锦凌水库工程水土流失预测分析

2016-01-15郭宇欣刘光辉

环境科学导刊 2015年4期

关键词：水土流失预测

郭宇欣，刘光辉

(辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳 110006)

锦凌水库工程水土流失预测分析

郭宇欣，刘光辉

(辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳 110006)

摘要：根据小凌河锦凌水库所处自然条件，分析了项目建设过程中的水土流失因素，依据建设项目工程特点划分了预测时段、范围、预测单元，利用类比工程分析对比的方法对水土流失各防治分区扰动原地貌及损坏水土保持设施面积、可能产生的水土流失面积及水土流失量进行了量化预测，阐述了水土流失的危害及对区域环境的影响，得出了预测结果并提出指导性意见。

关键词：水土流失；预测；水土流失面积；水土流失量；水土流失危害；水土流失措施

1工程概况

锦凌水库工程是列入辽宁省小凌河流域规划、锦州城市总体规划及城市防洪规划的重要骨干工程。水库任务是以防洪、城市供水为主，兼顾改善地下水环境的大型综合利用水利枢纽工程，是小凌河干流上唯一的控制性骨干工程。水库规模为大(2)型，工程等别为Ⅱ等。永久性挡水和泄水建筑物的设计洪水标准为500年一遇设计，5000年一遇校核。水库总库容为7.43亿m3，坝高48.3m，坝长1148.0m[1]。

水库坝址位于锦州市太和区的后山河营子村，距锦州市9.5km，水库控制流域面积3029km2，占小凌河流域面积的58.8%。锦凌坝址以上基本为山地丘陵区，坝址以下有少量山丘[2]。

2水土流失成因分析

锦凌水库工程建设产生的水土流失主要发生在工程施工期。影响项目区水土流失的因素有自然因素和人为因素。自然因素主要包括气候、土壤、植被、下垫面物质组成等；人为因素主要包括工程建设过程中的场地平整、开挖与回填、临时堆土、施工导流、工程弃渣等施工活动对原地貌及地表植被进行的扰动和破坏，降低了土壤抗蚀能力，引发或加剧了区域水土流失的发生和发展。

3预测范围、预测时段及预测方法

3.1预测范围

预测范围为各防治分区的扰动范围，将工程划分为枢纽工程区和移民安置及专项设施改建区。枢纽工程区包括主体工程区、水库管理局区、施工场地区、道路区、料场区；移民安置及专项设施改建区包括移民安置区、专项设施改建区。

3.2预测时段

根据本工程的建设特点及施工进度，同时考虑植物措施的水土保持效果具有一定滞后性这一特点，并根据《开发建设项目水土保持技术规范》确定本工程各预测单元的水土流失预测时段。

本工程建设工期近5年，2009年5月—2013年10月，此阶段水土流失类型复杂、水土流失严重，是重点预测时段。植被恢复期预测时段确定为3年。

3.3预测方法

水土流失预测方法采用类比法。从自然条件、侵蚀类型、侵蚀强度、地理位置及施工区临时堆渣方面考虑，选取正在建设的锦州市污水处理厂二期工程和大凌河流域阜新市引白输水工程作为类比工程。

3.3.1预测参数确定

(1)项目区土壤流失背景值

根据辽宁省第四次土壤侵蚀遥感调查数据，结合当地水土保持部门的基础数据确定不同地貌、地类的土壤侵蚀模数。项目区地貌类型为丘陵，地类为耕地、林地、果园及未利用地，原生土壤侵蚀模数表分别为2400t/km2·a、1800t/km2·a、2200t/km2·a、2600t/km2·a[3]。

(2)扰动后侵蚀模数的确定

本工程和类比工程的地理位置接近，气象、地形地貌、土壤等自然条件相似，因此根据各施工迹地扰动破坏特点，施工期土壤侵蚀模数直接采用类比工程相应施工迹地的实测数值。类比工程的实测方法参照了《水土流失测验与调查》中的调查方法[4]，最终确定的施工期侵蚀模数见表1。根据原地貌各地类土壤侵蚀强度及土质不同，扰动后不同地类的土壤侵蚀模数见表2。

表1　施工期侵蚀模数表　(t/km2·a)

表2　各区域不同地类扰动地表土壤侵蚀模数表　(t/km2.a)

(3)自然恢复期侵蚀模数的确定

由于植物措施发挥保水保土作用具有后效性，因此，在自然恢复期仍存在一定程度的水土流失。但由于各施工迹地经过全面整地等措施治理后，占地区地势平坦，土壤侵蚀模数较扰动后有大幅度降低。根据本工程具体情况，并参考阜新市引白输水工程水土保持方案中水土流失预测所确定的土壤侵蚀模数[5]，本工程植被恢复期的平均土壤侵蚀模数具体见表3。

表3　自然恢复期平均土壤侵蚀模数　(t/km2·a)

3.3.2预测公式

(1)扰动地表水土流失量公式[6]

式中：W1-扰动地表水土流失量(t)；Fi-预测单元的面积(km2)；Mi-预测单元扰动后水土流失侵蚀模数(t/km2·a)；Ti-预测时段(a)；n-预测单元。

(2)临时堆渣水土流失量公式[6]

式中：W2-弃渣流失量(t)；Si-预测单元弃渣堆积外表面积(km2)；M2-弃渣面侵蚀模数量(t/km2·a)；Ti-预测时段(a)；n-预测单元。

4水土流失预测结果

4.1水土流失面积

本工程扰动区域水土流失面积为占地面积及坡面裸露面积，临时堆放区外表面面积。施工期水土流失预测范围为360.37hm2，水土流失面积360.37hm2；自然恢复期预测范围为159.67hm2，水土流失面积159.67hm2。

4.2水土流失量

项目区共产生水土流失总量101655t，其中原生地貌水土流失量27042t，新增水土流失量74613t。新增水土流失量中：扰动地表水土流失量61130t，临时堆渣产生水土流失量4537t，自然恢复期水土流失量8946t。水土流失量预测汇总见表4。

表4　工程水土流失量预测汇总表　(t)

5水土流失危害分析

通过水土流失预测可以看出，工程建设将在一定程度上改变和破坏原有地貌与植被，形成的再塑地貌土层松散、地表裸露、土壤抗蚀能力低，从而会产生和加剧局部区域的水土流失。其水土流失危害主要有以下几方面：

(1)建设过程中将破坏原生地貌和植被，形成裸露疏松的表土，将会产生新增水土流失，影响周围生态和景观环境。

(2)破坏土地资源、降低土地生产力。工程建设过程中占用林地、荒草地等，扰动和破坏原相对稳定的土层和地表土壤，降低土地生产力，加剧周边区域水土流失。

(3)工程产生的临时弃渣如不采取防治措施，将引发或加剧局部区域水土流失的发生和发展。另外，各类施工活动对当地的局部生态环境可能产生一定的不利影响。

6指导性意见

根据预测结果，施工期是水土流失预测的重点时段。料场区、主体工程区、施工场地区、移民安置区是水土流失预测的重点单元。

根据本工程不同的施工区域及施工特点，要因地制宜，因害设防，制定针对性的水土流失防治方案，使本工程的防治措施形成一个完整、有效的水土流失防治体系，在保障工程施工与生产运行顺利完成的同时，使水土流失得到有效控制，区域生态环境得到保护与改善。

7结论

本文根据锦凌水库工程所处自然环境及项目建设过程中的水土流失成因，确定水土流失预测范围为各防治分区的扰动面积，工程施工期为重点预测时段，采用类比法对工程水土流失量进行了定量预测与分析。

由于锦凌水库工程尚未竣工，水土保持监测工作亦尚未完成，工程实施过程中实际的水土流失量结果还在统计分析过程中。虽然预测结果和实际水土流失量目前还不能进行对比分析，但是水土流失预测本身明确了水土流失的重点区域和重点时段，对水土保持监测工作具有一定的指导意义。

参考文献：

[1] 辽宁省水利厅.辽宁省水利基础信息集[M].北京：中国水利水电出版社，2013.

[2] 辽宁省水利水电勘测设计研究院.锦凌水库工程可行性研究报告[R].2009.

[3] 曹中杰. 辽宁省第四次土壤侵蚀遥感普查成果分析[J].水土保持应用技术,2007(5).

[4] 李智广. 水土流失测验与调查[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[5] 辽宁省水利水电勘测设计研究院.阜新市引白输水工程水土保持方案[R].2005.

[6] GB 50433-2008 开发建设项目水土保持技术规范[S].北京：中国计划出版社，2008.

Soil Loss Prediction and Analysis of Jinling Reservoir Project

GUO Yu-xin, LIU Guang-hui

(Investigation and Design Institute of Water Resources and Hydropower Liaoning Province,

Shenyang Liaoning 110006, China)

Abstract：Based on the natural condition of Jinling reservoir in the Xiaoling River basin, the soil loss factors was analyzed during the project construction period. The prediction period of time, range and unit were separated according to the engineering characteristics. The soil loss amount and area were predicted using the analogy analysis method. The hazards of soil loss and its negative impacts on environment were introduced. Then, the countermeasures were put forward.

Key words：Soil loss; prediction; disturbance area; erosion modulus; countermeasures