大华山北石河上游山洪沟出口。征用土地约14.71hm2，其中规划用地6.32hm2，代征绿地8.39hm2。工程挖方为12.18万m3，工程填方7.77万m3，弃方4.41万m3。总投资30250万元。项目于2010年10月开始建设，2012年投入使用。

项目区位于平谷区北部山区，属暖温带大陆性季风气候，多年平均降水量 614.4mm（1980~2005年系列），降水年内和年际分布不均匀，汛期（6~9月）降水量占全年降水量81%左右。多年平均水面蒸发量1000mm左右，平均年日照时数2605小时，平均气温11.6℃，极端最高气温40.2℃，极端最低气温-26.6℃，≥10℃积温 2927℃，最大冻土深度0.80m。风向冬季多西北风，春秋季多东南风，平均风速1.8m/s。

3.2 水土流失治范围确定及分区

水土流失防治责任范围包括项目建设区和直接影响区，共18.10hm2，分6个防治分区。

（1）项目建设区

项目建设区指开发建设项目建设征地、占地、使用及管辖的地域，包括工程永久占地及施工临时占地。本工程项目区总面积为16.03hm2，基本按照主体工程设计进行计算。

（2）直接影响区

直接影响区是指项目建设过程中可能对项目建设区以外造成水土流失危害的区域。项目建设区位于山洪沟沟谷地带，项目建设区外围线位于山坡，项目区上游影响较小，且外围是代征绿地，可不计影响范围；下游影响较大，根据以往工程经验影响范围为20m，超出代征绿地范围，经计算，直接影响区面积达2.07hm2。

（3）水土流失防治分区

根据其建设特点，结合主体工程总体布局及工程建设过程中有可能引发新增水土流失的形式、危害程度等，采用一级分区的形式进行水土流失防治区划分，共划分6个防治分区。详见表1。

3.3 土石方平衡

根据主体工程设计报告及现场踏勘，合理确定挖方、调运方、临时堆土情况，做到合理调配，多余土方合理处置。

本工程挖方为12.18万m3，其中土方开挖12.05万m3，建筑垃圾0.13万m3。工程填方10.31万m3。工程余方1.87万m3。其中多余土方1.74万m3，拟借给平关路（西峪水库副坝~上镇）道路工程（该工程位于平谷区北部，施工期与本工程相近）；建筑垃圾0.13万 m3。建议建筑垃圾在场区内基础回填，增加区内的微地形以减少弃方。本工程基本没有取土场和弃土场，大大减少了新增水土流失。施工期土方临时堆放增设临时防护措施，减少施工期临时堆土产生的水土流失量。

表1 目区水土流失治分区表

3.4 水土流失测

水土流失预测采用资料调查法、类比法和公式法三种预测方法相结合进行预测。资料调查法确定项目区水土流失背景值和允许值；类比法确定项目区扰动后土壤侵蚀模数；公式法进行新增水土流失量的计算。

3.4.1 原地貌土壤侵蚀模数的确定

原地貌土壤侵蚀模数的确定采用资料调查法，根据北京市水土流失现状遥感成果，平谷区水土流失主要以水力侵蚀为主，依据《2011年北京市水土保持公报》等资料，项目区所在地水土流失属微度水力侵蚀，初步估判原地貌的侵蚀强度和土壤侵蚀模数（背景值），确定该项目区水力侵蚀模数为200t/km2·a。

通过类比过程，本工程与平谷区平关路道路工程作为类比工程，确定扰动后侵蚀强度为4500~7000t/km2·a，自然恢复期侵蚀模数200~2000t/km2·a。

3.4.2 新增水土流失量的计算

新增水土流失量的计算采用公式法，土壤流失量计算公式如下：

（1）土壤流失量计算公式：

（2）新增土壤流失量计算公式：

经计算，项目区原地貌土壤侵蚀量为 153.64t，地表扰动可能会产生土壤侵蚀量，项目区内新增土壤侵蚀量为675.00t。

3.5 水土流失治措施体系

3.5.1 水土流失防治措施布设原则

防治措施布局以全面贯彻“预防为主、保护优先、全面规划、综合治理、因地制宜、突出重点、科学管理、注重效益”水土保持方针为前提，根据新增侵蚀的侵蚀来源、侵蚀方式、侵蚀总量、时空分布以及可能造成的侵蚀危害预测评价结果，结合主体工程的特点合理进行，据此，应突出以下防治原则：谁开发、谁保护，谁造成水土流失、谁负责治理的原则；因害设防、实事求是的原则；同时设计，同时施工，同时投产使用，确保新增水土流失得到有效控制的原则；防治措施分区进行布局的原则；经济性、技术性、可行性和易操作的原则。

3.5.2 水土流失防治措施体系

案例中主体工程设计具有水土保持功能的措施包括山体防护、边坡施工临时硬化、广场、步道铺装、下凹绿地绿化、场内道路种植行道树、排洪沟跌水、消力池；新增防治措施主要有排洪沟、截洪沟、谷坊、雨洪利用、植被恢复以及临时防护措施等。纳入主体设计中具有水土保持功能的措施，同时补充新增水土流失防治措施，实现了水土保持工程、植物、临时措施有机结合，合理布局，完善了水土流失防治措施体系。