开发建设项目建设期土壤流失量预测方法初探

孙树国 曾海英 李云涛

(广西交通科学研究院，广西 南宁 530007)

开发建设项目建设期土壤流失量预测方法初探

孙树国 曾海英 李云涛

(广西交通科学研究院，广西 南宁 530007)

简述了在开发项目建设期采用类比法及通用土壤流失方程法预测土壤流失量的基本方法，阐述了土壤流失量预测过程中存在的问题，并结合具体工程实例，采用以上两种预测方法计算了土壤流失量，为今后土壤流失量预测提供技术参考。

类比法，土壤流失量，预测

0 引言

编制开发建设项目水土保持方案报告书的重点问题之一是水土流失量的预测，科学地预测开发建设项目建设、生产过程中造成的人为水土流失，分析评价水土流失对周边环境造成的危害，从而为确定水土流失防治重点单元及时段，为水土保持措施布设安排、施工进度安排和水土保持监测提供技术依据。

目前，预测工程项目可能造成土壤流失量的方法主要有类比法、数学模型法(包括经验公式法)、实验观测法、专家评估法和航空照片判读法等。由于实验观测法受模拟实验条件及经费的影响，其应用较少；而专家评估法缺少监测数据及权威的评估数据库，其预测结果差别较大；航空照片判读法适用于大范围的项目，在一般的开发建设项目中存在局限。在GB 50433-2008开发建设项目水土保持技术规范中关于水土流失量的预测主要推荐使用类比法进行预测，但由于类比工程的差异使得在土壤流失量预测方面存在一定误差。因此，本文通过典型的数学模型法——通用土壤流失方程预测开发建设项目土壤流失量，对照类比法，对两种预测方法进行分析探讨。

1 类比法预测土壤流失量的基本方法

类比法预测土壤流失量按照以下步骤。

1.1 土壤流失强度预测

1)扰动前(原地貌)土壤侵蚀模数的确定：确定各个地类的土壤侵蚀模数以及各个预测单元的地表面积，然后按照加权平均公式进行计算，计算公式如下：

(1)

其中，QS为平均侵蚀模数；Mi为第i个单元面积；Qi为第i个单元的侵蚀模数。

2)扰动后土壤侵蚀模数的确定：选取邻近的与本工程土壤侵蚀因素和施工工艺等相近、有实测或监测资料的类比工程，从地形地貌、气象特征、植被类型和林草覆盖率、土壤和扰动地表的物质组成、地面坡长与坡度、土壤侵蚀类型、施工工艺等影响水土流失的主要因子进行可比性分析，根据影响因素的不同提出合适的修正系数，对类比工程实测或监测的数据进行修正，从而确定本工程扰动土壤侵蚀模数。

1.2 土壤流失面积预测

土壤流失面积为各预测单元的扰动地表面积和堆积物投影面积。

1.3 土壤流失量预测

根据上述预测的各单元土壤流失强度、面积和各时段预测时间，按以下公式计算土壤流失量:

(2)

(3)

(4)

其中，E为扰动地表土壤流失量，t；ΔE为扰动地表新增土壤流失量，t；i为预测单元(i=1，2，3，…,n)；k为预测时段，k=1,2，指施工期(含施工准备期)和自然恢复期；Mi为第i个预测单元的面积，km2；Qik为扰动后不同预测单元不同时段的土壤侵蚀模数，t/(km2·年)；ΔQik为不同单元各时段新增土壤侵蚀模数，t/(km2·年)；Qi0为扰动前不同预测单元土壤侵蚀模数，t/(km2·年)；Sik为预测时段(扰动时段)，年。

2 通用土壤流失方程预测土壤流失量的基本方法

通用土壤流失方程(USLE)是由维希迈尔(Wischmeirr)在总结40多年的实验资料的基础上提出来的，方程综合考虑了影响土壤流失的各个主要因子，模型形式如下：

E=R×K×LS×C×P

(5)

式中：E——土壤流失量，t/ha； R——降雨侵蚀力因子； K——土壤可蚀性因子； LS——坡长坡度因子； C——植被和作物管理因子； P——水土保持措施因子。

通用土壤流失方程综合考虑了土壤侵蚀诸多因素的影响，在土壤流失计算上具有科学性，其难点是各个影响因素的确定。

1)降雨侵蚀力因子R。

降雨侵蚀力是指标准条件下降雨对土壤的侵蚀能力，计算公式一般采用Wischier经验公式：

(6)

其中，J为全年降雨量，mm；Ji为各月降雨量，mm。

2)土壤可蚀因子K。

土壤可蚀性是反映土壤抗侵蚀的能力，其大小与土壤类型有关，一般采用以下计算公式：

K=[2.1×10-4S×1.14(12-OM)+
3.25(s-2)+2.5(p-3)]/100

(7)

其中，S为(粉砂+极细沙)的百分比与(100-粘粒的百分比)之积；OM为土壤中有机质的含量；p为渗透性等级；s为结构系数。

3)坡长坡度因子LS。

LS采用的计算式如下：

LS=(L/22.1)V·(65sin2B+4.56sinB+0.065)

(8)

其中，L为开始发生径流的一点到泥沙开始汇集或径流进入水道点的长度，m；S为径流长度的平均坡度，(°)；V为模数，当sinB>0.05时，V=0.5,当0.035≤sinB≤0.05时，V=0.4,当0.01≤sinB<0.035时，V=0.3,当sinB<0.01时，V=0.2。

4)作物管理因子C。

作物管理因子是地表植被覆盖情况对土壤侵蚀的反映，其影响根据地表植被覆盖的不同而不同；其指标一般取0.06～0.6之间。

5)水土保持措施因子P。

该项因子指标是水土保持措施对地表影响的反映，包括地表的植被绿化、地表压实硬化及排水措施、拦挡措施等情况对土壤侵蚀的影响。水土保持措施因子根据措施布设情况因地制宜，一般取值在0.5～0.8之间。

3 实例分析

拟建某二级公路全长64.50km，二级公路全部位于河池市某县域，按山岭重丘二级公路标准修建，总施工期为18个月，约1.5年。

其基本参数见表1。

表1 河池市某二级公路基本参数

1)类比法预测土壤流失量。

类比工程选取附近已建成的某二级公路，确定施工期扰动土壤侵蚀模数：其中永久占地侵蚀模数为7 250t/(km2·年)，临时占地侵蚀模数为11 200t/(km2·年)；各施工单元扰动结束后，项目即进入自然恢复期(按规范自然恢复期取2年)，自然恢复期土壤侵蚀模数取值为800t/(km2·年)，1 500t/(km2·年)。

根据式(2)及式(3)计算可得：项目建设期(包括施工期和自然恢复期)可能水土流失总量为10 827t，其中可能新增水土流失量为8 974t。

2)通用土壤流失方程预测土壤流失量。

采用通用土壤流失方程预测土壤流失量其重点在各个参数的确定，项目区内的降雨、土壤组成及坡度、坡长等指标采用调查、取样及查阅有关资料获取。根据上述各个参数的取值方法及式(5)～式(8)可计算得项目区内的土壤流失量。经计算，项目建设期(包括施工期和自然恢复期)可能水土流失总量为10 511t，其中可能新增水土流失量为8 825t。

通过类比法及通用土壤流失方程预测土壤流失量其计算结果存在一定差异，但差异较小，只要选用较为合理的类比工程，其土壤流失量数据基本可信。

4 结语

科学的预测开发建设项目施工过程中造成的土壤流失量是水土保持工作的理论基础，在全面深入分析基础上选用合适具体项目的预测方法，一方面对编制水土保持方案报告书起到重要作用，另一方面对后期水土保持监测及土壤流失预防起到重要作用。

[1]GB50433-2008，开发建设项目水土保持技术规范[S].

[2] 曲德双.类比法预测开发建设项目水土流失几个问题的探讨[J].黑龙江水利科技，2008(5)：26-27.

[3] 赵永军.开发建设项目水土保持方案编制技术[M].北京：中国大地出版社，2007.

[4] 郭索彦，苏仲仁.开发建设项目水土保持方案编制指南[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[5] 唐克丽.中国水土保持[M].北京：科学出版社，2004.

[6] 焦居仁.开发建设项目水土保持[M].北京：中国法制出版社，1998.

The first exploration prediction method on soil erosion of development and construction projects in construction period

SUN Shu-guo ZENG Hai-ying LI Yun-tao

(Guangxi Transportation Research Institute， Nanning 530007, China)

This paper describes the development and construction projects in the construction period by using analogy method and universal soil loss equation method to predict the amount of soil loss, expounds the problems existing in the process of prediction, and using the above two methods for predicting soil loss calculation in the specific project, to provide technical reference on the amount of soil loss prediction for the future.

analogy method, the amount of soil erosion, prediction

1009-6825(2014)36-0254-03

2014-10-14

孙树国(1980- )，男，硕士，工程师； 曾海英(1982- )，女，工程师； 李云涛(1980- )，男，高级工程师

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