湛江市奋勇高新区水土保持工程排水系统设计与水土流失监测

吴锐辉

(广州穗水工程咨询有限公司,广东 广州 510650)

1 工程概况

项目位于湛江市奋勇高新区中心区域,为新建项目。项目建设内容共计3条城市道路,分别为吉隆坡中路、万象中路和万隆西路,路线长度分别为2.164 km、0.437 km、1.010 km,路线总长约3.611 km,其中吉隆坡中路、万象中路道路宽度均为43 m,双向六车道;万隆西路道路宽度为26 m,双向四车道;全线新建给排水管道、综合管线、交通、照明和绿化等附属设施。项目建设不涉及拆迁移民安置及专项设施改迁建。工程总占地面积29.68 hm2,其中永久占地17.65 hm2,临时占地12.03 hm2。工程土石方挖方总量为53.35万 m3;填方总量为39.38万 m3;无借方产生;弃方总量13.97万 m3,全部运往新能源动力电池道路管网配套基础设施建设项目用作场地平整回填。

项目区属沿海台地地貌,属南亚热带季风气候,年平均气温为22℃,年平均降雨量为 1 559.3 mm,雨季集中在4-9月。项目区土壤类型主要为赤红壤,地带性植被为亚热带常绿阔叶林。项目区森林覆盖率约为29.60%,项目建设区植被覆盖率为26%,容许土壤流失量为500 t/km2·a,施工期土壤侵蚀模数见表1。

表1 本工程施工期土壤侵蚀模数值

2 土壤流失量测算

2.1 土壤流失量计算

土壤流失量按下式计算:

(1)

式中:W为土壤流失量(t);j为预测时段,j=1,2,即指施工期(含施工准备期)和自然恢复期两个时段;i为预测单元,i=1,2,3,……,n-1,n;Fji为第j预测时段、第i个预测单元的面积,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长,a。

计算结果见表2。

表2 施工期及自然恢复期水土流失量预测结果

根据以上确定的时段、分区及方法,通过计算,本工程建设期可能造成水土流失总量约5 127 t,其中新增水土流失总量约4 705 t。新增水土流失量中,路基工程区占水土流失总量的65.36%,施工期的水土流失量占97.09%。

2.2 水土流失危害分析

不同程度地破坏了原有地貌,施工期新增水土流失4 705 t,这将对项目周边市政道路、周边水系、周边居民点产生一定影响。

3 主体工程水土保持设计

水保措施包括:有现场施工围蔽、地面及路面硬化、雨水管、绿化美化、植草护坡、基坑截排水沟、排水边沟及挡水埝等。

3.1 施工围蔽

本项目已于2021年8月动工建设,目前场地未实施施工围蔽。建议工程后续施工对项目施工区域沿线进行围蔽,围蔽方式采取2.5 m高彩钢板,下部带有实体基础,可有效控制水土流失。从水土保持角度分析,围蔽措施可避免施工产生的泥浆水外溢至场外[1]。

3.2 地、路面硬化

工程对项目区域内道路等进行固化、硬化,道路采用混凝土路面,主要功能为通行,水泥路面除发挥其主要交通功能外,还具有一定的水土保持功能,硬化的路面能有效地防止降雨直接击溅土壤造成水土流失,同时也是防渗固土一项有效措施。

3.3 雨水管

根据主体工程设计资料,吉隆坡中路、万隆西路及万象中路道路下方雨水管共计10 747 m,各管道规格及工程量见表3。

表3 雨水管工程量统计

3.4 绿化美化

本项目规划绿化美化面积共计1.59 hm2,绿化树种主要为香樟、秋枫、细叶榄仁、火焰树、红花木球、黄金榕球、细叶紫薇等乔木,胸径9～10 cm,合计共栽植乔木2 842株、灌木株1 996株、地被1.57 hm2。绿化植被具有减少雨水直接冲刷地表和固定土壤的功能,符合水土保持要求。

3.5 植草护坡

本项目路基挖填高度较小,大部分路基挖填高度在1～3 m之间,路基防护拟采用植草防护的形式进行边坡防护处理。合计植草护坡面积共1.61 hm2,其中挖方边坡区植草护坡0.70 hm2,填方边坡区植草护坡0.91 hm2。

3.6 基坑截、排水沟

道路箱涵施工形成开挖边坡,主体设计已于边坡坡顶及坡底设计有截排水沟,规格尺寸为:30 cm×30 cm,采用砖砌矩形断面结构见图1。根据主体工程设计资料,共设计基坑顶截水沟3 980 m、基坑底排水沟3 785 m,合计共设计基坑截、排水沟7 765 m。

图1 截水沟大样图

3.7 排水边沟

根据主体设计资料,道路挖方边坡及填方边坡坡顶坡脚处设计有排水边沟,采取砂浆抹面矩形结构断面,排水边沟剖面见图2。规格尺寸为:60 cm×60 cm。其中挖方边坡区设计排水边沟645 m、填方边坡区设计排水边沟762 m,合计排水边沟工程量为1 407 m。

图2 排水边沟剖面图

3.8 挡水埝

表4 水土保持功能工程表

4 水土保持监测

针对不同监测内容和重点,结合工程实际,综合采取卫星遥感、无人机遥感、视频监控、地面观测、实地调查量测、查阅资料等多种方法,对生产建设项目水土流失进行定量监测和过程控制。

4.1 查阅资料

查阅资料主要通过现场观察及周边敏感区域调查,项目基本情况调查,主要包括项目区气象、水文、土壤、植被、社会经济、水土保持建设情况、治理经验等。

4.2 实地调查量测

实地调查量测宜采用测绳、测尺、全站仪、GPS或其他设备量测。

4.3 监测点观测

按照设计频次,在集沙池的四个角及中心点分别量测泥沙厚度,并测算泥沙密度。土壤流失量可采用下列式子计算:

(2)

式中:ST为汇水区土壤流失量,g;h1…h5为集沙池四角和中心点的泥沙厚度,cm;S为集沙池底面面积,m2;为泥沙密度(g/cm3)。

4.4 无人机遥感

无人机遥感监测法宜采用高分辨率遥感影像。

5 结语

监测结果表明,主体设计的雨水管、排水沟等设施,可及时有效的将场内积水排出。建设后期路面裸露地面被全部硬化或恢复绿化,绿化措施在一定程度上防止了雨水对土层的冲刷、避免了水土流失危害的发生,同时也美化了项目和周边环境。主体工程的水土保持措施,在项目建成后能够控制水土流失的发生,主体工程设计基本能满足水土保持要求。