公路工程水土流失预测及防治策略

摘要：随着我国经济高速发展，公路工程作为我国基础交通设施，国家从政策、资金等方面给予强有力的支撑，公路工程施工数量不断增加。公路工程施工作为一项综合性、长期性工作，一定程度上破坏了沿线原有地貌植被和水土保持设施，导致地表出现裸露，土体自身疏松，可侵蚀性增加，进而出现水土流失。此种水土流失对公路建设周围农业生产环境、水文特性等构成严重的危害，增加各类地质灾害发生的风险。因此，需高度重视公路工程施工引发的水土流失，明晰水土流失相关机理，做好水土流失精准性预测，提供强有力的防治策略。

关键词：公路工程 水土流失 预测 防治策略

Abstract： With the rapid development of my country's economy， highway engineering as my country's basic transportation facilities， the state provides strong support from the policy， capital and other aspects， the number of highway engineering construction is increasing. As a comprehensive and long-term work， highway engineering construction has damaged the original landform， vegetation and water and soil conservation facilities along the line to a certain extent， resulting in bare surface， loose soil itself， increased erodibility， and then water and soil loss. Such water and soil loss poses serious harm to the agricultural production environment and hydrological characteristics around the highway construction， and increases the risk of various geological disasters. Therefore， it is necessary to attach great importance to water and soil loss caused by highway engineering construction， clarify the relevant mechanism of water and soil loss， make accurate prediction of water and soil loss， and provide strong prevention and control strategies.

Key Words： Highway engineering; Soil erosion; Prediction; Prevention strategy

1公路工程水土流失机理及其危害

1.1公路水土流失机理

水土流失作为一种在土壤处于水浸湿和较大冲击下，内部结构发生变更，随水流动而散失的现象，其形成因素和特征规律较为复杂。宏观层面分析主要包含两大类别，即自然因素、人为因素，前者主要局限于地形、土壤、气候等作用下产生的水土流失;后者主要特指人类实施各项活动，促使原有植被自身受损伤，土壤内部结构发生变更产生水土流失。公路工程正式建设过程中，包含多个环节，如路基开挖、填筑、取土场等，均对周围环境产生损坏，导致水土流失较为严重。充分结合公路工程水土流失核心表现，以水土流失外营力的不同作为基准点，其水土流失主要因素体现在以下几方面。（1）水力侵蚀。公路工程实际建设过程中，施工工作面、料场等产生相应的渣土，受外界雨水冲击可造成水土流失;降水对裸露的边坡、开挖面等部分区域内土壤造成侵蚀，促使其发生流失。（2）风力侵蚀。公路施工过程中各类临时堆放渣土，受外界风力作用下产生表土流失，施工全过程及结束一段时间内，因植被自身并未全面恢复，地表长周期处于裸露状态，外界风力作用下一定程度上促使表土流失。（3）重力侵蚀。由于公路工程建设过程中土石方開挖，将原有地形、地貌变更，重力作用下发生滑塌，进而产生水土流失。（4）混合侵蚀。水力和重力协同作用下产生侵蚀，施工所使用的原材料受雨水侵蚀，破坏原有稳固平衡，增加塌落的风险[1]。

1.2公路工程水土流失危害

公路建设对水土流失会造成多方面的危害，具体体现在以下几方面。（1）水土流失造成大量泥沙入侵于农田中，进一步促使农田肥力、结构和特性发生变化，从本质层面破坏农田原有机质，一定程度上影响农田生产能力。（2）水土流失产生的泥沙，有可能随着雨径流一同进入河道内，尤其针对坡度较为缓和的河口、水库等区域内，便会产生泥沙淤泥，进而抬高河床，影响防洪能力，产生水质污染，对下游生态环境和局部景观产生干扰。（3）水土流失也是影响施工进度、质量的关键因素，公路后续运行过程中可能发生滑坡等灾害，不利于保证行车安全性及可靠性，加大后续维护成本造价。

2公路工程水土流失预测方法

公路工程水土流失预测主要是人们通过相关信息资料，掌握水土流失的认识及其相关特征规律，结合项目整体规划布局、施工工艺，进行系统性分析，对可能发生的水土流失量做好精准性估测。科学、合理估测公路工程建设产生水土流失量，为后续增设强有力的防治措施，从源头减少对原有地貌的损伤，保证公路未来运行可靠性及生态环境处于良性循环，实现经济良好发展。当下用于预测公路工程水土流失的预测方法较多，需结合项目实际状况合理选取，包含以下几种类型。

2.1数学模型法

充分利用各区域内水土保持试验站、研究所等长周期汇集的相关成果和资料，主要是降雨、地形、植被等与水土流失自身关联性，以此为基础构建完善的数学模型做好未来预测。数学模型法最为典型、最具影响力的便是美国通用土壤流失方程，计算公式如下：

A=R*K*LS*C*P

式中：A为土壤实际流失量;R为降雨侵蚀因子;K为土壤可侵蚀性因子;LS坡长坡度因子;C为作物管理因子;P为水土保持措施因子。

2.2实地测试法

实地测试法作为水土流失预测最直接、最有效的方法之一，其通常与其他预测方法相融合进行应用，一般实际选用方法包含以下几种类型。（1）体积估算法。处于顺坡上布设相应的水准测量断面，以此为核心基础估测整个坡面水土流失量，一般正常狀况下需处于坡面上以25～100m为间隔单位进行测量，换算为其实际体积，最终转变为平方公里吨数，获取水土流失量。（2）径流场法。作为野外直接测量径流、土壤流失量最具可靠性的方法。（3）集水区法。充分以一个汇水流域为基本单元，对其内部降雨、径流等进行动态化观测，预测该区域内年土壤流失量。

2.3物理模型法

充分利用物理理论基础知识构建完整的模型，预测水土流失量，一般常用的物理模型包含神经网络模型、混沌理论模型、协同论模型等，当下已经开发出混沌动力学预测法、混沌情景预测法、分形预测法等，其中发展具有一定成熟性便为小波分析、分形预测，其具有较强的适应性[2]。

3公路工程水土流失防治策略

公路工程水土流失防治应结合不同区域内水土流失特征及其原因，采取针对性防治策略，保证获取较佳的成效。

3.1主体工程水土保持措施

（1）路基路面排水工程。需积极完善路基路面排水基础设施，将其下方地下水自行排放干净，以免长周期水对其结构侵蚀，影响其自身结构稳定性。可选取边沟、截水沟等基础设施，因势利导，保证排水工作可靠性。

（2）路基防护、泥水流等防治需充分建议选取合理结构，一般选取刚性和柔性相衔接的结构，多层防护与植被防护联动方法，达成综合性防治目标。填方路基需结合当地施工地形、边坡高度等增设挡土墙，始终保证路基结构的稳定性及可靠性，并处于路基两侧增设相应的排水沟，避免坡面产生水土流失。

（3）绿化工程、防风固沙等工程。结合当地区域内土壤实际状况，选取适应本地的花草进行种植，建议优先选取本地植物，提高成活率，保证水土保持效果。为从源头避免公路两侧水土流失，需积极做好绿化工程。

（4）桥涵工程中桥台形式及部位选取过程中，不建议对河床断面产生压缩，其自身导流基础设施需始终与河岸保持自然衔接。

3.2取土场水土保持措施

（1）合理选取取土场部位。取土场场地选取与后续水土维护工作密切相关，取土场尽量布设于沿线周围，进一步减少实际运输路径，取土过程中对原有地形、地貌产生一定的损伤，开采过程中布设水土保持基础设施难度较大，需进一步将重点用于上拦和下截方面。一般建议选取在植被稀疏的丘陵、山包等荒地，不建议处于农田区、林地等区域内。弃土场应布设于存储体量大、地形较低，不易受水流侵蚀冲刷的干扰的荒地。

（2）适当选用防护措施。取土场自身形成边坡缺乏稳定性，需积极采取相应的防护措施加以稳固，如支护防护、工程防护等，保证其自身可靠性及安全性。取土场自身高度超过4m，坡比超过1：1.5，建议选取削坡措施，其形成的裸露边坡，应在保证做好现场工程防护的基础上，力争创设强有力的条件恢复植被。取土场脚坡易受外界水流冲刷侵蚀区域，建议选取干砌石护坡、浆砌片石护坡等。

（3）取土场排水工程应结合取土实际状况布设。为避免取土场裸露受水流冲刷，需在其外侧布设相应的挡水基础设施，内部增设排水沟，排水坡面径流。处于山坡地取土场，建议在内部和坡脚增设排水沟[3]。

（4）取土场的整治。为从本质层面提高土地资源利用率，做好植被恢复工作，公路工程施工结束之后，需对取土场进行综合性整治。正式取土之前，将其面层厚度为25cm熟化土予以汇集，堆放于取土场旁边，待取土工作完成之后应做好平整工作。整治之后的土地应结合其自身质量、用途及规划明确其使用方向。

3.3弃土场水土保持措施

弃土弃渣水土流失一般主要汇聚于坡面上，通常发生水土流失频次较高的形式包含沟地、滑坡和坍塌。从影响弃土弃渣水土流失原因角度分析，其与地理部位、地形条件等密切相关，其实际水土保持措施如下。

（1）弃土场护坡工程。护坡工程主要取决于弃土堆放实际部位、高度等，其边坡应利用植物做好防护工作，不仅具有固土保水作用，而且还可进一步恢复地力，针对地形坡度较大的弃土场，需修建相应的拦截大坝，避免弃土场底部发生严重的水土流失。弃土场自身产生不稳定边坡可建议选取工程防护措施，选取浆砌片石护坡[4]。

（2）弃土场排水系统需充分结合当地地形、地质等基础设施进行布设，以免水流严重冲刷造成农田等损伤;处于沟谷内部弃土场需布设相应的排水基础设施，若其周围存在汇流条件时，可建议选取相应的排水措施，及时排放内部水流。

（3）弃土场改造。弃土场满足设计高程之后，考量后续土地资源应用，需积极做好整治工作，待整治工作完成之后需充分种植相应的树木，进一步实现改良土壤，作为农业或林业用地[5]。

3.4临时工程水土保持措施

首先，针对施工营地和场地。施工场地在正式投入使用之前，需在下游一侧布设相应的临时排水沟，其布设尺寸应与主体工程施工期临时水保工程相吻合;施工单位动土工程一般需避免处于雨季，场地平整需尽量做到挖与填保持均衡，严控施工中料和渣的堆放和处理。其次，施工便道。公路工程建设过程中便道较多，且施工过程中不采取路面硬化措施，需积极布设相应的水土保持措施，如施工便道线形应保持一定的曲率，以免产生较长的顺直线路，降低地表径流下泄实际速度。最后，料、渣场临时堆置用地。堆料和堆渣之前需做好场地排水设施，有助于将其上游坡面水流予以疏导，减少水流冲击及侵蚀[6]。

4结语

公路工程建设过程中，大量土方开挖等操作，促使周围水土流失较为严重。应充分掌握水土流失机理及其危害，合理化选取预测方法，对施工区域内水土流失做好精准性预测，结合实际状况采取强有力的措施，减少水土流失，在保证公路良好建设的同时，保护周围生态环境。

参考文献

[1]於孟元，赵忠伟.高速公路工程水土流失预测与分析实践[J].长江科学院院报，2021，38（4）：6.

[2]谢翔，张佳，王莎莎，等.德商高速公路水土流失预测及水土保持设计[J].水利科学与寒区工程，2019，2（2）：4.

[3]靳雪艳.浅析内蒙古高原地区公路工程水土流失特点及防护措施[J].内蒙古水利，2019，198（2）：39-41.

[4]黄启红.有关道路工程施工过程中水土流失量的控制研究[J].科技经济导刊，2019（21）：32-33.

[5]王美玉，戴长雷，张凯文，等.区域水土保持水土流失预测分析及实例研究[J].中国农学通报，2021，37（14）：72-77.

[6]李佳玥.水利工程保护工作中的水土流失综合治理分析[J].智能城市，2021，7（6）：119-120.

作者简介：陈清泉（1984—），男，本科，工程师，研究方向为水土保持。

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