点状型建设项目水土流失监测方法初探——以赣州黄金机场扩建工程为例*

王学雄,刘汉城,刘东生,刘扬林,利盛昕

(1. 赣南师范大学 生命科学学院；2．赣南水土保持生态研究院；3．赣州市水土保持局；4. 赣州市黄金机场改建扩建工作小组办公室；5. 赣州市水利电力勘测设计研究院，江西 赣州 341000)

开发建设项目对自然及生态的破坏，导致我国土壤恶化的速度远超其改善的速度[1].因此，通过对开发建设项目的水土流失情况进行有效监测，及时掌握生产建设过程中的水土流失情况，对项目区水土生态的有效保护和及时恢复具有双重意义[2].随着社会经济的发展，各地对机场的需求越来越迫切，机场建设日益升温.但由于机场建设具有扰动面积大等特点，产生严重水土流失的隐患较大[3-5].水土保持监测作为水土保持事业的基础和重要组成部分，是水土保持预防、监督、治理等决策的基础[6].

在项目建设水土流失监测方法中，地面监测法是常用的水土流失监测方法，但均受到监测点难以选择及监测点受现场施工破坏大等影响，实施监测的难度大[6-7].本文以赣州黄金机场扩建工程为例，通过对2018年机场建设各防治分区汇水出口径流泥沙观测等手段，监测和分析项目区水土流失状况及探讨机场建设水土流失监测方法.

1 项目建设概况

江西赣州黄金机场扩建工程位于赣州市南康区凤岗镇，在现有机场旁边扩建.工程总占地面积为70.40 hm2，全部为永久占地，主要包括飞行区、航站区和预留发展用地3部分，分别为总占地面积26.7%、36.4%和36.9%.土石方挖方142.17万m3(含表土剥离11.05万m3)，无借土、无永久性弃方.项目于2015年11月开工，计划2019年10月建成通航.

项目区属亚热带湿润季风气候，多年平均气温19.2 ℃，多年平均降雨量1 451 mm、5年一遇最大10 min降水量为22.94 mm、3年一遇最大10 min降水量为19.61 mm.项目区属典型红壤丘陵地貌，原始地面坡度5-10°，相对高差约25 m.

2 监测方法

3 结果分析

3.1 降雨特征

降雨是导致建设场地产生水土流失的动因.2018年总降雨量为1 398.1 mm、降雨日数为147 d(图1).年降雨量接近多年平均降雨量(为多年平均的96.4%).其中，6月份降雨量最大、达266.4 mm、占年总降雨量的19.1%.雨季(3-9月)降雨量则占年总降雨量67.7%.2018年降雨出现异常现象主要表现在1月份降雨偏多，达164 mm，占全年总降雨量的11.7%，这对本年度的冬季施工以避开雨季、减少水土流失方面存在不利因素.

3.2 扰动地面

扩建工程于2015年11月开工建设.工程施工期间，由于机械施工，表土大量剥离、动土量大，地表扰动非常剧烈.据实地监测统计，2018年全年扰动地表累积面积为58.41 hm2.图2所示为2018年各季度扰动地表累积面积占全年总扰动面积之比.可以看出，扰动地表主要集中在施工前期(占全年扰动面积的85%)，之后便趋于稳定.

图1 降雨量与降雨日数(2018年) 图2 各季度扰动地表情况(2018年)

3.3 径流和土壤流失

每次降雨期间，测定各区汇水出口处的过水断面流速和断面面积以及水样浊度，获得每月平均值，作为推算当月各区的地表径流量和土壤流失量.如表1为飞行区2018年各月测定值(各次平均值).对照各月降雨情形(图1)，降雨量大，所产生的地表径流流速、过水断面面积及至流量也随之增大.同样的趋势是，降雨量大，水样浊度值大，所携带的土壤流失量也大.

表1 降雨期间实测过水断面流速、面积及水样浊度(飞行区)

根据表1所采用的测定和计算方法，推算各区各月地表径流流失和土壤流失量(表2).2018年，全年降雨期间，机场建设地表径流量为87.3 万m3、土壤流失量为1,524.8 t.经计算，径流系数为0.89，说明大部分降雨转化为地表径流排出.侵蚀模数推算值为2,609.1 t km-2a-1，属中度流失.同时可以看出，在同样情形下(降雨、施工等)，各区径流量和土壤流失量大小跟各区扰动面积大小成正比关系.

表2 各区、各月径流量和土壤流失量汇总

图3 项目区2018年各月地表径流量和土壤流失量

此外，地表径流量大小直接影响泥沙流失量(图3).对照图1降雨特征，可以看出，降雨—地表径流—土壤流失三者关系密切，即降雨大、地表径流量大、土壤流失量大(地表径流量y与降雨量x之间线性关系为y=0.0934x-3.709，R2=0.8762；土壤流失量y与地表径流量x线性关系为y=30.734x-96.519，R2=0.8135).

4 结论

一年的监测结果表明，赣州黄金机场扩建工程因扰动地表等建设活动产生土壤流失1,524.8 t，占水土保持方案[8]预测的平均每年新增水土流失量5,500 t的27.7%.根据实地监测，扰动地面后，施工单位能采取水土保持临时防护措施如苫布覆盖和沉沙池等，由此在防止因降雨冲刷导致的水土流失方面发挥了较大作用，尽管如此，土壤侵蚀模数仍达到中度，防治效果还有待提升.本文认为，由于建设项目不可避免产生新的水土流失，如何减少水土流失向项目区外排放，应成为设计施工过程中临时防护措施的关键.

对于像机场建设这种点状型工程，通过监测各个防治分区汇水出口的地表径流和土壤流失，能较好地克服由于工程破坏大难以布设监测点等困难.同时，监测过程中选择汇水出口能督促施工单位在施工前做好临时排水和沉沙系统，有利于“三同时”制度的落实.但是，必须指出，本文讨论的监测方法采用取平均值推算的方法不够准确，这在今后的监测工作和研究中需要加以改进，比如，可以考虑使用自动实时监测设备等.