高速公路工程的水土保持监测探讨

2015-08-15段惠

山西水土保持科技 2015年1期

关键词：主体工程土壤侵蚀水土保持

段惠

（吕梁市文峪河水利管理局）

建设生产项目水土保持监测是通过现场调查和测验等多种手段，对水土流失的成因、强度、影响范围、危害及其防治成效等进行动态评估的基础性工作，可为同类项目的水土保持规划设计提供科学依据。本文以临汾市临吉高速公路工程水土保持监测为例，对其进行探讨。

1 水土保持监测特点

1.1 地形地貌复杂，水土流失形式多样

高速公路建设工程战线长，沿线地形地貌类型复杂多样，土壤、植被及下垫面条件差异很大，土壤侵蚀的类型和强度也各不相同。如山西临吉高速公路建设工程，项目起点为临汾市襄汾县南辛店镇西徐村，止于吉县苇子湾黄河大桥，设计全长100.85 km，跨越平原区、丘陵区和中山区三个地貌单元，其中平原区9 km，丘陵区 46.45 km，中山区 45.4 km。由于地形地貌和土壤、植被的差异，造成土地扰动方式不同，土壤侵蚀强度差别很大。平原区以填方路基为主，丘陵区以土石方开挖和边坡防护为主，中山区以山体开挖、隧道和桥梁为主。经水土保持监测结果分析，填方路基扰动土地面积相对较小，土壤侵蚀强度较大，水土流失的主要部位是路基边坡，以水蚀为主；丘陵区的土石方开挖对土地的扰动面积大，土壤侵蚀较为强烈，水土流失的主要部位是路基挖填边坡和弃土弃渣场，以水蚀和重力侵蚀为主；中山区的土石方开挖对土地的扰动面积小，但土壤侵蚀较为强烈，水土流失的主要部位是挖方边坡和弃土弃渣场，以水蚀和重力侵蚀为主。地域的差异性，导致水土流失强度的不均衡及水土流失形式的多样性。

1.2 单项工程类型多，土壤侵蚀区域集中

高速公路的主体工程主要由深挖高填路基、桥梁、隧道等路段组成。如临吉高速公路工程，共设置大、中、小桥梁88座，占公路总长度的21%；隧道18座，总长15.87 km，占公路总长度的16.2%；深挖高填路基总长62.39 km，占公路总长度的62.8%。通过调查监测和地面定位监测，发现造成水土流失的主要部位是路基边坡和弃土弃渣场。主要原因：一是填方路基在填筑过程中路基边坡尚无防护措施，当遇到暴雨时，易造成径流冲刷；二是在山区和丘陵区开挖路基后，形成了大面积的路堑边坡，在无防护措施的情况下，容易造成水力侵蚀和重力侵蚀。边坡的土壤侵蚀强度大小，取决于坡度的大小和土壤性质及结构。临吉高速公路工程开挖路段形成的多为黄土边坡，平均坡度在36°左右，土壤结构密实坚硬，土壤侵蚀强度小于填方路基边坡；三是隧道工程在掘进过程中，基本不扰动地表，对植被的破坏轻微，但形成的弃渣量较大，堆放弃渣区域在不进行拦挡防护情况下会产生严重水土流失；四是桥梁工程在施工过程中，水土流失主要发生在桥头的桥台两侧边坡部位，水土流失量的大小与桥头土石方挖填量有关。

1.3 不同阶段的水土流失强度，变化幅度很大

一般情况下，可将高速公路工程的建设工期分为施工期和试运行期（或自然恢复期）两个阶段。施工高峰期与施工后期相比，前者的水土流失比后者要大得多。因为前者率先扰动地表、占压植被、破坏土壤结构、重塑项目区地形地貌、改变了土地利用方向，且永久性的水土保持防护措施体系尚未形成，所采取的临时防护措施控制范围十分有限，在恶劣天气条件下，必然出现较强的水土流失现象。到了试运行期，主体工程已完工，具有水土保持功能的截水槽、排水沟、喷护、浆砌石挡土墙、浆砌石护坡等工程措施和新增的水土保持措施基本建成并发挥作用，因此土壤侵蚀强度轻微。临吉高速公路工程于2009年下半年开工建设，到2011年下半年主体工程基本完工，这一阶段是水土流失最为严重的时期，土壤侵蚀强度接近水土保持方案中的预测值。2011年下半年至2012年末，工程处于扫尾阶段，开始进入自然恢复期，通过用标桩法定点监测，开挖和填方边坡的年土壤侵蚀模数为1 000 t/km2左右，接近容许土壤流失量。高速公路主体工程中具有水土保持功能的工程措施较多，工程量大，水土保持功能强，此类工程实施的早与晚、质量好坏，对水土流失的影响极大。因此，高速公路工程的水土保持监测，应将主体工程中具有水土保持功能工程的实施情况作为一项主要的监测内容。

1.4 植物措施不可替代，但实施滞后

高速公路工程的水土保持植物措施点多面广，路基边坡、取土场、弃渣场、施工便道和施工生产生活区等各防治分区，都需要布置植物措施，类型以乔、灌、草混交为主。特别是施工生产生活区和施工便道等临时占地区域，主要是采取植物措施来恢复植被。采取植物措施防护，作用持久且不可替代。但水土保持植物措施多在主体工程完工后才实施，在时间上具有滞后性，没有很好地落实“三同时”制度。

2 水土保持监测思路探讨

临吉高速公路工程的水土保持监测实践证明，同类工程的水土保持监测工作应采取以下方式方法。

2.1 适时介入，详细调查

为了全面掌握高速公路建设项目的基本情况，水土保持监测人员在施工准备期就应介入。这一阶段的主要监测任务，是调查不同地貌的土壤侵蚀背景值、公路沿线地形及地质备件、植被种类和覆盖率、水土保持现状等。同时，要熟悉水土保持方案报告书和有关设计文件，详细了解和掌握水土流失防治责任范围、水土流失预测、主体工程水土保持分析评价、水土流失防治目标和措施体系、各个防治分区的水土保持措施布局与设计等情况。

2.2 抓住重点，全面布测

高速公路工程开始施工后，监测人员要根据已经批复的水土保持方案报告书和水土保持监测实施方案，分析确定工程施工过程中发生水土流失的重点区域和部位，并设立监测点。监测点要有代表性，不同的地貌单元、不同类型的主体工程都应视地表扰动情况设置相应的监测点。特别是要将深挖高填路基边坡、弃土弃渣场等区域和部位作为水土保持监测的重点。监测点的布设必须满足监测工作任务的需求，通过水土流失量和侵蚀形式的监测，掌握项目区的水土流失动态变化规律，以便于最终分析水土保持措施的实施效果。

2.3 及时监测，准确分析

高速公路工程的水土保持监测，除了暴雨多发季节加密观测次数外，为了掌握施工期的土壤侵蚀状况，在路基填筑和陡坡开挖结束后，应及时设置临时监测点，随时观测土壤侵蚀情况，并将观测结果与侵蚀性降雨、地形变化、土地利用、植被覆盖等因素进行关联分析，探讨相关因素与土壤侵蚀强度的关系，为同类项目的水土保持监测积累经验。在监测过程中，如发现水土流失隐患和危害，要及时向建设单位和有关部门反馈信息，以便及时采取措施，避免水土流失灾害发生。

2.4 系统总结，综合评价

水土保持监测外业工作完成后，要对监测资料进行系统分析，对监测工作进行系统总结。主要任务：一是对大量的实地观测资料进行整理分析，探寻施工期不同防治分区的水土流失动态变化特点；二是根据实地监测资料，分析计算扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、拦渣率、林草植被恢复率和林草覆盖率6项水土流失防治目标的实现情况；三是综合评价工程项目区水土流失防治的生态效益、社会效益和经济效益，为工程项目验收提供科学依据。