西藏DG水电站建设期水土流失调查分析

曾新云,尉军耀，申 剑，彭松涛，张乃畅，周明涛

(1. 三峡大学 土木与建筑学院，湖北 宜昌 443002；2. 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065；3.华电西藏能源有限公司大古水电分公司，西藏 山南 856200)

水电开发促进了区域经济发展，改善了国民生活水平。然而，在人力与机械的介入下，水电工程建设不可避免地对项目集中区带来强烈扰动，形成大量次生裸地，导致水土流失加剧[1-2]。西藏DG水电站地处青藏高原的雅鲁藏布江流域，项目所在地山高坡陡、原生植被稀疏、全年干旱少雨，发育了独特的生态系统[3]。在这种生态系统十分脆弱的环境中开展水电工程建设，会对本来就十分稀疏的植被造成严重影响，也会与该区原本已经非常发育的地质灾害构成恶性循环，危害区域生态安全、公共安全和水电工程安全。文章针对西藏DG水电站建设期的水土流失情况展开调查分析，旨在为水土保持建设提供基础资料及参考。

1 研究方法

1.1 调查区域

大坝开挖、填筑造成扰动的枢纽工程及周边区域、施工场地、便道、承包商营地等施工生产区，工程涉及的弃渣场、中转料场，场内外交通工程开挖填筑形成的施工迹地，迁移人口安置区等，面积合计4.2 km2。

1.2 调查方法

先采用无人机对整个调查区域进行航测解译，而后对重点部位或有争议的部位现场实地调查。无人机型号DJI大疆精灵PHANTOM4RTK，像素4000万，航拍高度控制在500 m以内。无人机航片利用PIX4软件处理为影像，并基于ArcGIS平台解译。

2 结果与分析

2.1 水土流失类型

DG水电站工程区水土流失以水力侵蚀为主，伴有重力侵蚀、冻融侵蚀、风力侵蚀、混合侵蚀和生物侵蚀等。其中，水力侵蚀多表现为面蚀(图1)，部分区域存在沟蚀(图2)与山洪侵蚀(图3，多发生在雅鲁藏布江江面两侧及支沟，如路垄沟、右下沟、DG沟、阿庄南沟和孟达沟等)；重力侵蚀多表现为泻溜(图4，调查区内陡坡较多所致)，存在少量崩塌和滑坡现象(主要有10处，其中库区左岸、奴觉沟下游、距坝址5.00～5.35 km处的崩坡积体潜在危害大)；风力侵蚀多表现为扬失，存在少量跃移和滚动现象；冻融侵蚀多表现为融雪径流侵蚀。

图1 面蚀

图2 沟蚀

图3 山洪侵蚀

图4 泻溜

2.2 水土流失成因

水土流失是自然因素和人为因素干扰综合作用的产物，自然因素是水土流失的基础和潜在条件，人为因素干扰则是水土流失发生发展的驱动因子和主导因素[4-5]。

2.2.1 自然因素

2.2.1.1 气候

(1)降雨。工程区属于高原温带或寒温带季风半湿润气候区，多年平均降雨量527.4 mm，历年最大日降水量51.3 mm，年内分配极不均匀，冬春两季气候干燥，85%以上的降雨集中在夏秋的6—9月，降雨强度大且集中，雨滴溅蚀地表土壤，然后出现超渗形成径流，此是工程区水土流失的主要原因。同时，因降雨集中连续，使土壤含水饱和，土体在重力作用下也存在着重力侵蚀的潜在隐患。

(2)风力。工程区风力较大，多年平均风速1.6 m/s，历年最大定时风速达19.0 m/s，加之除6—9 月份外，工程区大多具有干旱少雨、蒸发量大(多年平均蒸发量为2075.2 mm)、土质疏松、植被覆盖度低下(林草覆盖率约45.0%)的显著特点，裸露和半裸露状态的地表物质易被风力吹扬而形成风力侵蚀。

(3)冻融。工程区年无霜期常常少于180 d，极端最低气温达-16.6 ℃，土体冻融易产生冰冻风化现象，从而造成冻融侵蚀。另外，在融雪的季节，土壤表层疏松，易冲刷，冰雪融化引起的地表径流冲刷也是产生水土流失的重要原因。

(4)温差。工程区昼夜温差大，日温差最高超过20 ℃，导致岩体极易破碎，并塌落于坡脚,为水土流失创造了条件。

2.2.1.2 地形地貌

工程区为典型的高山深切峡谷地貌，区内沟壑纵横、地表破碎、谷坡陡峻、河谷深切，降雨时易形成地表径流，造成水力侵蚀。

2.2.1.3 植被覆盖度

工程区地处青藏高原，热量不足、干旱多风、生长季节短等导致植被生长缓慢，林分组成以中覆盖度的中高山灌丛地分布较多，高覆盖度的林地所占比例较少。地表植被覆盖率不足，难以实现水土的有效保持，对暴雨、地表径流冲刷的抵御能力较弱。

2.2.1.4 地表组成物质

工程区以山地灌丛草原土、风沙土、粗骨土为主，具有土层浅薄、土体疏松、含砂量大、结构性差、持水能力弱、土间黏结力小等特点，其抗冲、抗蚀性能差，当地表植被遭到破坏后，表层土中有机质及氮磷钾养分随之流失，极易发生强烈侵蚀。

2.2.2 人为因素

2.2.2.1 生产建设活动

DG水电站建设过程中高强度的扰动占压地表植被，改变原地貌，产生出大面积的开挖赤裸地及松散的土石堆弃体，使得植被覆盖率迅速降低，部分区域天然植被急剧退化甚至绝迹。工程区所在青藏高原自然景观体系组成简单，生态系统自我调节能力极端脆弱，受人为干扰超过其所承受的限度后，难以自我恢复，高强度的生产建设活动造成了新的水土流失，导致水土流失侵蚀模数增大。

2.2.2.2 配套设施欠完善

水电项目建设期间，对部分破坏的区域没有及时采取有效的防护措施、水利水保工程滞后、灌排系统不健全、水土保持方案执行力度欠缺等，均削弱了该地区生态系统涵蓄水分的能力，从而了加剧水土流失的发生与发展。

2.3 水土流失强度

参照《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)标准[6]，西藏DG水电站在全国土壤侵蚀类型分区中位于水力侵蚀区的西南土石山区的横断山山地区，其微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀调查区内年均土壤侵蚀总量为14 199.38 t、年均土壤侵蚀模数为3373 t/(km2·a)，属于中度侵蚀强度级别。

野外实地调查具体结果见表1所示，其中度侵蚀地表面积1.3 km2，面积占比最大，为31.42%，与上述计算结果一致。

表1 DG水电站工程区水土流失调查结果(2018年)

2.4 水土流失源

根据工程布局、影响范围、建设时序、水土流失、施工扰动等特点，将DG水电站工程区在空间上划分为主体工程枢纽区、渣(料)场区、施工生产生活区、场内交通道路区、迁移人口安置区、水库淹没区六大部分。

2.4.1 主体工程枢纽区

分布在雅鲁藏布江河谷及河谷两岸，主要包括挡水建筑物、引水建筑物、厂区枢纽、泄洪及消能建筑物、生态流量泄放设施、鱼道设施及下游影响区等，区域面积93.94 hm2。此区域施工扰动对原生地貌破坏极大，开挖、回填工程量较大，形成的人工地貌(当前未完全硬化)在降雨、重力等的作用下水土流失严重，约占水土流失总量的40.61%。

2.4.2 渣(料)场区

分布在雅鲁藏布江河谷两岸，主要包括1#渣场兼表土堆存场(左岸，DG水电站建设未启用)、2#渣场兼中转料场(左岸)、3#渣场兼中转料场(右岸)、白沟场平区(左岸，承包商营地下侧或业主当前营地大门口右外侧)，多由主体工程施工形成的大量弃渣或中转料形成，区域面积46.28 hm2。由于地形所限，DG水电站建设渣(料)采取坡地堆弃，形成了较陡的坡面，在一段时间内处于松散、无覆盖状态，既有石渣，也有土渣，成分复杂，在降雨、重力、风力等的作用下水土流失最为严重，约占水土流失总量的42.09%。

2.4.3 施工生产生活区

分布在雅鲁藏布江河谷两岸，主要包括现场办公生活区、砂石混凝土加工系统、金属结构加工系统、风水电供应系统、施工机械停放场、各类仓库、施工污废水处理系统等，区域面积61.74 hm2。当前该区的大部分土地被临时建筑物占压，水土流失较上述区域少。

2.4.4 场内交通道路区

分布在雅鲁藏布江河谷两岸，包括永久道路、施工临时便道及其周边影响区，面积71.49 hm2。由于DG水电站地处高山峡谷区，区内地形坡度陡、地质条件复杂，其修建多釆用开挖形式，施工过程中破坏原生地貌、改变地表坡度及坡长，水土流失呈线状分布，水土流失较为严重，约占水土流失总量的7.99%。

2.4.5 迁移人口安置区

分布在雅鲁藏布江河谷左岸，包括达古村移民安置点、承包商营地、业主当前营地(白沟场平区旁)及业主永久营地(藏嘎村与桑日县城之间)四部分，面积3.41 hm2。该区域的前三者现均已建设完毕，绝大部分土地被永久建筑物占压或植被美化，水土流失甚微；后者仅完成场平及少量建筑物建设工作，原生地貌破坏严重，且当前处于停工状态，水土流失较严重。

2.4.6 水库淹没区

分布在DG水电站坝址上游雅鲁藏布江河谷的两岸，包括水库淹没区及其库周影响区等区域，面积141.57 hm2。该区现处于封育治理中，水土流失相对较少。

3 结 论

(1)DG水电站工程区水土流失以水力侵蚀为主，伴有重力侵蚀、冻融侵蚀、风力侵蚀、混合侵蚀和生物侵蚀等，中度侵蚀强度级别。

(2)气候、地形地貌、植被覆盖率及地表组成物质是DG水电站工程区水土流失的主要自然因素，生产建设活动、配套设施欠完善是DG水电站工程区水土流失的主要人为因素，各因素相互影响制约。

(3)DG水电站工程区内水土流失主要来源于主体工程枢纽区和渣(料)场区，应作为水土保持的重点建设区。