博湖至库尔勒公路建设项目区水土流失带来的危害研究

尤 伟，高照良

(1.水利部水土保持监测中心，北京 100053；2.西北农林科技大学水土保持研究所，陕西 杨凌 712100)

博湖至库尔勒公路建设项目区水土流失带来的危害研究

尤 伟1，高照良2*

(1.水利部水土保持监测中心，北京 100053；2.西北农林科技大学水土保持研究所，陕西 杨凌 712100)

博湖至库尔勒公路建设项目区沿线区域地形起伏较大，地貌单元主要为开都河冲积平原地貌、湖滨地貌、沼泽地貌、沙漠地貌、山前冲洪积平原地貌以及中山地貌。公路建设在给当地带来巨大效益的同时，其对生态环境的破坏不容忽视。本文以博湖至库尔勒公路建设项目区为例，在对建设项目区建设过程中水土流失特点分析的基础上，研究了水土流失现状，分析了项目区水土流失带来的危害，以期为公路建设过程中的水土保持工作提供服务。

道路工程；公路建设；水土流失；博湖至库尔勒公路

1 项目区基本情况

S206线博湖至库尔勒公路建设项目位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州的博湖县和库尔勒市境内。地理坐标位于东经86°37′32″～86°15′16″，北纬41°58′20″～41°41′15″之间。项目起点位置为S206公路K63+700处博湖县城西南角，起点桩号K0+000，项目终点位于库尔勒市经济技术开发区安庆大道与东环路相交处，终点桩号为K79+870。途径博湖县乌兰再格森乡、大小湖隔堤、博斯腾湖乡至西气东输伴行路，穿越库鲁克塔格山后接于库尔勒市经济技术开发区安庆大道与东环路交叉口。路线全长79.87 km，其中博湖县境内线路长72.5 km，库尔勒市境内长7.37 km。S206线博湖至库尔勒公路建设项目是已建S206线的延伸线，本路的建设打通了经博湖县向南穿越库鲁克塔格山连接库尔勒市的交通走廊，不仅是库尔勒市至博湖县的重要通道，更是该区域联系整个南北疆的另一重要通道，其建设是完善区域公路网，改善区域交通运输条件，提高公路通行能力与路网安全性的需要。因此本项目符合自治区综合交通运输体系发展规划和自治区“十二五”交通运输发展规划，它的建设是巴音郭楞蒙古自治州争取建设经济强州、创旅游名城，促进社会经济大发展及公路交通跨越式发展的需要，对乌鲁木齐大力发展旅游业、种植业和畜牧业等三大支柱产业有很大的促进作用。

2 水土流失现状

水土流失是指在水流作用下，土壤被侵蚀、搬运和沉淀的整个过程。在自然状态下，纯粹由自然因素引起的地表侵蚀过程非常缓慢，常与土壤形成过程处于相对平衡状态[1]。因此坡地还能保持完整。这种侵蚀称为自然侵蚀，也称为地质侵蚀[2-5]。在人类活动影响下，特别是人类严重地破坏了坡地植被后，由自然因素引起的地表土壤破坏和土地物质的移动，流失过程加速，即发生水土流失。土壤在外营力作用下产生位移的物质量，称土壤侵蚀量。项目区水土流失的主要成因有自然因素和人为因素，自然因素主要包括降雨、土壤、植被等，其中降雨是形成水力侵蚀的动力因素[6]。人为因素主要是由于人类频繁的生产建设活动扰动地表、破坏植被、损坏地表结构等。近年来，随着发展区域经济的需要，该地区因加大基础设施，从而使挖沙、取土、炸石、烧砖等人类生产活动频繁，导致原地形地貌、原地表植被不同程度地受到了破坏，线路起点段崩塌和泻溜灾害亦时有发生，人为水土流失已成为制约该区域农业生产和生态建设改善的限制因素[7-11]。项目区按照主要的地形地貌分为农田区、风沙区、山前冲洪积平原微丘区以及山岭重丘区，农田区路段占总长的30.12%，风沙区路段占总长的7.3%，山前冲洪积平原微丘区路段占总长的51.28%，山岭重丘区路段占总长的11.3%。项目区土壤侵蚀的主要类型为风力侵蚀兼有水力侵蚀，农田区属微度风蚀微度水蚀区，土壤容许流失量为1 000 t/km2·a，风沙区属轻度风蚀、轻度水蚀区，土壤容许流失量为2 000 t/km2·a，山前冲洪积平原微丘区属轻度风蚀、轻度水蚀区，土壤容许流失量为2 000 t/km2·a，山岭重丘区属轻度风蚀、轻度水蚀区，土壤容许流失量为2 000 t/km2·a。

根据《开发建设项目水土流失防治标准》(GB50434-2008)，结合S206线博湖至库尔勒公路沿线地理位置、地形地貌、气候特征、水文水资源特征、土壤植被及周围环境特点等，判定整个公路沿线区域水土流失类型为风力侵蚀，此外还有一定的水力侵蚀。根据项目区所属的水土流失类型、项目区沿线的实际情况，确定沿线土壤容许流失量农田区为1 000 t/km2·a，风沙区、山前冲洪积平原微丘区和山岭重丘区为2 000 t/km2·a。项目区土壤侵蚀分区范围(表1)。根据水利部2006第2号文《关于划分国家级水土流失重点防治区的公告》，结合《新疆维吾尔自治区人民政府关于全疆水土流失重点预防保护区、重点监督区、重点治理区划分的公告》，项目区属于国家级重点监督区中的新疆石油天然气开发监督区，在自治区 “三区”划分公告中属于重点监督区。

表1 博湖至库尔勒公路土壤侵蚀分区范围

3 项目区水土流失带来的危害

工程项目区沿线区域地形起伏较大，地貌单元主要为开都河冲积平原地貌、湖滨地貌、沼泽地貌、沙漠地貌、山前冲洪积平原地貌以及中山地貌。开都河冲积平原地貌地层主要为黏土与细砂，湖滨地貌与沼泽地貌地层主要为淤泥质腐土、粉砂以及粉质粘土，地表植被发育良好。沙漠地貌的岩性主要为粉砂，粉砂厚度较大，地表覆盖着稀疏的耐旱植被。山前冲洪积平原地层主要为粉砂与碎石土，地表长有低矮的植物。库鲁克塔格山的主要岩性为花岗岩以及碳酸岩，表面植被极为稀少，分化较为严重。工程建设过程中，由于扰动和破坏了原地貌，加剧了水土流失，如不采取有效的水土保持措施，将对工程和当地的水土资源带来不利影响。

3.1 对土地资源的损坏和影响

本项目路线呈北南走向，项目区植被类型主要为温带旱生、超旱生荒漠植被类型(表2)。工程建设中直接扰动原地貌、破坏土地及植被面积287.5 hm2(表3)，损坏水土保持设施面积为262.63 hm2，产生永久弃渣73.04万m3；工程建设期(施工准备期、施工期以及自然恢复期)可能产生的水土流失总量为3.18万t，其中新增水土流失量1.99万t。工程总占地287.5 hm2，其中永久占地234.08 hm2，临时占地面积53.43 hm2；工程挖方总量154.57万m3，填方总量249.89万m3，借方总量168.36万m3，利用方2.4万m3，弃方73.04万m3，其中农田区表土剥离1.74万m3，均用于植物措施覆土，最终剩余的永久弃渣量为71.3万m3，设置永久弃渣场8处，均为料坑；路线所经过的区域共砍伐树木19 360棵，灌木林0.15 hm2，拆迁砖瓦房屋24 779 m2，拆迁砖混房屋100 m2，拆迁砖围墙4 100 m，拆迁土房5 078 m2，拆迁土围墙2 250 m，拆迁地坪18 400 m2，拆迁蔬菜大棚1 950 m2，拆迁水泥电杆124根，拆迁光缆55.5 km，拆迁电缆9.5 km，拆迁安置30户，150人。原地貌形态、土壤结构、地表植物都不同程度地受到改变和损坏，经过多年自然和人为改造才形成的耕作层或植被生长层土壤被挖损、剥离或压埋，造成土壤肥力和蓄水能力的迅速降低或丧失，其诱发的加速侵蚀又使施工区及周边土地生产力严重下降。中低山丘陵路段路基开挖的弃土弃渣若分散堆置在坡面、河岸、河滩上，极易被水流冲刷，造成新的水土流失。

表2 博湖至库尔勒公路沿线土壤与植被分布情况一览表

续表2

续表2

分区起讫桩号地形地貌、土壤植被取土场地貌(K56+500、K63+700、K69+500、K74+800、K78+000)地表土壤类型以灰棕漠土为主。取土场自然植被属于干旱荒漠植被,主要有旱生植物,其中旱生植物主要有骆驼刺、梭梭、芨芨草、红柳、沙拐枣、苦豆子等,取土场林草覆盖率小于5%。施工生产生活区地貌(K41+020、K52+600、K63+300、K70+300)地表土壤类型为灰棕漠土,地表自然植被属于干旱荒漠植被,其中以盐生植物为主,主要有有碱蓬、盐穗木等,施工生产生活区林草覆盖率为5%。

表3 博湖至库尔勒公路占地统计总

注:临时占地面积确定原则：(1)料场(兼弃渣场)指主体工程设计中取土场开采面积;(2)施工便道区的宽度均按7 m计;(3)施工生产生活区指主体工程设计中实际占地面积。

3.2 对区域生态环境的影响

工程线路长、影响范围广，沿线地貌类型多，工程建设对地面的扰动类型也多，造成新的水土流失在所难免[12]。根据堤防建设的特点，水土流失类型主要以风力侵蚀和水力侵蚀为主。产生部位主要位于工程开挖面、填筑面，料场开挖面，弃渣场及新修道路等，产生时段主要集中在施工期和施工后期，项目建设区及周围的土壤结构和植被遭到破坏，降低了水土保持功能，加剧了水土流失(图1)。

(1)公路所经地域生态功能区为天山山地温性草原、森林生态区和塔里木盆地暖温荒漠及绿洲农业生态区。

(2)公路属于平原丘陵区域，所涉及的生态系统类型有湿地、草原、荒漠、裸地等，总体来说结构都较简单，异质化程度低。

(3)公路沿线所经过的土壤类型有苏打盐化草甸土、泥炭沼泽土、半固定风沙土、棕漠土、栗高山草原土和钙质石质土5种类型。

(4)公路沿线周边的自然植被主要有2种类型，即荒漠和草甸。分布的除人工植被外，自然植被有沙拐枣、芦苇、柽柳、骆驼刺、三芒草、猪毛菜等。其中沙拐枣为新疆二级保护植物，偶见于公路K35+000～K64+000段。

(5)项目沿线分布野生动物主要是兽类、鸟类、爬行动物、啮齿动物和鱼类。据实地踏勘和调查了解，工程道路沿线和施工范围内没有大型野生动物和保护级野生动物活动的痕迹。

图1 工程建设期新增水土流失量分析图

公路的建设者、相关的科技工作者及相关的上级部门对此已经达成共识[13]。但因公路呈带状分布，增加了植被重建的施工难度。(1)公路建设是一条线，距离较长，穿越及扰动的地貌类型多。挖方及填方频繁，遇山要修隧道，逢沟要架桥，工程量大，投资高。(2)建设中的弃土、弃石、弃渣数量大，占线长。公路建设挖填的土石方量大，总体上要求尽量挖填平衡，但由于地形、投资及设计等原因，不可避免产生弃渣。(3)公路建设时间长。山区公路工程由于工程量大，施工条件普遍较差，一般其建设期均较长，有的甚至达好几年。(4)山区公路建设的业主、施工单位，甚至部分主管政府部门，对公路建设可能导致的水土流失认识不到位。公路施工过程中将不可避免的使公路沿线天然和人工植被遭受损坏，项目建设区仅有的少量林草植被、大片的农作物植被的覆盖率将衰减甚至接近于零，加之该区各类自然灾害，沿线带状区域水土流失面积和强度剧增，造成局部生态环境进一步恶化，环境容量将迅速减少。根据以上对本项目水土流失的预测，通过对图1的分析可知：项目区新增水土流失总量为1.99万t，工程建设产生水土流失量最大的区域为路基区及料场(兼弃渣场)区。因此施工期的路基区和料场(兼弃渣场)应为本工程水土流失防治和监测的重点区段。

3.3 对河道行洪的影响

随着国民经济发展的不断深入，各种建设工程项目纷纷上马，各种涉河工程也在显著增加。涉河工程种类很多，一般认为在河道管理范围内修建的工程建筑物都属于涉河工程[14-17]。目前涉河工程主要有桥梁、码头以及其他拦河跨河、临河建筑物、构筑物等等。涉河工程的修建会或多或少的影响河道的河床稳定以及边坡稳定，特别是会对河道的行洪产生一定影响[18-20]。公路沿线水资源比较丰富，水质清澈，可满足项目工程用水。全线在K0+000、K11+000、K23+200、K32+400、K79+357.687处设5处水料场。项目所经区域的水系较为发达，主要的地表水系为开都河、博斯腾湖、孔雀河以及库鲁克塔格山水系。本项目线路在K9+590处以中桥的方式跨越开都河下游东支，在K11+162处又一次以中桥的方式跨越开都河下游东支。在K16+344和K22+627处两次以中桥的方式跨越大小湖堤。在K23+601处以中桥的方式跨越孔雀河。在K66+780和K69+555两处以大桥的方式穿越库鲁克塔格山。公路经过山坡、沟谷和穿越河道时，由于路基施工开挖，破坏了坡体支撑，易引起崩塌、滑坡等重力侵蚀。公路施工过程中堆放于公路沿线的永久弃渣场8处，如不采取防治措施，在遇到暴雨洪水时将造成高强度的水土流失或泥石流。这些弃渣在进入河道后，助长洪水危害。同时增加河流的输沙量，对下游河道造成淤积，影响到下游地区人民群众的生产、生活安全。线路经过的库鲁克塔格山存在暴雨洪水，洪水过程很短，瞬时洪水流量大。冲洪沟洪水设计洪峰流量汇总见表4。

表4 博湖至库尔勒公路冲洪沟洪水设计洪峰流量汇总

线路经过的库鲁克塔格山区有2条冲洪沟，洪沟在出山口以上为径流形成区，而出山口以下为径流散失区。(1)施工过程中对施工机械和施工材料加强现场管理，规范废渣、废水排放，可避免和减缓项目施工对沿线地表水体的污染。(2)项目共新修涵洞62道。对沿线泄洪排水起到了良好的疏导作用。(3)跨渠施工会对水质产生不利影响。在严格管理下，防止施工废水、污水及废渣等进入地表水体，可杜绝在施工期对水环境产生较大的影响。(4)公路施工期间产生的生产废水主要包括预制场及拌和站的砂砾料冲洗废水和机械设备冲洗废水。废水应经沉淀处理后回用。

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Hazard Caused by Soil and Water Erosion along Bohu-Korla Highway Construction Project

Eu wei1,GAO Zhao-liang2*

(1.SoilandWaterConservationMonitoringCenter,Xuanwu,Beijing100053; 2.InstituteofSoilandWaterConservation,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100)

The area of Bohu-Korla highway construction is undulating topography,with geomorphology unit as Kaidu alluvial plain landform,lakeside landform,marsh landform,desert landform,piedmont alluvial plain landform and Zhongshan landform. Highway construction generates not only huge benefits to the locality but also brings damage to the ecological environment,which can not be ignored. The paper analyzed the soil and water erosion features in the area of Bohu-Korla highway construction and damage caused by soil and water erosion during the construction.

Road works; highway construction; erosion; Bohu-Korla highway

2015-01-02

新疆维尔族自治区水利厅科研计划重点项目“新疆维尔族自治区能源开发水土保持补偿机制研究” (2011XJWP0628)；“十二五”国家科技支撑计划课题“农田水土保持关键技术研究与示范(2011BAD31B01)”

尤伟(1983-)，男(汉族)，安徽池州市人，工程师，主要研究方向为农业水利工程、生产建设项目水土保持方案技术。

*通讯作者：高照良(1969-)，男(汉族)，河南灵宝市人，博士，副研究员，主要研究方向为土壤侵蚀、水土保持及荒漠化。

U417. 1

A 文章编号:1001-2117(2015)03-0022-07