昔榆高速水土流失预测研究

徐 红

（山西省交通环境保护中心站（有限公司），山西 太原 030032）

公路建设期间，大量挖填方容易造成植被破坏，形成裸露地表，引发严峻的水土流失问题[1]。因此，公路施工期应采取相应的措施减少或避免因工程建设而带来的水土流失[2]。本文结合昔榆高速工程影响区地形、地貌、植被、降雨等现状调查，对项目建设期和自然恢复期可能造成的水土流失进行了预测和分析。

1 项目概况

昔阳（晋冀界）至榆次高速公路工程是《山西省高速公路网规划调整方案（2009年—2020年）》中“三纵十二横十二环”中第七横的重要一段，是国家发改委支持山西省与京津冀加强协作实现联动发展的重点基础设施建设项目。路线起点位于晋中市昔阳县太行山虎寨岭孔氏乡刀把口村东南晋冀省界处，终点设修文枢纽互通式立体交叉与S60榆祁高速十字交叉。路线全长127.058 km，采用双向四车道高速公路标准建设，设计速度为100 km/h，路基宽度26.0 m。其主要建设内容包括：桥梁29 478.5 m/72座，隧道35 564 m/18座，互通式立体交叉6处，服务区3处、匝道收费管理站5处、主线治超站1处、路段管理分中心2处、养护工区3处，隧道管理站3处。全线共占地1 337.86 hm2，其中永久占地763.92 hm2，临时占地573.94 hm2。挖填方总量为5 697.65万m3，挖方3 850.81万m3，填方1 846.84万m3，需借方83.27万m3，共产生弃方2 087.24万m3。

该项目工程组成主要包括：路基工程、桥涵工程、隧道工程、互通工程、沿线设施、施工生产生活区、施工便道、取土场、弃渣场和临时堆土场。

2 项目区概况

项目区地貌类型主要为北方土石山区，属暖温带大陆性季风气候区。项目区年平均气温6.3℃～9.8℃，年平均降水量在424.9～581.3 mm之间，风向以WN居多；无霜期127.0～182.1 d；区内最大动土深度为75～111 cm。项目区主要土类有灰褐土、棕壤和草甸土。项目走廊带地处海河流域和黄河流域接壤地带。穿越的水系主要有属黄河干流山西段汾河水系与海河流域滹沱河水系、漳卫河水系。其中跨越汾河水系的河流有潇河、安丰河、木瓜河、里思河、涂河；跨越滹沱河水系的河流主要有松溪河及其支流城北河；跨越漳卫河水系经过的河流主要有漳溢河。项目区植被覆盖率为42.53%，植被主要有针叶林、灌草丛和栽培植被。

该项目位于晋中市境内，沿线涉及昔阳县、和顺县、寿阳县和榆次区，按照全国土壤侵蚀类型区划及《土壤侵蚀分类分级标准》（SL 190—2007），项目区属水力侵蚀区中的北方土石山区，区域内容许土壤流失量为200 t/km2·a。根据《全国水土保持规划国家级水土流失重点预防区和重点治理区复核划分成果》（水利部，办水保〔2013〕188号），该项目属于太行山国家级水土流失重点治理区，水土流失防治标准执行北方土石山区一级防治标准，防治目标取值详见表1。

表1 水土流失防治目标值 %

3 水土流失预测

3.1 预测方法

目前，常用于开发建设项目水土流失预测方法主要有通用土壤流失方程法、类比法、分类分级法、流失系数法等。由于项目区水土流失实验观测资料较为缺乏，因此本文采用分类分级法进行扰动地表的水土流失量计算。

3.2 预测模型

运用公式法预测扰动地表的水土流失量，其预测模型为：

式中：W为扰动地表土壤流失量，t；i为预测单元（1，2，3，…，n）；j为预测时段（1，2为施工期和自然恢复期）；Fji为第j预测时段、第i预测单元的面积，km2；Mji为第j预测时段、第i预测单元的土壤侵蚀模数，t/km2·a；Tji为第j预测时段、第i预测单元的预测时段，a。

3.3 预测单元和预测时段

根据《开发建设项目水土保持技术规范》（GB 50433—2008），以及工程布局和公路建设特点，本工程共划分10个预测单元，分别为路基工程区、桥涵工程区、隧道工程区、互通工程区、沿线设施区、施工生产生活区、施工便道区、取土场区、弃渣场区、临时堆土场区。本工程水土流失预测期为施工期和自然恢复期，施工期占地均存在不同程度的水土流失，自然恢复期应扣除建筑物占地、地面硬化和水面面积。根据《生产建设项目水土流失防治标准》（GB 50434—2018），项目区所属气候区为暖温带亚湿润区，自然恢复期按3年确定。各预测单元预测范围、预测时段见表2。

表2 各预测单元预测范围和预测时段统计表

3.4 土壤侵蚀模数

根据各预测单元施工过程中的扰动特点，结合地形因素，采用专家咨询法（Delphi法）得出各预测单元不同预测时段的土壤侵蚀模数，详见表3。

表3 各预测单元土壤侵蚀模数 t/km2·a

3.5 预测结果

经计算，项目建设期水土流失总量为325 120 t，新增水土流失量为289 566 t；自然恢复期水土流失总量为79 218 t，新增水土流失量为55 822 t；工程项目造成的水土流失总量为404 338 t，新增水土流失总量为345 388 t，详见表4。通过对比分析，确定该项目路基工程、弃渣场、施工便道和临时堆土场为水土流失重点区。

表4 水土流失汇总统计表

3.6 建议措施

根据该项目水土流失的变化情况，水土保持排水工程要在施工初期完成。路基施工如等到填筑、开挖完成再行防护，其水土流失将无法得到有效控制，因此，在防护及永久性排水工程实施前要采取临时防护措施。植物措施在路基土石方工程结束后应尽早实施。土建工程施工前应合理制定进度计划，土石方开挖尽量避开雨季，并在雨季到来之前做好边坡防护及排水设施，将水土流失降到最低。

4 结论

在公路建设项目实际施工中，一般主体工程施工能够得到建设单位的高度重视，水土保持措施也能较好地得到落实，而临时工程往往容易被忽视，其水土保持措施常常落实不到位，水土流失问题较多。本文通过对高速公路各防治分区水土流失量的预测分析，旨在为后期开展类似项目水土保持防治等工作提供参考，特别是要高度重视临时工程水土流失防治措施的有效落实。