关中平原区表土资源保护与利用设计实践探讨

2020-01-05李宏伟李晓燕

陕西水利 2020年10期

李宏伟，李晓燕，刘刚

（1 陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西西安，710065；2 陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安 710065）

表土是土壤剖面靠近地表的最顶层，是适合耕种土壤的表层，其有机质和微生物含量高，对土壤肥力恢复、植物生长和植被恢复最有利，是不可再生的、生态价值重要的稀缺性基础资源。在农田中，形成2.5 cm 厚的表土一般需要200 a～1000 a；在林地或牧场，形成同等厚度的表土所需时间会更长[1-3]。当前，在我国城镇化和工业化建设过程中，建设用地不断扩张，导致许多城镇周边的优质土地被开发建设项目占用，加剧了土壤资源的稀缺性[4-5]。其中，水利工程具有投资大、工期长、建设复杂、建成运行后效益显著等特点，项目按其平面布置情况可分为点状工程（水利枢纽、防洪等）和线状工程（供水工程等），不同类型项目造成水土流失的特点也不尽相同。水利工程项目消耗和占用土地面积大，对区域土地资源影响大，土石方挖填量、弃渣量远远高于其他项目，对地表的扰动强度大[6]。水利工程等众多生产建设项目由于对表土资源的重要性认识不够，导致表土资源破坏十分严重，对表土的再利用率也较低，严重影响着我国的耕地安全、粮食安全和生态安全。

随着我国生态文明建设的深入开展，国家对表土资源的重要性认识越来越深刻，2015 年、2016 年中央一号文件均明确提出，要“全面推进建设占用耕地剥离耕作层土壤再利用”。《中华人民共和国水土保持法》中明确规定：“对生产建设活动所占用土地的地表土应当进行分层剥离、堆存和利用，做到土石方挖填平衡，减少地表扰动范围；水土流失严重、生态脆弱的地区，要严格保护植物、结皮、地衣等；生产建设活动结束后，应当及时在取土场、开挖面和存放地的裸露土地上植树种草、恢复植被”[7]。《生产建设项目水土保持技术标准》（GB50433-2018）中强制性规定：开发建设项目应保护原地表植被、表土及结皮层，减少占用水土资源，提高利用效率；主体工程动工前，应剥离熟土层并集中堆放，施工结束后作为恢复耕地、林草地的覆土[8]。

本文以引汉济渭工程黄池沟配水枢纽至渭河段建设征占地范围内可供利用的表土资源、可供改良利用的土壤为对象，对其表土剥离、保护与利用规划设计方案进行分析探讨。

1 项目区概况

引汉济渭二期工程Ⅱ标段工程（引汉济渭二期工程黄池沟配水枢纽至渭河段）线路由周至县黑河口东侧的黄池沟分水池开始，经黑河右岸向北至周至县上姚村附近横穿黑河后，沿黑河左岸向北穿越沙河、渭河，至武功县普集街镇东南黄家堡村附近所设的杨武支线分水口。工程主要跨越中低山、渭河断陷盆地等地貌单元。主要出露前震旦系宽坪群、泥盆系上泥盆统变质岩、印支- 燕山期花岗岩、第三系沉积岩及第四系松散堆积层。项目区土壤类型主要包括褐土、塿土、潮土、黄绵土、红黏土、新积土等。项目区土地利用类型以耕地、园地、林地、灌草地为主。耕地上主要的的作物有玉米、小麦、油菜等；经果树种有猕猴桃、樱桃、杏、桃、沙梨等；植被以阔叶林、灌草丛为主，常见的群系主要有构树林、刺槐林、野艾蒿灌草丛等。

2 表土资源赋存分析

2.1 不同调查区域表土赋存量分析

经调查统计，项目赋存表土主要集中在配水枢纽工程区、施工生产生活区、砂石料场区、永久办公区、交通道路区、管线区六大片区，共划分为16 个小片区。各小片区可剥离区域占地类型主要包括耕地、园地、林地，占地面积介于0.10 hm2～179.53 hm2之间，表土剥离厚度介于0.2 m～0.60 m 之间，表土赋存量（松方）介于0.06 万m3～58.16 万m3之间，项目区表土赋存总量为92.31 万m3（松方）。从表土分布范围看，工程区表层土主要富集在管线区、砂石料场区周围的耕地、园地和林地。从占地类型看，耕地、园地主要为褐土，林地、草地在褐土、棕壤两种土壤类型下均有分布。工程区褐土质地轻壤- 中壤，土壤碳酸钙含量较高，有机质含量高；棕壤质地壤土- 壤粘土，无石灰反应，有机质含量较高。从实际剥离条件看，配水枢纽工程区、施工生产生活区、砂石料场区、永久办公区、交通道路区、管线区区域地形较平缓、开阔，交通运输条件相对便利，表土易于剥离和收集。

2.2 不同调查区域表土质量评价

表土质量评价标准采用《土地复垦质量控制标准》[9]《第二次全国土壤普查养分分级标准》[10]以及《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（试行）[11]。针对项目建设区内表土及可利用土壤资源现状，考虑后期土壤利用方向、耕地及林地土壤养分含量要求，室内样品分析主要包括土壤机械组成（颗粒组成）、土壤养分状况（有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾）、pH 等。土壤污染风险主要分析铜、镍、铬、铅、锌、砷、汞、苯并[a]芘、滴滴涕、六六六。经检测分析，项目区土壤中污染浓度含量均低于土壤污染风险筛选值，土壤无生态环境风险。所有调查区域土壤全氮、全磷养分含量低，全钾充足；土壤中速效氮、速效磷、部分速效钾含量均低于控制标准，土壤整体质量状况较差，养分含量低。因而，项目区土壤需要经过改良方可用于土地复耕和工程绿化。

3 表土资源保护与利用分析

3.1 表土资源需求量预测分析

工程表土需求总量为工程绿化需求量和土地复耕需求量之和。根据《陕西省引汉济渭二期工程水土保持方案报告书》和《陕西省引汉济渭二期工程II 标初步设计报告》，工程绿化表层土需求量的计算，是按照植物措施的乔、灌木株数与乔、灌木种植穴覆土体积的乘积以及土地复耕面积与覆土厚度乘积之和得出。根据《造林技术规程》（GB/T 15776-2006）[12]，乔木栽植穴状规格0.60 m×0.60 m（直径×深度），每穴覆土厚度50 cm；灌木栽植采用穴状整地，穴规格0.4 m×0.4 m（直径×穴深），覆土厚度40 cm。为了使工程扰动区的植被更好的恢复，拟对扰动区范围进行覆土，覆土厚度为30 cm。土地复耕回覆厚度30 cm。经计算，项目区表土需求量总计为85.09 万m3（松方），其中工程绿化需土量9.79 万m3（松方），土地复耕需土量75.30 万m3（松方）。

3.2 表土资源保护分析

经现场调查，表土集中在配水枢纽工程区、施工生产生活区、砂石料场区、永久办公区、交通道路区、管线区六大片，其中管线区占地面积大，土壤资源丰富。根据资源保护要求，工程以最大限度保护表土资源为原则，将工程区内表土剥离，并分区集中堆放。经估算，采取植物措施及复耕共需覆表土85.09 万m3（松方）。经分析，工程开挖扰动区域的表土资源情况，总共可剥离表土约92.31（松方）万m3。工程可剥离表土量大于需土量，可满足工程绿化及土地复耕的需要。

项目区表层土从剥离到覆土利用，需要考虑项目区地形地质条件、剥离的工艺和时期、取土厚度、土方量、运输的方式及运输的距离等。经现场调查，项目区地形平坦，交通便利，表土剥离条件良好。根据项目工程布置、施工工艺及时序，结合各分区表土赋存量及需土量，分区表土均可以满足后期用土需求，无需跨区调配。对管线区一侧的区域进行就地保护，其余区域均实施剥离保护。

4 表土资源剥离保护设计

本工程在配水枢纽工程区、施工生产生活区、砂石料场区、永久办公区、交通道路区、管线区六大区域布设临时表土堆存场。表土堆存量介于0.06 万m3～58.16 万m3之间，表土堆存场规划数量介于1～25 个之间，表土堆存场宽度限制在10 m～25 m 之间，堆存场坡脚与周边项目征地范围线最小距离控制为2 m～3 m。

表土剥离后按照后期利用规划堆放在临时堆存场，以合理存放为原则，并建立临时防护工程，采取临时拦挡、苫盖措施；考虑项目区表土堆存超过一个生长季，在堆存期间撒播草籽进行绿化防护。表土拦挡与苫盖设计堆土边坡坡比为1∶2，堆高不超过3 m，堆存场拦挡土墙采用填土编织袋堆砌，编织袋挡墙断面采用梯形，高100 cm，顶宽100 cm，内坡垂直，外坡比为1∶0.5。对堆土表面采取密目网苫盖。在表土堆存场周围修建土质截排水沟，断面尺寸0.5 m×0.5 m，坡比为1∶1。排水沟末端与周边天然排水体系相接。绿化草种选择小冠花和早熟禾，种子混合比例1∶1，播种量10 g/m2。

5 表土改良利用设计

项目区剥离表土主要用于林草地恢复和土地复耕，林草地恢复覆土改良方案选择改良剂+化肥、改良剂+绿肥，土地复耕覆土改良方案选择改良剂+有机肥、改良剂+绿肥。改良剂+化肥/有机肥改良方案为：在土壤pH 满足要求的基础上，场区平整土地、覆土后，用土壤改良剂稀释后进行地面播洒。化肥按一定配比亩施尿素、过磷酸钙、氯化钾，有机肥亩施优质有机肥料（或商品有机肥），再施用微生物肥料作基肥，撒施均匀。施肥后，用机械深翻25 cm～30 cm，耙耱2～3 次，达到地面平整，土块细碎，土肥相融。改良剂+绿肥改良方案为：在土壤pH 满足要求的基础上，场区平整土地、覆土后，用土壤改良剂稀释后进行地面播洒。然后连续种植绿肥作物3 a～5 a 进行培肥地力。地力培肥最后一年翻压前，每亩施用土壤改良剂稀释后进行地面播洒。然后每亩施优质有机肥料（粪尿肥）或商品有机肥，均匀撒施。随后用机械深翻20 cm～30 cm，耙耱2～3 次，达到地面平整，土块细碎，土肥相融。形成的项目区土壤改良工艺流程：平整土地—覆土—施土壤改良剂—施肥—整地—种植/植物绿化。

方案比选结果表明，在满足土壤pH 值要求，同时达到同样土壤改良效果的前提下，从经济和技术角度分析，较大量的使用土壤改良剂和有机肥（或农家肥）不仅可以有效降低土壤改良费用，而且可以大大缩短土壤改良周期，及早实现土壤改良的目的。推荐使用土壤改良剂和有机肥（或农家肥）作为本工程土壤改良方案。