浅析工程建设项目水土流失预测——以滁淮高速连接线工程为例

高 琴，陈涛焘

（安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 项目概况

滁淮连接线地处滁州市西北部，是滁州市老城区和北边琅琊新区的重要交通要道，对于加快区域的城镇开发，加快城市工业集聚的重要性；同时本项目是滁州市城区北向的重要出入口道路之一，通过本项目、滁淮高速、宁洛高速等道路可实现与合肥、南京和其他城市的快速衔接，这对滁州市融入南京、合肥都市圈、推进长三角一体化发展有着重大的现实意义。

本工程由路基工程区、桥梁工程区、改移工程区、施工道路区、施工生产生活区等组成。本工程共建设了204m2的分离式立交桥和2 个工地，总建筑面积1.99hm2，其中永久性建筑0.89hm2，临时建筑1.10hm2，开挖4.98 万m3，填方0.54 万m3，无借方，弃方4.43 万m3。该工程的建设周期为12 个月，预计总投资5653.69 万元。

2 水土流失预测的目的

水土流失预测的目标是针对项目的特点，结合本地区的土壤侵蚀特征，对其发生的形式、强度、数量、危害等进行预测、评估，从而为控制措施的整体布置和各项控制措施的设计提供参考。

3 水土流失预测的基础

从工程的主要设计职能出发，预测了水土流失，在没有进行水土保持的情况下，根据开发建设项目的正常设计功能，对可能造成的土壤流失及灾害进行了预测。

4 水土流失成因及类型

4.1 水土流失成因

4.1.1 工程建设期水土流失成因

在施工期间，路基填筑、弃土、弃渣土临时堆放，会对地表植被造成破坏，影响表土结构，使地貌发生变化，重力、雨滴打击、水流冲刷等外部应力作用，容易造成新的土壤侵蚀。

（1）工程开挖和填筑对水土流失的影响。

开挖后的路基会形成新的坡面，在大雨的情况下，会引起较大的水力冲刷，而在强降雨的情况下，很容易发生小型崩塌、滑塌、滑坡等，从而导致水土流失[1]。

在路基填筑中，由于表层土的剥落等原因，造成了工作面的地表地形和植被的损害，造成了地表裸露、结构松散、表土抗侵蚀能力降低、自然稳定环境被破坏、失去了原有的抗冲固土功能，在外界的压力作用下，产生了新的水土流失。

（2）施工临时堆土对水土流失的影响。

堆土流失对土壤侵蚀的影响包括：占用土地、自然植被和其他水土保持设备，降低了土地的保持性；堆土是一种疏松的堆积物，如果不加以有效的保护，很容易造成新的土壤侵蚀。

（3）其他临时占地。

在工程建设中，由于施工场地、道路等原因，在一定程度上会对土地的植被和土壤产生损害，从而导致水土流失的发生和加重。

4.1.2 自然恢复期水土流失成因

在自然恢复阶段（道路试验阶段），道路完全硬化，不会造成土壤侵蚀。在试验阶段，由于植被保护措施没有充分发挥其水土保持作用，由于降雨和径流的冲刷，土壤侵蚀仍然会出现轻微的侵蚀。但是，随着植被的不断增长和植被的不断增长，土壤侵蚀将逐步被抑制，最终达到允许的土壤侵蚀强度。在采取相应的治理措施后，不良地质地段的土壤侵蚀仍然存在，但其发生的次数会大大减少，影响也会比较小。

4.2 水土流失类型

路基、桥梁、改移、公路等为线性工程，植被破坏、扰动地表、侵蚀等均为带状工程。施工现场等多为点状分布，植被破坏、扰动地表及水土流失呈点状、片状分布。

项目区地貌形态分为江淮丘陵区，水土流失以水侵蚀为主[1]。

5 预测范围和预测时段

5.1 预测范围

预测单元为工程施工扰动地表的时间、扰动形式基本相同、扰动强度与特征基本一致的地区。

按照上述要求，结合工程区自然概况、工程布局和施工特征，对工程的水土流失进行了预测，其中路基工程、桥梁工程、改移工程区、施工道路区、施工生产生活区等。

5.2 预测时段

针对该项目的施工、施工特点，结合项目的施工时间、降水季节等因素，对其进行了分析。该工程的土壤侵蚀预报期可划分为施工准备期、施工期和自然恢复期。

6 预测内容

6.1 可能造成的水土流失量

6.1.1 预测方法

目前，关于此类工程的实测资料类比法、经验方程法、监测小区实测资料、人工模拟降雨小区试验法、专家评估法、航空摄影资料识别法等。各种预测方法各有利弊，通常采用类推的方法[2]。

本工程水土流失量预测按式（1）计算，新增水土流失量按式（2）计算。

式中：W——扰动地表土壤流失量，t；ΔW——扰动地表新增土壤流失量，t；Fji——j 时段i 单元的预测面积，km2；Mji——j 时段i 单元的土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；ΔMji——j 时段i 单元的新增土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；Tji——j 时段i 单元的预测时间，a；i——预测单元，i=1，2，3，…，n；j——预测时段，j=1，2，3，指施工准备期、施工期和自然恢复期。

6.1.2 土壤侵蚀模数的确定

（1）土壤侵蚀模数背景值。

工程场地的水土流失强度是微度的，土壤侵蚀模数本底值为300t/（km2·a）[1]。

（2）类比工程可比性分析。

干扰后的冲刷模量，通过类比方法和其他同类工程进行比较，经过合理的分析，最终得出最终的结果。本项目选取了大蜀山-陇西立交工程，该项目已经通过了验收，该项目监测工作自2007 年7 月开始至2009年9 月结束，2010 年6 月进行了抽检。设置监测点18 个，监测样区27 个，现场监测29 次。

本项目与以上通过验收的工程项目在建设过程中开挖、填筑、施工临时工程等可能造成水土流失的成因、程度和影响两者亦基本相近，具有较强的可比性。

在合宁大蜀山—陇西立交路段，采用调查、监测、定位监测等方式监测水土流失[2]。在水土流失的影响因素中，运用了调查与监测的方法，如地形，地貌，水系，水利工程，水土流失危害，生态环境变化，水土保持方案的实施[2]。在重点监控区、典型监控段（点）的土壤侵蚀量及水土保持措施的保护作用等方面，多以地面观察为主，并结合现场调查与监测相结合。

（3）工程扰动后的土壤侵蚀模数。

本项目同样为线型工程，沿线经过区域地貌类型与类比工程基本相似，为使预测结果更接近实际情况，通过对该区域土壤侵蚀的监测结果进行适当的调整，将其作为该区域土壤侵蚀预报的基本资料。

6.1.3 预测成果

根据以上计算方法及模拟结果，并结合各个建设单位的土壤侵蚀面积，进行计算，本项目可能造成的土壤流失量主要包括以下5 点。

（1）路基工程区域：总计6094t 的水土流失，330t 的背景流失量和5764t 的新增流量。

（2）桥梁工程区域：共156t 水土流失，5t 的背景流失量，151t 新增流量。

（3）改移工程区：共67t 水土流失，3t 的背景流失量，64t 新增流量。

（4）建设路域：共279t 水土流失，17t 的背景流失量，新增262t。

（5）建筑生产生活区：共260t 水土流失，22t 的背景流失量，新增238t。

6.2 水土流失危害分析

根据上面预测所得的结果，并结合公路路线方案图及沿线工程地质图和现场踏勘，对高速公路施工过程中可能产生的土壤侵蚀风险进行了分析和预测。

6.2.1 对河道、沟渠的影响

由于公路工程的开挖、回填、碾压等工程，在一定程度上对原有的排水沟造成一定的损害，同时，裸露的土壤还会对原有土壤产生干扰，为土壤溅蚀、面蚀、沟渠侵蚀等侵蚀创造有利条件。由于施工中的临时堆土没有得到及时、有效的保护和治理，雨水和人为的影响会导致大量的泥沙进入下游河道、沟渠，在流量较低的地区，很容易发生淤积，严重影响当地的灌溉系统。

6.2.2 对项目区沿线水环境的影响

在填方或挖方工程中，弃土、裸露挖方边坡和边坡土，在大雨的冲刷下，会随着水流流失，并可增加河流、沟渠等水体含沙量、悬浮物，污染水质，长期浑浊，对饮用水源产生不利影响。在桥梁建设中，围堰和围堰的清理也会对下游造成不利的影响。水土流失严重，对工程周边的生态环境也有很大的影响[3]。

7 预测结论及综合分析

本项目建设期各单元、各时段水土流失总量和新增流失量汇总见表1。

表1 工程可能造成的土壤流失量汇总

由表1 可知，在建设期内，共发生了6856 吨的水土流失，其中，5764t 的土地流失量，88.96%的路基工程区，151t，2.33%的桥梁工程区，151t，0.99%的改造工程区，238t，3.67%的施工生活区域，262t，占建筑工地的4.04%。因此，对路基工程区域进行重点治理，是该项目的重点治理区域，同时也是重点监控区域。

该工程的土壤侵蚀预测期为施工准备期、施工期和自然恢复期。根据预测，在建设期内，共增加6479t 土壤侵蚀，包括60t 的施工准备期，0.92%的土壤侵蚀，6334t，占97.76%，自然恢复期86t，占1.32%。所以，土壤侵蚀最多出现在施工阶段，特别是路基土石方施工阶段，而路基开挖形成的裸露边坡，也是土壤侵蚀和流失强度最大的时段，是需要重点防治的时段。在此期间，土壤侵蚀治理是工程建设中的一个重要环节。

从土壤侵蚀的角度来看，该项目的建设将对邻近的农田、村庄产生一定的影响，并对周边的生态环境产生一定的损害，同时也会影响到项目的正常施工和运营。因此，在工程施工期间和竣工后，要针对不同的施工地区，有针对性地采取相应的水土保持措施，以防止和控制可能的土壤侵蚀，尽量降低由于工程建设而带来的新增加的土壤侵蚀。

本文从土壤侵蚀的角度，对该工程的土壤侵蚀控制和水土保持进行了初步的探讨。

（1）该项目的主要土壤侵蚀控制区域为路基工程。

（2）在此工程中，路基土石方工程是防治工程的重要阶段，在路基开挖之前，必须在两侧设置排水、阻挡、分段进行，在路基土方工程完工后，及时进行防护，以减少坡面裸露的时间。

（3）对建筑生产生活区的保护，应在施工过程中，在临时用地区域内进行排水和表土堆置区的保护，完成后，根据地形条件进行复垦或恢复植被。

（4）由于工程完工后，裸露地面将会有大量的表土，因此，在施工期间，要尽可能地保持被剥离的表土，并将其集中堆放，并进行临时保护。