云南文山至麻栗坡高速公路水土流失预测及危害分析

陈淑娟，薛 凯，孙万峰

(广西交通科学研究院有限公司，广西 南宁 530007)

0 引言

开发建设项目水土流失预测是水土保持措施设计的基础，是水土流失监测布设的重要依据，是对主体设计提出修正意见的重要依据[1]。云南省作为我国水土流失最严重的省份之一，受到水土流失引发的滑坡、泥石流、崩塌等自然灾害危害较多，为公路运行埋下诸多安全隐患[2]。本文以云南省文山至麻栗坡高速公路为例，通过定量预测高速公路建设过程中水土流失量，研究高速公路建设的水土流失特点，以期为高速公路主体设计的优化、水土保持措施设计及水土流失监测方案的制定提供依据。

1 建设项目概况

文山至麻栗坡高速公路是国家高速公路网规划中G56杭州至瑞丽高速公路天保至猴桥联络线的一段，位于云南省文山州文山市、西畴县及麻栗坡县境内，起点接蒙文砚高速，终于麻栗坡县城北，建设里程75.753 km，工程总投资105.85亿元。

拟建公路按双向四车道高速公路标准新建，路基宽25.5 m，设计速度80 km/h。沿线设桥梁65座，隧道5座，主线桥隧总长43.937 km，占路线全长的58%。沿线设施有互通式立交7座，服务区1处，停车区2处，公路管理中心(监控分中心)1处，养护工区1处，收费站5处，隧道管理所1处，隧道变电站6处，高速公路巡警大队营房1处，高速公路路政执法基层站所1处。工程总占地735.95 hm2，其中永久占地488.45 hm2，临时征地247.50 hm2；全线挖方总量1 408.12万m3，填方总量434.05万m3，无对外借方，弃方总量974.07万m3。

2 项目区水土流失现状

项目区的土壤侵蚀类型主要为水力侵蚀，并以面蚀和沟蚀为主要形式，面蚀主要发生在坡耕地、荒山、荒坡及幼残林地上，沟蚀主要发生在河流两岸、荒山坡及陡坡耕地上。经实地调查了解，该公路工程沿线植被良好，水土流失主要是河谷冲刷、坡地自然水蚀等。公路工程沿线区内有少量冲沟发育。地面植被破坏和人为影响是水土流失的主要原因。区域内雨季降雨集中，降雨年内分布不均匀，并且单点暴雨强度大，加重了土壤侵蚀，也是产生水土流失的原因。

根据现场调查及土壤侵蚀分类分级标准，工程区土壤侵蚀模数背景值为735.95 t/(km2·a)，属轻度侵蚀。

3 建设项目新增水土流失预测

文山至麻栗坡高速公路地跨岩溶(峰林谷地)地貌、构造溶蚀侵蚀低中山地貌以及断陷盆地地貌三大地貌区，沿线山岭起伏，沟壑纵横，地形地貌复杂，桥梁隧道较多，工程挖填方量较大，严重扰动和破坏公路沿线的地貌和植被，破坏原有水土保持设施，导致水土流失较严重。

3.1 预测方法选取及土壤侵蚀模数修正

目前水土流失预测方法主要有类比法、实测法以及试验法[3]。文山至麻栗坡高速公路有类似工程保山至龙陵高速公路水土流失实测资料。保山至龙陵高速公路与以往高速公路水土保持监测不同，保龙高速公路开工前水土保持监测就已经介入，基本上是全过程监测，采用定期与不定期监测相结合监测制度，弃渣场监测点分别选取了沟道、坡地、凹地等不同地形、堆高、坡度、土石比例的弃渣场，其他监测如路基边坡、施工便道、施工营地则选取不同坡度、坡长、土石比例等监测点进行监测，水土保持监测成果较为完善，能有效反映高速公路水土流失情况，保龙高速公路水土保持监测成果对云南山区高速公路水土保持监测工作具有较强的示范作用。经对比分析本公路与保山至龙陵高速公路在地形地貌、气象特征、植被类型、扰动形式、侵蚀形式及弃渣的堆积形态等水土流失主要因子具有可比性。因此文山至麻栗坡高速公路选用类比法进行水土流失量预测。

通过类比分析，两工程在土壤、气候条件以及公路选用防护设计方面基本一致。因此，本项目各预测单元侵蚀模数可直接采用保龙高速公路水土保持监测实测数据，土壤侵蚀模数修正系数为1。

3.2 扰动地表、损坏水土保持设施预测

根据文山至麻栗坡主体设计已经计算的永久占地面积及土地利用类型，通过实地调查以及文山至麻栗坡高速公路1/万地形图直接量测临时占地面积，获得文山至麻栗坡高速公路建设过程中扰动原地貌、土地及植被面积共计735.95 hm2，损坏水土保持设施面积585.31 hm2，如表1所示。

3.3 弃渣量预测

根据主体设计文件，文山至麻栗坡高速公路挖方总量1 408.12万m3，填方总量434.05万m3，经土石方调配后无对外借方，弃方总量974.07万m3。

3.4 预测单元、预测时段的确定

公路预测范围为所有扰动地表范围735.95 hm2，根据水土流失特点划分为路基、桥梁、隧道、互通、沿线设施、弃渣场、临时堆土场等11个预测单元。

高速公路属建设类项目，预测时段分为施工期、自然恢复期，施工期包括施工准备期和施工扰动期。文山至麻栗坡高速公路施工期为3.5年，自然恢复期为1年。根据各工程单元的施工进度安排，分项目、分时段结合产生水土流失的季节以最不利的时段合理确定各预测单元的预测时段，如表2所示。

3.5 水土流失预测结果分析

根据不同预测单元水土流失面积、预测时段、土壤侵蚀模数等预测参数，采用类比法计算水土流失量。根据水土流失预测结果，文山至麻栗坡高速公路建设过程中土壤侵蚀总量28.334万t，新增土壤侵蚀量为26.310万t，公路施工导致项目区水土流失量急剧增加，新增水土流失量比原地貌水土流失量增加12.999倍。弃渣场区、路基区、表土堆放场区、施工便道区、互通区及桥梁区是水土流失的重点部位，占水土流失总量的98.31%，如表3和图1所示。

图1 各预测单元水土流失量所占比例示意图

4 水土流失危害分析

4.1 破坏水土资源

文山至麻栗坡高速公路建设中大规模的土石方开挖扰动土地，使水土流失加剧，土壤有机质流失，土壤结构遭到破坏，土壤中的氮、磷、钾等无机盐及有机物含量降低。同时土壤中的动物、微生物及他们的衍生物数量也大大降低，从而影响立地条件，土地的保水能力减弱。

4.2 增加下游河道、水库淤积、影响水质

项目建设直接影响盘龙河、畴阳河等两条河流以及暮底河水库、团结水库等两个水库，流域面积共计7 591 km2。公路多次以桥梁形式跨过沿线河流及水库，桥梁基础施工过程中在没有进行防护的情况下遇雨易产生径流冲刷，进入河道、水库，将对沿线河流、水库的水质、泥沙淤积等方面产生一定的不利影响。

4.3 影响生态环境

公路建设开挖及填筑损坏原有植被，破坏沿线景观；工程施工中若不加强管理，裸露的地表遇大风时尘土飞扬，增加空气中TSP含量，遇大雨则泥水横流，对当地生态环境产生不利影响，进而影响附近群众的生产生活。

4.4 影响公路安全

公路路基部分位于坡地上，若防护工程不到位有可能引发严重的水土流失(如滑坡、塌方)将影响高速公路自身的安全。施工产生的弃渣如不采取水土流失防治措施，在外营力的作用下，也有可能产生次生灾害。

5 结语

公路建设加剧沿线水土流失，弃渣导致的新增水土流失量是公路建设水土流失的主要来源，占新增水土流失量的50%以上，水土流失重点部位为弃渣场区、路基区、表土堆放场区、施工便道区、互通区及桥梁区，如不做好水土保持防治工作，将带来严重的水土流失危害。

建议主体设计进一步优化路线平纵设计，减少弃渣；以水土流失重点部位为主要治理单元，建立完善的水土保持措施体系；针对水土流失重点部位制定合理的水土流失监测方案。