宁东基地南湖中水厂建设工程水土流失预测及分析

谢　涛，闫国忠

(1.宁夏科发水利水保技术服务有限公司，宁夏 银川 750000；2.宁夏瑞沃水资源工程研究院(有限公司)，宁夏 银川 750000)



宁东基地南湖中水厂建设工程水土流失预测及分析

谢涛1，闫国忠2

(1.宁夏科发水利水保技术服务有限公司，宁夏 银川 750000；2.宁夏瑞沃水资源工程研究院(有限公司)，宁夏 银川 750000)

水土流失；土壤侵蚀；扰动；预测；南湖中水厂；宁东基地

以宁夏宁东基地南湖中水厂建设工程为例，对工程施工过程中造成的水土流失进行了预测分析。通过实地调查，将项目区划分为中水厂区、进厂道路区、泵站区、厂外管线区、输电线路区、维修便道区6个预测单元，分别对各单元可能产生的水土流失量进行了预测。结果显示：预测时段内，原地貌水土流失总量为7 880.23 t，可能造成的水土流失总量为17 838.38 t(施工期9 347.77 t、自然恢复期8 490.61 t)，新增水土流失总量为9 958.15 t；施工期内，厂外管线区及中水厂区水土流失量约占施工期水土流失预测总量的96%，应作为施工期的重点防治区域；自然恢复期内，厂外管线区水土流失量约占自然恢复期水土流失预测总量的77%，应将厂外管线区作为自然恢复期的重点防治区域。

宁东基地是宁夏回族自治区党委、政府全面推进小康社会建设、惠及全区人民的重大工程，被自治区确定为举全区之力开发建设的“一号工程”[1]，是全区经济发展的重要支撑点和新的增长点。由于宁东基地地处自治区中部干旱草原区，生态环境脆弱，水土流失和潜在的风蚀沙漠化严重[2]。因此，基于宁东基地所处地理位置特点和脆弱的生态环境，做好该地区工程建设水土流失预测和水土保持工作具有重要的意义。

新建宁东基地南湖中水厂位于灵武市马家滩镇境内，在小南湖建设取水泵站，通过原水管线输至中水厂，在中水厂内经过臭氧氧化、混凝-沉淀-过滤等常规处理及超滤反渗透深度处理达到电厂回用水的要求后，再通过泵站和配水管网输配至各用水单位。建设规模为中水厂进水5万m3/d，出水3万m3/d。宁东基地内工业企业生产能力在不断上升，电厂等高耗水企业也在陆续进驻，对生产用水的需求量不断增长，现有供水系统已不能满足实际需要。因此，南湖中水厂工程的建设是缓解宁东基地供水压力、实现矿井水综合利用的迫切需要。为了全面及时地掌握宁东基地大规模建设前后项目区的水土流失变化情况，以宁东基地南湖中水厂工程为例，对工程建设造成的水土流失进行预测及分析，旨在为宁东基地又好又快、可持续发展提供科学的决策服务。

1　项目区水土流失基本情况

宁夏宁东基地南湖中水厂属建设类项目，依据《关于划分国家级水土流失重点防治区的公告》和《宁夏回族自治区人民政府关于划分水土流失重点防治区和限期退耕陡坡耕地的公告》，项目建设区属国家级重点监督区——陕甘宁接壤石油天然气开发监督区和宁夏回族自治区水土保持重点监督区。

根据宁夏回族自治区水土保持局调查的各行政区水力、风力加权土壤侵蚀模数及各水系水力、风力加权土壤侵蚀模数[3]，以及《宁夏回族自治区第二次土壤侵蚀遥感调查报告》(2001年)，灵武市水土流失以风力侵蚀为主，兼有水力侵蚀，水土流失总面积4 533 km2，平均土壤侵蚀模数4 228 t/(km2·a)。根据地形、地貌和植被情况[4]，项目区平均水力侵蚀模数取1 300 t/(km2·a)，风力侵蚀模数取3 000 t/(km2·a)。根据《土壤侵蚀分类分级标准》，项目区土壤容许流失量为1 000 t/(km2·a)。

2　工程建设新增水土流失预测

2.1工程施工特点

在厂区场平过程中，采用挖掘机边开挖丘陵缓坡山体边装入自动装卸汽车运至厂区回填场地并及时用推土机推平、压路机分层碾压的方式进行施工，开挖和回填场地会造成地表裸露，在遇降雨、大风时易发生水土流失。各类建筑物采用挖掘机或人工开挖基础，开挖土方临时集中堆放在空闲场地上，再进行地基处理，基础处理完成后实施基础回填压实，剩余堆土被调配至场内道路或进厂道路用于路基填筑。道路路基施工采用挖掘机和人工开挖、推土机推平、压路机压实的施工方法，施工工艺按照路基挖填—铺筑砂碎石垫层—路面浇筑的顺序。厂外管线采用机械开挖管沟，开挖土方堆放在管沟开挖线一侧，管道吊装完成后，管沟分层回填土方(表土)并进行作业带扫线。

2.2预测内容

根据项目区自然条件、主体工程情况、影响水土流失的因素，确定宁东基地南湖中水厂工程水土流失预测内容为：扰动土地、损坏原地貌和植被面积；弃土、弃石、弃渣量；损坏水土保持设施情况；新增水土流失量；可能造成的水土流失危害。按照不同的分部分项工程占地，将项目区水土流失预测单元划分为中水厂区、进场道路区、泵站工程区、厂外管线区、输电线路区和维修便道区6个预测单元，预测总时段为60个月。

2.3扰动土地、损坏原地貌和植被面积及扰动地表新增土壤流失量预测

根据本项目的实际情况，扰动原地貌可能造成的水土流失量分施工期、自然恢复期分别进行预测。本工程建设运行扰动原地貌、损坏土地及植被总面积41.49 hm2，扰动地表新增土壤流失量采用参考文献[5]中的方法进行预测。

2.4土壤侵蚀模数选取

侵蚀模数与地面破坏程度、土壤颗粒组成和当地的起沙风速、降雨强度等有关。根据中国科学院兰州沙漠研究所研究成果，在干旱草原风蚀区，原生地貌扰动后风蚀模数将成倍增加，一般增加3～5倍。根据工程所处区域风力强度、大风天数、裸露地沙粒组成状况，以及宁夏水利科学研究院在西气东输工程中所设红寺堡开发区王府台监测点的监测结果，采用类比分析法确定本项目施工期风力侵蚀模数按扰动前平均值的4倍计算，植被恢复期风蚀模数按扰动前的2倍计算，即施工期风蚀模数为12 000 t/(km2·a)，植被恢复期风蚀模数为6 000 t/(km2·a)。

综合中国科学院/水利部水土保持研究所、西峰水土保持科学试验站及宁夏水利科学研究院等有关科研院所的相关试验分析及典型调查，项目区原生地貌经扰动后，水力侵蚀模数增加1～3倍。根据项目区地形、地貌、降雨量、土壤类型等影响因素和预测项目工程扰动情况，确定本项目施工期水力侵蚀模数按扰动前平均值的3倍计算，植被恢复期水蚀模数按扰动前的1.5倍计算，即施工期水蚀模数为3 900 t/(km2·a)，植被恢复期水蚀模数为1 950 t/(km2·a)。

2.5水土流失总量预测

根据工程防治责任范围面积和原地貌侵蚀模数背景值，在预测时段内计算出原地貌土壤流失量为7 880.23 t，见表1。

表1　原地貌水土流失量

根据施工时间、施工期扰动原地貌面积和土壤侵蚀模数，计算出施工期水土流失量为9 347.77 t；根据自然恢复期时间，土地扰动面积和土壤侵蚀模数取值，计算出自然恢复期的水土流失量为8 490.6 t，详见表2。由以上计算结果可知，在预测时段内，本工程原地貌水土流失总量为7 880.23 t，可能造成的水土流失总量为17 838.38 t，新增水土流失量为9 958.14 t。

3　水土流失预测结果分析及建议

3.1结果分析

通过对项目区进行水土流失预测，确定施工期是水土流失重点防治阶段，厂外管线区为自然恢复期重点防治区域，工程建设期间扰动地表面积为41.49 hm2，损坏水土保持设施面积41.49 hm2。可能造成的水土流失量为17 838.38 t，其中新增的水土流失量为9 958.15 t。

(1)不同预测时段水土流失量分析。本工程在未采取任何水土保持措施的前提下，水土流失总量为17 838.38 t，比背景值增加了9 958.15 t，其中施工期9 347.77 t，自然恢复期8 490.61 t。施工期水土流失量大于自然恢复期水土流失量，因此应重点对施工期水土流失进行防治。

(2)施工期不同项目分区水土流失量分析。施工期所造成的水土流失总量为9 347.77 t，厂外管线区及中水厂区水土流失量约占施工期水土流失预测总量的96%。因此，应将厂外管线区及中水厂区作为施工期的重点防治区域。

(3)自然恢复期不同预测单元水土流失量分析。自然恢复期水土流失量为8 490.61 t，厂外管线区占自然恢复期水土流失总量的77%。因此，应将厂外管线区作为自然恢复期的重点防治区域。

表2　 施工期及自然恢复期水土流失量

3.2建议

(1)施工进度安排。根据预测结果，施工期是新增水土流失较严重的时期，若在施工期不及时布设植物措施，在不利气象条件下，存在施工迹地水土资源流失可能，故建议在施工中优化主体工程施工进度安排，有效缩短可能产生水土流失的时段。无法避开雨季的施工区域应加强水土流失的预防[6-7]。

(2)防治措施。因项目在建设过程中新增水土流失较严重，故在施工过程中要加强临时防护措施布设，及时调配土石方，严禁乱堆乱弃；同时，主体工程中具有水土保持功能的措施应该与主体工程同步施工或提前施工，最大可能地控制工程性水土流失现象的发生。根据工程建设的实际情况，尽量在场地平整期间实行先拦挡后开挖，尽量减少工程建设期间的水土流失。

(3)水土保持监测。工程施工期是水土保持监测的重点时段，厂外管线区及中水厂区应作为重点区域进行现场巡查监测。

综上所述，无论在工程建设中，还是生产运行过程中，都应加强水土流失的防治工作，以便有效地控制因项目建设而引起的水土流失，将项目建设对区域产生的负面影响降到最低程度，以实现区域生态系统的良性循环，促进当地经济和环境的和谐发展。

[1] 张立.宁夏一号工程：宁东能源化工基地[R]. 经济导报,2009(18): 42-43.

[2] 杨蓉，米文宝，陈丽.宁夏水土流失的成因分析与防治措施的探讨[J].水土保持研究，2004，11(3): 293-295.

[3] 何宝银，田成龙.宁夏土壤侵蚀现状及其特征[J].中国水土保持，2000(8):28-30.

[4] 吴自康.宁夏水土流失现状分析及分区治理对策[J].宁夏农林科技，2004(4):25-28.

[5] Anton Vrieling. Satellite remotesensing for water erosion assessment: a review[J]. Catena，2006,65(1):2-18.

[6] 刘平，吴海霞，马斌.宁夏开发建设项目水土流失防治情况及经验[J].中国水土保持，2011(9):11-12.

[7] 王立明，张宁.宁夏水土保持现状与发展对策[J].中国水土保持，2010(8):13-15.

(责任编辑孙占锋)

2015-04-05

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谢涛(1987—)，男，宁夏银川市人，硕士研究生，主要从事水土保持研究工作。