公路建设项目水土流失预测研究

2018-02-27谭婕婕罗安仲

西部交通科技 2018年12期

谭婕婕，魏炜，罗安仲

（广西交通职业技术学院，广西南宁 530023）

0 引言

随着国家经济社会的快速发展，公路等基础设施项目也日益增多，各建设项目因在施工过程中会造成土层的扰动，往往会带来大量的水土流失，若采取措施不当，就会造成严重的生态破坏。因此，生产建设项目在前期可研阶段需编制水土保持方案，确定水土流失量，以便采取有效的防治措施。本文利用土壤侵蚀模数法建立数学模型，对公路建设项目水土流失预测进行实证研究，为水土保持工作者提供参考。

1 土壤侵蚀模数法

土壤侵蚀模数，是指单位时段内（年）单位水平投影面积（km2）上的土壤侵蚀总量（t）。土壤侵蚀模数法对工程建设所造成水土流失量采用以下公式预测：

式中：W ——土壤流失量，t；

ΔW ——新增土壤流失量，t；

Fji——某时段某单元的预测面积，km2；

Mji——某时段某单元的土壤侵蚀模数，t／（km2·a）；

ΔMji——某时段某单元的新增土壤侵蚀模数，t／（km2·a）；

Tji——某时段某单元的预测时间，a；

i——预测单元，i＝1、2、3，……，n；

j——预测时段，j＝1、2，指施工期（含施工准备期）和自然恢复期。

2 工程实例

2.1 工程概况

本项目位于北流市电子商务产业城周边（玉容一级公路南侧、北流市城区城南二路东侧），属新建建设类市政道路工程项目，共建设4条市政道路：会领东路、松源南路、丛荔北路和丛义路，分布如图1所示。本项目占地面积16.61hm2（永久占地10.96hm2，临时占地5.65hm2），4条市政道路宽15～30m的沥青混凝土路面，道路设计线路全长3 107.674m，实施线路全长2 546.483m，配套建设给排水、燃气、绿化、照明、交通信号、电力电信工程等。本项目土石方开挖量9.99万 m3（表土1.50万m3，淤泥0.15万m3，建筑垃圾0.01万m3，普通土8.33万m3），回填土石方量17.56万 m3（表土1.50万m3，淤泥0.15万m3，建筑垃圾0.01万m3，自身开挖普通土8.33万m3，外购普通土7.57万 m3），无永久弃方。

图1 北流市电子商务产业城周边市政道路分布图

2.2 扰动地表面积预测

根据本工程有关设计资料，结合实地查勘，本工程建设扰动地表涉及道路工程区、施工生产生活区、临时堆土场区，总面积16.61hm2。本工程扰动地表面积详见表1。

表1 工程扰动地表面积表（hm2）

2.3 损坏水土保持设施面积预测

根据《关于水土保持设施等若干问题解释的通知》，通过实地调查并结合工程有关设计资料进行分析，本工程区域林草覆盖率较高，植被生长情况良好，因此，本工程梯平地、林地、草地和水塘界定为损坏水土保持设施面积，面积共计13.52hm2，详见表2。

表2 工程损坏水土保持设施统计表（hm2）

2.4 预测范围和预测时段

本工程水土流失预测范围包括道路工程区、施工生产生活区、临时堆土场区，总面积为16.61hm2，各预测单元面积详见表3。

表3 水土流失面积预测表（hm2）

根据工程的性质、特点以及工程建设对水土流失的影响程度，工程可能造成的新增水土流失主要集中在工程建设期。工程建设完成以后，由于采取了有效的水土保持措施，施工扰动造成水土流失的各种因素逐渐消失。

本工程水土流失预测时段分为施工准备期、施工期和自然恢复期。施工准备期和施工期具体预测时段主要根据主体设计各单元工程的施工进度来确定，并考虑施工建设对水土保持最不利的影响；施工时段超过雨季长度的按全年计算，未超过雨季长度的按所占比例计算。项目区雨季为4～9月。

根据施工组织进度计划，本工程的施工准备期与施工期在时间上有重合，为避免重复计算，在水土流失预测时，将施工准备期并入施工期进行计算。

自然恢复期则根据项目区的自然条件而定，经咨询专家和当地水土保持部门，自然恢复期按1年考虑。各区预测时段见表4。

表4 各区水土流失预测时段划分

2.5 预测参数确定及计算

2.5.1 土壤侵蚀模数背景值的确定

项目所在地属桂东山地丘陵，是自治区级水土流失重点治理区。根据广西第一次全国水利普查水力侵蚀强度分级面积统计，本工程区域水土流失以轻中度水力侵蚀为主，容许土壤流失量为500t／（km2·a）。本项目场地为低丘地貌，地面高程位于97.92～117.10m之间。

根据项目区地形地貌、土壤、植被分析得出各地类土壤侵蚀强度，然后与扰动面积加权平均计算得出各项目分区原地貌平均土壤侵蚀模数。

2.5.2 扰动后土壤侵蚀模数的确定

土壤侵蚀模数是基于项目区水土流失的现状情况，综合考虑工程建设中对土地的扰动情况和破坏程度，分析各施工区域的水土流失特点，在参考类比工程的水土保持监测结果的基础上分项进行确定。

本项目类比工程选择防城港市江山至白龙二级公路，此工程于2006年7月开工，2007年8月由广西壮族自治区交通勘察设计研究院在工程施工场地使用侵蚀沟样法调查测得各工程规划分区侵蚀模数。本工程与类比工程地形地貌均属丘陵地貌区，土壤类型、质地基本相同，可以作为本项目的类比工程。

本工程与防城港市江山至白龙公路自然条件类比详见表5。

表5 本工程与防城港市江山至白龙公路自然条件类比表

通过类比分析，本工程和防城港市江山至白龙段在土壤、地形地貌、植被覆盖率、水土流失状况等方面相似。影响扰动后土壤侵蚀模数差异的因素主要有项目区降雨情况和工程开挖回填状况等。在类比工程实测结果的基础上，根据不同分区的特点，对其进行修正后确定各分区扰动后的土壤侵蚀模数。详见下页表6。

工程建设造成水土流失量详见下页表7。

表6 本工程扰动后土壤侵蚀模数修正取值统计表［t／（km2·a）］

表7 工程建设造成水土流失量计算表

经预测，在不采取治理措施情况下本项目建设将造成的水土流失量为2 615.34t，其中新增的水土流失量为2 417.94t。

2.6 预测结果综合分析

2.6.1 不同时期水土流失分析

在工程建设施工过程中水土流失形式主要以水力侵蚀为主，主要发生在施工期（包括施工准备期），水土流失量为2 567.14t，占水土流失总量的98.16%，不同时期水土流失量比较图见图2；新增水土流失量为2 400.48t，占新增水土流失量的99.28%。因此，施工期为工程水土流失重点阶段，也是水土保持监测的重点阶段。

自然恢复期水土流失量占总流失量的1.84%，新增水土流失量占新增流失总量的0.72%。此期间施工已经结束，道路工程区大部分地面已硬化，并采取了完善的排水系统及绿化措施；施工生产生活区和临时堆土场采取了临时拦挡及绿化措施，各区土壤侵蚀状况已得到缓解，林草植被开始恢复。

图2 不同时期水土流失量比较图

2.6.2 不同区域水土流失分析

道路工程区扰动面积大，时间长，施工期间水土流失量占水土流失总量的91.15%，主要体现在道路开挖、填筑过程中造成的水土流失；施工生产生活区面积不大，建设时间短，施工期间水土流失量占水土流失总量的0.20%；临时堆土场区面积不大，时间长，施工期间水土流失量占水土流失总量的8.65%；因此水土流失防治重点区域及水土保持监测重点区域是道路工程区（如图3所示）。