热电联产项目水土流失量预测方法分析

刘 昊，侍 猛，谷文豪，王 东

（江苏省水文水资源勘测局宿迁分局，江苏 宿迁 223800）

工程建设是一项繁杂且漫长的工作，不仅会给周围的地质以及自然环境造成一定的影响，一旦建设程序不规范，还会形成一系列的自然灾害，如泥石流、山体滑坡、崩塌以及水土流失等。在这些地质灾害中，水土流失的发生频率相对较高。水土流失是一种危害较大的自然地质灾害。一般情况下，它常常发生在山体附近，且波及范围相对较广，对周围农田、道路的危害也十分巨大[1]。不仅如此，水土流失的消极影响持续时间通常较长，且复杂不易消除。

热电联产是利用热机以及其他可以高温发电的设备与发电站同时运行，以此来形成可以使用的电力和有效热能的一种能源处理技术。通常情况下，热电联产项目会设立在人烟较为稀少的郊区、山区等区域。但是，这一类项目在运行实施过程中，会形成大量的次声波，虽然对人类以及动物不会产生任何影响，但对于结构脆弱的山体会起到一定的作用[2]，很容易造成山体滑坡，导致极大范围水土流失问题出现。不仅如此，热电联产项目在实施时，还会形成大量热能，这些热能会通过土地扩散至周围地区，致使周边植物难以生存，最终形成大面积的水土流失现象。所以，为了避免这种现象的发生和继续蔓延，需要对水土流失量进行预测。传统的预测方法相对较为单一、落后，且不再能满足现如今工程项目建设的需要，需设计一种更为灵活的预测方法，更为具体地预测不同情况的水土流失。因此，对热电联产项目水土流失量预测方法进行设计，以此进一步提升我国工程预测相对应的技术。

1 水土流失量预测方法设计

1.1 确定预测控制比值

在进行水土流失预测方法设计之前，需要先确定其实际的预测控制比。依据热电联产项目的实际情况，再加上相对应的工程要求，整合汇总相应的数据信息后，获取工程地段土壤侵蚀模数。在水土流失的相关预测过程中，土壤侵蚀模数的确定和获取是一项十分重要的工作，其数值通常情况下代表着工程地段的土质情况，对未来发生水土流失问题的概率也会产生一定影响。其具体计算公式为：

式中：k为土壤侵蚀模数[t/（km2·a）]；a为侵蚀总范围（km2）；v为模建比率；θ为水土流失的控制频率。

通过上式计算，可以最终得出实际的土壤侵蚀模数。随后，利用已有的土壤侵蚀模数来确定其相应的本底值，大致数值范围设定在150～370 t/（km2·a）。在本底值的数值范围之内，再加上工程的实际数据，对水土流失控制情况进行虚拟预测分析，结果详见表1。

表1 水土流失控制情况虚拟预测分析

由表1 可知，热电联产项目周围重度区域的土壤侵蚀模数以及恢复期情况都相对较差。对此，需要增强对应的预测控制比值，以提升水土流失预测精准性。在排除对工程项目造成影响的地貌、温度、降雨、土质等因子后，利用测量的预测基础数据和土壤侵蚀模数计算实际预测控制比值，其计算公式为：

式中：D为预测控制比值；h为水土流失基础指标参数（m）；k为土壤侵蚀模数[t/（km2·a）]。

通过上式计算，得出最终的预测控制比值。利用这个数值，对热电联产项目工程的水土流失进行基础性分析预测。

1.2 构建单元预测模型

完成预测控制比值确定后，需要构建对应的单元预测模型。一般情况下，预测模型的建立需要具备以下几个条件：预测单元、预测时段以及应用区域等。所以，对于热电联产项目工程来说，需要同时具备以上条件，预测模型所得出的最终结果才会相对准确、科学。首先，可以依据实际情况确定对应的扰动预测率，具体数据详见表2。

表2 扰动预测率分析

依据表2 中的分析结果，可以得知相应的预测状态。之后，需要在此基础上对相关预测时段进行判定和确立。通常，预测时段是根据预测项目来确定的，但是热电联产项目规模相对较大，对应时段也应该更为紧密一些[3]。这里将时段划分为8个，对每个时段的具体情况进行实时监测，并将这些条件依次添加在模型中。随后，计算模型最终的扰动预测单元系数，其计算公式为：

式中：H为扰动预测单元系数；ε为预测时段数量（个）；b为单元控制范围（hm2）；c为水土流失预测比值。

通过上式计算，可以得出实际的预测单元系数。将这个数值添加在单元预测模型中[4]，当进行预测时，可以对所预测范围之内的水土流失量进行预测控制。

1.3 以扰动叠加法实现水土流失量预测

在完成单元预测模型构建后，需要利用扰动叠加法来实现水土流失量的最终预测。先利用单元预测模型建立对应预测条件，调整不符合实际的相关指标参数，然后在模型中作叠加扰动侵蚀预测，保证最终预测结果更加准确。随后，对热电联产项目的施工期、预期恢复期、自然扰动、极限土地和植被破坏面积等情况进行汇总，依据实际工程现状，利用模型与原本设定的情况进行对比，若存在差异，则需要重新制定方案；若未发现差异，则划分实际工程预测单元，并把预测时段控制在合理范围之内。之后，利用实际扰动预测率进行水土流失面积分析，在此基础上获取降水和温度变化特征值。最后，计算水土流失的土壤流失控制比，其计算公式为：

式中：R为土壤流失预测控制比；e为扰动叠加极值；β为水土流失量最大范围值（t）；δ为水土流失量最小范围值（t）。

通过上式计算，可以获取水土流失量测量结果，至此利用扰动叠加法实现了水土流失量的最终预测。

2 实例分析

2.1 水土流失现状

对A地区热电联产项目所造成的水土流失量进行预测。A 地原本的地质环境较好，并且温度环境、气温状况、自然结构都十分符合热电联产项目工程实施。工程在实施之前，需要对对应区域水土流失情况作出预测。项目工程区域总面积为30.12 hm2，且周围存在公路、围场、临时堆场等建筑物。经勘测发现，此区域中的土质处于蓬松状态，剥离率为79.38%。另外，深层土质裸露化严重，处于水土流失初期。在项目工程周围，水土流失的面积近几年来还在继续增大。

2.2 水土流失量预测流程

依据水土流失现状的简述，对热电联产项目工程区域水土流失量进行预测，流程如图1所示。

图1 A地水土流失量预测流程

2.3 预测结果分析

依据图1 中的预测流程，最后得出对应的预测结果，对其进行分析，结果详见表3。

表3 水土流失预测结果分析

依据表3 中的分析结果可以得出以下结论：在热电联产项目工程的建设期和恢复期，水土流失的情况是有所不同的，但是对比来看，恢复期间的土壤流失预测控制比相对较高，表明A 地在恢复期水土流失的预测效果较好。

3 结语

以上是对热电联产项目水土流失量预测方法设计并应用的全过程。实际上，水土流失是一种极为常见的地质灾害，它的发生一定程度上取决于周围环境的影响和施压。热电联产项目一般情况下会对周围的自然环境产生极大的影响，它所释放的热能以及低频电力余波一定程度上会对周围植物的生长造成阻碍，同时也为水土流失形成创造了环境。所以，可以通过科学合理的方法提前预测水土流失的发生位置，并依据实际地质情况制定相关应对方案，便于更快地做好防治工作。