榆林市某高速公路水土保持监测分析

2022-10-13白进文

水利科学与寒区工程 2022年9期

白进文

(榆林市水利信息与水文勘测中心，陕西榆林 719000 )

1 概况

工程主要包括主体工程(路基工程、路面工程、桥涵工程、附属设施工程及交叉工程)和施工临时工程(弃土场、施工生产生活区、施工便道区)两部分。按工程防治区划分为路基桥梁区(路基工程区、桥隧工程区、附属设施工程区)、互通立交区、取土场、弃渣场、施工生产生活区、施工道路，主要分布在工程沿线。主体工程：线路全长 32.08 km，全线共设大桥 10 座，中小桥 72 座，盖板涵 52道，圆管涵 36 道，互通立交 1 处，分离式立交 5 处。施工临时工程：设施工生产生活区 11 处，弃渣场 1 处，施工便道长度 4628 m，宽 4 m。工程占地类型为荒草地、耕地。土壤类型主要以灰钙土及新积土为主，局部区域分布有粗骨土、潮土及盐土。项目区林草覆盖率 25%左右。项目区土壤侵蚀类型以风力侵蚀为主，土壤侵蚀模数 3500 t/km2·a，属中度侵蚀。工程防治措施：土地整治面积 105.15 hm2，排水沟 80 250 m，拱形骨架护坡 32 522 m，六棱砖护坡20 759 m，砾石覆盖 3.75 hm2。植物措施：栽植乔木 17 482 株，灌木 257 540 株，种草 105.15 hm2。临时措施：洒水降尘 60 624 m3，纤维网覆盖 0.78 hm2，土袋拦挡 535 m，泥浆池 45 座[1]。

2 监测内容与方法

2.1 监测内容

水土保持监测主要对整个项目建设区内各项工程建设进度、工程建设扰动土地面积及植被占压情况、水土流失及造成的危害、水土保持工程建设情况、水土流失防治效果，以及水土保持工程设计、水土保持管理等方面的情况进行监测，可有效掌握工程水保措施实施情况、水保方案落实情况，为工程验收提供科学依据。

2.2 监测点布设

根据工程水土流失防治责任范围，水土保持监测范围涉及工程项目建设区及其可能的直接影响区，包括项目区永久占地，以及可能的水土流失对周边影响范围。共布设 9 个测点，其中路基桥梁工程区设 3 个监测点，互通立交工程区设 1 个监测点，平吉堡互通处设 1 个；弃渣场处设 1 个；施工生产生活区设 1 个监测点，施工便道处设 1 个，原地貌对照点 1 个，各监测点分别设在施工区，重点对工程施工和弃渣进行监测。

2.3 监测方法

主体工程建设进度通过查阅建设单位工程简报、施工单位施工月报和监理单位监理月报；水土流失防治责任范围、扰动土地面积及破坏植被面积以实地量测为主，资料分析和遥感监测为辅的方法监测；取土(石、料)弃土(石、渣)监测采取实地量测、遥感监测、资料分析的方法，水土流失因子通过查阅施工资料和调查监测获取；水土流失面积采用查阅施工资料进行监测；土壤侵蚀量以查阅附近项目资料为主，测钎法、降尘缸法为辅进行监测；水土保持工程建设情况主要通过场地巡查和资料分析的方法进行监测；水土保持工程设计通过资料分析的方法进行监测；施工过程中，定期收集初步设计水土保持部分、水土保持施工图设计文件、水土保持变更设计文件等资料；分部分项工程完成时，收集水土保持措施竣工图文件。将后续设计文件与水土保持方案进行对比，判断设计是否发生变化并分析变化原因。

3 监测结果分析

3.1 防治责任范围监测

根据公路工程水土保持方案的批复，本项目水土流失防治责任范围 301.96 hm2，其中项目建设区面积 258.26 hm2，直接影响区面积 43.70 hm2。根据工程总平面布置图及现场监测查勘，本工程的建设区实际占地面积为 198.71 hm2，其中永久占地 179.41 hm2，临时占地 19.30 hm2。工程建设过程中扰动面积控制在批复范围内，直接影响区计为 0。本工程水土流失防治责任范围变化情况见表 1。

从表1看出，实际防治责任范围与水土保持方案批复防治责任范围有以下几点变化：

(1)路基工程区。根据主体工程资料，工程实际道路长度 32.08 km，道路长度增加 0.67 km，占地面积增加 2.976 hm2，2013 年新增建治超站、停车区、失控车辆自救车道等内容，增建部分占地 3.13 hm2，因此路基工程区较方案设计面积增加。

(2)互通立交区。互通立交由方案设计 2 处减少为 1 处，占地面积减少。

(3)取土场。工程土方借方来源为德龙农场泄洪道开挖多余土方和政府修建蓄水池开挖多余土方，无取土场。

(4)弃渣场。工程根据土方实际调用情况，对弃渣场位置进行调整，实际弃渣量减少，堆渣面积减少。

(5)施工生产生活区。根据工程实际需要，一处布设在互通立交区，在工程完工后，拆除土地整治绿化，一处布设在弃渣场区，将弃渣场砾石覆盖后作为施工营地使用，工程完工后拆除，占地面积减少。

(6)施工道路。部分道路利用已有乡村道路，减少了占地面积。

(7)直接影响区。工程建设过程中扰动面积控制在批复范围内，直接影响区计为 0 hm2[2]。

表1 防治责任范围监测情况 hm2

3.2 土石方量监测

根据批复的水土保持方案，本工程建设期总挖方 58.12 万 m3，填方 300.46万 m3，借方 260.78 万 m3，弃方 18.44 万 m3。根据查阅主体工程资料和实际监测结果，本工程建设期实际挖方 85.36 万 m3，填方 375.60 万 m3，借方 300.00 万 m3，弃方 9.76 万m3。借方来源为德龙农场泄洪道开挖多余土方和政府修建水库多余土方，没有取土场。工程施工过程中，土石方尽可能利用，减少了弃渣量，弃渣面积减小。

3.3 防治措施监测

根据现场监测结果显示，项目建设区内分阶段实施各项水土保持工程措施、植物措施和临时措施，较好地起到了防治水土流失的效果，减轻了项目建设区土壤侵蚀。实际完成水土保持措施与水保方案设计措施对比情况见表 2。

表2 水土保持措施对比情况

3.4 土壤侵蚀量监测

根据对各监测点位土壤流失量监测结果，结合工程区降雨量情况，通过对土壤流失量监测结果的分析、计算，得出监测点位所代表的地表扰动区域的土壤侵蚀模数，并将得出的土壤侵蚀模数应用于工程区范围内，结合工程区扰动地表面积变化情况监测结果，最终计算各阶段土壤流失量。土壤流失量按以下公式计算：流失量=∑侵蚀单元面积×侵蚀强度×侵蚀时间。根据计算，工程水土流失量见表 3。

从表3中可以看出，监测期内项目建设共造成土壤流失 23 872.19 t，新增水土流失量 11 038.02 t，其中建设期共造成土壤流失 18 682.17 t，是产生土壤流失最多时段，水土流失主要发生在路基工程区。根据现场监测结果显示，本工程取土(石、料)场或弃土(石、渣)场未发生潜在土壤流失情况。施工期内，本工程施工活动未发生水土流失事件，未对周边环境造成明显不利影响。

表3 工程监测水土流失总量计算结果 t

3.5 防治效果监测

3.5.1 扰动土地整治率

在工程施工期间，水土流失防治责任范围内的地表均受到了不同程度的扰动和占压，施工期间主要采取工程措施、植物措施以及临时措施等方式予以治理。根据监测结果，本工程扰动土地面积 198.71 hm2，各监测分区构建(构)筑物占地、硬化等占地 81.13 hm2；完成工程措施、植物措施等各类水土保持措施面积 114.30 hm2，扰动土地总整治面积达到 195.43 hm2，项目建设区平均扰动土地治理率 98.35%，达到水土保持方案设计的土地整治率目标[3]。

3.5.2 水土流失总治理度

通过监测和现场调查及查阅施工资料，施工区内实际扰动土地面积除去建(构)筑物及硬化占地面积，实际造成的水土流失面积为 117.58 hm2，各项水土保持措施总治理面积 114.30 hm2，项目区平均水土流失总治理度为 97.21%，达到水土保持方案设计防治标准(见表4)。

表4 各监测分区扰动土地整治情况统计情况

3.5.3 土壤流失控制比

依据《土壤侵蚀分类分级标准》，工程建设区土壤容许流失量1000 t/km2·a。由于植物措施尚未完全发挥效益，保持水土的能力不强，但随着植物措施逐渐发挥作用，经过 1～3 a的恢复，项目区扰动后的侵蚀模数会呈逐年下降趋势，通过水土流失监测数据预测，当植物措施发挥效益时，土壤流失强度将减小为 1045.37 t/km2·a，项目区土壤流失控制比为 0.96，达到了水土保持方案的设计要求。

3.5.4 林草植被恢复率

通过监测分析，项目建设区内可恢复植被面积 108.43 hm2，工程建设中可恢复植被的区域基本实施了植物措施，林草植被面积达到105.15 hm2，计算的林草植被恢复率达到 96.98%。项目建设区面积为 198.71 hm2，工程完工后实际保存植被面积 73.61 hm2，建设区林草覆盖率达到 37.04%。植被恢复了和林草覆盖率均达到水土保持方案确定的目标值。

3.5.5 拦渣率

本工程施工过程中产生的临时弃土弃渣，均用于土方回填。经监测，填方平面稳定。因此，工程总的施工土方基本平衡，不产生弃土(石、渣)流失，但考虑到在就近平摊碾压过程中，受风等因素影响，建设期拦渣率估算为 97%以上。

3.5.6 林草覆盖率

通过监测分析，项目建设区内林草面积73.61 hm2，总占地面积198.71 hm2，林草覆盖率达37.04%，大于目标值16%。

上述分析表明，水土流失防治6项指标均达到了水土保持方案设计的目标值。监测结果表见 5。