高鐵建設項目水土流失防治研究的思路

王澤元，康玲玲，楊 洲

(1.華北水利水電大學 資源與環境學院，河南 鄭州 450011；2.黃河水利科學研究院 水利部黃河泥沙重點實驗室，河南 鄭州 450003)

高鐵建設項目水土流失防治研究的思路

王澤元1，康玲玲2，楊 洲1

(1.華北水利水電大學 資源與環境學院，河南 鄭州 450011；2.黃河水利科學研究院 水利部黃河泥沙重點實驗室，河南 鄭州 450003)

水土流失；防治措施；高鐵建設項目

隨著社會經濟和科學技術的發展，加之高鐵運速快、乘坐方便、舒適性好等優點，乘坐高鐵已成為越來越多人的出行選擇。高鐵具有線路長、占地面積大、建設周期長及橋隧比例大等特點，在施工過程中不僅會大量地擾動地表、破壞植被、損壞水土保持設施，還會產生大量的棄土(石、渣)，會造成沿線地區大面積的水土流失，若不及時采取有效的防治措施，將會對生態環境造成極大的破壞，并對沿線群眾的生命、財產安全構成嚴重威脅。因此，研究高鐵建設過程中的水土流失防治非常必要。在對高鐵建設項目水土流失防治研究的重要性和高鐵建設特點，以及國內外近期開展高鐵項目的研究進行闡述的基礎上，分析了高鐵建設產生水土流失的特點及原因，對如何進行水土流失防治區劃分與防治措施布設等提出了思路，以期為高鐵項目水土流失防治提供參考。

《高速鐵路設計規范》(TB 10621—2014)和2014年元月起實施的《鐵路安全管理條例》規定：高速鐵路是指通過改造原有線路，使運營速度達到200 km/h以上，或新建高速線路，使運營速度達到250 km/h以上的客運專線。高鐵的建設不僅方便了人們的出行，縮短了時空距離，而且促進了沿線地區經濟的發展，加之我國幅員遼闊，人口眾多，因此高鐵建設在我國具有廣闊的前景。根據我國《中長期鐵路網規劃》，到2020年，我國將全面建成以“四縱四橫”為主網架，總長1.6萬km的高速鐵路客運專線。如此規模的高速鐵路建設，在促進經濟發展、社會進步的同時，也將對沿線生態環境產生極大的影響，如在施工過程中產生的水土流失，在運營過程中產生的噪聲等，因此開展高鐵建設的環境保護具有現實意義。縱觀之前對水土流失防治方面的研究，大部分針對小流域及其他類型生產建設項目，直接針對高鐵建設中水土流失防治的研究很少，本文通過借鑒相關線性生產建設項目，尤其是鐵路建設中水土流失防治經驗，結合自身的實踐對高鐵建設項目水土流失防治進行剖析。

1 研究的目的、意義

隨著高鐵的飛速發展，其建設過程中的水土流失問題也日漸突出。在高鐵施工過程中擾動地表、破壞植被，損壞水土保持設施，以及大量的土石方開挖和堆棄，勢必造成嚴重的水土流失，直接危及項目區及周邊的生態環境，并對高鐵施工、安全運行和區域人民的生命、財產安全構成潛在威脅。

高鐵具有線路長、占地面積大、建設周期長等特點，在其建設過程中往往會產生較大的水土流失量。如邢亭婷[1]在對西成高速鐵路(四川段)現狀水土流失調查的基礎上，運用類比侵蝕模數法，得出高鐵建設中水土流失主要發生在工程施工期間，水土流失發生的重要區域為棄渣場(在3.3年的施工期間水土流失量為17.66萬t，其中新增水土流失量為15萬t)，水土流失類型主要為水力侵蝕；郭麗[2]在分析新建寶蘭客運專線兩側5 km范圍內土壤侵蝕現狀時，通過類比隴海線寶雞至蘭州段，預測出寶蘭客運專線在施工期可能造成的水土流失總量為58.1萬t，其中新增水土流失量37.7萬t，主要區域是黃土丘陵溝壑區的棄土棄渣場。由此可見，高鐵在建設過程中產生的水土流失量是巨大的，高度重視高鐵建設過程中新增水土流失問題，積極開展水土流失防治工作，建立完善的水土流失防治機構，布設合理的防治措施體系，具有重要意義。

2 國內外研究現狀

高速鐵路雖然先在國外興起，如世界上第一條高速鐵路“東海道新干線”是日本于1964年建成通車，此外，法國、德國、意大利也是早期高鐵技術較好的幾個國家[3]，但是他們在高鐵發展過程中大多注重技術方面的提升，對高鐵建設過程中造成水土流失的研究較少。

在國內，針對高鐵建設中水土流失防治方面的研究主要從水土流失量預測、水土保持監理及監測和高鐵建設對生態環境的影響等方面展開，直接針對高鐵建設中水土流失防治的研究較少。如邢亭婷[1]通過類比侵蝕模數法對西成高速鐵路建設中的水土流失量進行了預測，并對水土流失重點區域棄渣場截排水等進行了防治措施的補充設計；張茵濤等[4]以大西客運專線為例探討了高鐵建設水土保持監測方案的研究與實施；倪艷霞[5]提出了高鐵建設環境保護目標規劃和監測指標體系的研究；徐亮[6]以西南某客運專線為例，探析了高鐵項目施工期環境監理工作目的、工作范圍及環境保護專項監理機構的工作程序等方面；武哲[7]以大西高鐵為例闡述了高鐵建設水土保持監理的相關內容；郭晨霞[8]對高鐵建設環境影響評價方法進行了研究；何吉成等[9]以武廣客運專線為例，通過水土流失影響指數評價模型定量分析，評判了工程的水土流失影響程度。

3 研究的主要內容

高鐵項目水土流失防治的研究，應首先從高鐵建設的特點進行分析，其次就高鐵施工中產生水土流失的特點及原因展開討論，最后針對不同區域水土流失特點，采取有效的水土流失防治措施，使水土保持工程措施與植物措施、永久措施和臨時措施有機結合，合理確定水土流失防治措施的總體布局，以形成完整、科學的水土流失防治措施體系。

3.1 高鐵建設的主要特征

與普通鐵路建設項目相比，高鐵建設中不同于普通鐵路的特點有以下幾個方面：①高速鐵路的軌道采用無縫銜接，非常平順，以保證行車安全和舒適性。②新建高速鐵路基本上采用無砟軌道，就是不用石子的整體式道床。③高速鐵路的彎道少，彎道半徑大，選線難度較大。④高速鐵路的橋隧比較多，線下樁基礎施工及隧道開挖等極易產生水土流失。

高鐵項目施工工藝的特殊性，導致其形成水土流失的特點也與其他線性工程的施工不盡相同，因此在進行高鐵建設項目水土流失特點分析時，應從其本身的施工工藝和施工特點進行分析。

3.2 高鐵建設項目水土流失特點及成因

高鐵項目線路長，施工跨度大，沿線會經過不同的地形地貌、氣候類型區和不同的土壤侵蝕類型區，因此在進行水土流失防治措施布設時首先應結合高鐵的項目組成、沿線地形地貌及施工組織和不同的施工工藝與方法，分析高鐵項目施工期可能產生水土流失的形式、范圍與特點。

造成水土流失的原因總體來說可分為兩類，即自然因素和人為因素，高鐵項目也不例外。自然因素主要從降水(降水量及其年內分配、雨季時段及降雨集中程度、暴雨強度與頻率)、風力(年平均風速、最大風速、大風日數及其出現頻率)和地形地貌、土壤等方面來分析探討高鐵施工及運行期間可能造成水土流失的成因及其特點；人為因素主要從施工過程中土石方的挖、填、調、運，棄土(石、渣)的堆棄方式，對地表、植被、水土保持設施的破壞和施工過程中一些不合理的施工工藝與方法等角度進行水土流失成因分析。

3.3 高鐵項目水土流失防治

借鑒普通鐵路建設和線性生產建設項目水土流失分區防治的成功經驗，高速鐵路建設亦采取分區防治、突出重點的防治策略。科學地劃分水土流失防治分區，因地制宜構建水土流失綜合防治措施體系，是高鐵建設水土流失防治的關鍵。

3.3.1 水土流失防治分區

依據《開發建設項目水土保持技術規范》(GB 50433—2008)及相關規程與標準所規定的分區依據、原則和方法，分析高鐵項目各組成部分、沿線地形地貌、不同施工工藝與方法造成的水土流失差異，以及治理方向，按科學、合理原則劃分高鐵項目水土流失防治分區，并明確各防治分區的水土流失特征與治理重點。綜合分析一些文獻資料和報批方案，結合高鐵項目組成及平面布局，將高鐵項目水土流失防治分區大致分為以下幾個區域：①路基工程防治區(包含路塹工程)；②橋涵工程防治區；③隧道工程防治區；④站場工程防治區；⑤取、棄土(石、渣)場防治區；⑥施工道路防治區；⑦施工生產生活防治區；⑧改移工程防治區。

由于高鐵項目占地廣、動用土石方量大、臨時占地多，并且施工難度大，精度要求高，所以科學合理地劃分水土流失防治分區是防止高鐵項目水土流失的前提。

3.3.2 水土流失防治措施體系

水土流失防治措施體系布設是指在防治分區的基礎上，根據各分區自然環境條件和工程實際情況，分區布設不同部位的水土流失防治工程措施、植物措施和臨時措施。防治措施的布設應本著盡量減少對防治責任范圍以外區域的擾動，最大限度地減少土石方的挖、填、調、運，以優先改善生態環境、注重水土資源的綜合保護與利用的原則進行布設。高鐵項目水土流失防治措施體系布設，除應遵循普通鐵路和一些線性生產建設項目水土流失防治措施體系布設的基本原則外，還應著重從以下幾個方面入手。

(1)工程措施和植物措施相結合。高鐵項目水土流失防治的工程措施和植物措施相結合主要是指在對路基(路塹)、橋涵隧道出入口的一些邊坡進行防護時，在滿足主體工程安全要求的前提下，盡量采用一些菱形或者弓形框格護坡，通過內置土用灌木或草本進行綠化，不僅可以改善生態環境、降低噪聲，還能起到美化景觀的作用。

(2)工程措施和臨時措施相結合。高鐵項目水土流失防治的工程措施和臨時措施相結合主要是指工程后期作為永久措施的臨時截排水溝和渣土的臨時攔擋，與施工前表土剝離后的臨時養護等相結合，合理安排施工組織與施工時序。此外還應注重一些大的臨時設施拆除和土地整治過程中的臨時防護措施。

(3)對棄土(石、渣)應優先考慮綜合利用。高鐵項目由于棄方量較大，應專門規劃棄土(石、渣)場區，對棄土(石、渣)進行綜合利用，不能利用的集中堆放，并按“先攔后棄”進行攔擋，后期再進行覆土綠化。

綜上所述，高鐵項目水土流失防治措施體系的布設還應注重防治措施的時效性，各防護措施在時間安排上應具有合理性，這樣才能充分發揮效用。以追求有效控制和盡量減少水土流失為原則，有效治理項目區水土流失為目的，堅持工程建設與保護水土資源相結合，因地制宜，因害設防，使防治措施形成一個具有針對性、科學合理的體系。

3.3.3 水土流失防治措施典型設計

結合高鐵項目組成及其建設、運行過程中可能造成水土流失的部位、時段和特點，按照措施體系分區布設的各類防治措施，給出對應措施的典型設計與圖件，以供相關人員參考與應用。①表土保護與臨時防護措施(如表土保護，臨時攔擋、排水、苫蓋、沉沙池)的典型設計。②路基區防治措施(如路堤、路塹的工程、植物和綜合護坡及截排水措施)的典型設計。③橋隧防治措施(如橋梁和隧道施工中的攔擋和截排水措施)的典型設計。④站場及附屬設施區防治措施(如車站及其他場區地面、道路、邊坡及綠化等，以及供水工程的管道敷設)的典型設計。⑤取土場防治措施(擋水土埂、截排水溝、削坡開級、護坡等措施)的典型設計。⑥棄土(石、渣)場防治措施(如擋渣墻、截排水、護坡等措施)的典型設計。⑦施工生產生活區防治措施(如平整場地、綠化等)的典型設計。⑧施工道路防治措施(截排水、護坡及植物措施)的典型設計。

4 結 語

本文通過分析高鐵項目的特點，結合高鐵項目的組成、平面布局及施工工藝，認為搞好高鐵項目水土流失防治工作應該做好以下幾點：

(1)依據高鐵沿線地形地貌特點、氣候水文特征，結合所建高鐵項目組成、施工工藝，合理確定高鐵項目水土流失特點及產生水土流失的主要原因。

(2)依據《開發建設項目水土保持技術規范》(GB 50433—2008)等相關規范劃分水土流失防治分區的原則和方法等，結合高鐵項目水土流失的特點，科學合理劃分水土流失防治分區。

(3)根據水土流失防治分區，借鑒該地區同類工程防治水土流失的成功經驗，合理確定水土保持措施的總體布局，以形成完整、科學的水土流失防治體系。

(4)針對施工各部分引發的水土流失特點和造成的危害程度，有針對性、正確合理地做出典型設計。

通過分析高鐵建設產生水土流失的特點及原因，進行高鐵建設項目水土流失防治分區劃分和防治措施布設，并在合理布設措施的基礎上給出相應的典型設計，使之形成一個完整的水土流失防治措施體系，以期在高鐵項目建設過程中起到防治水土流失、改善生態環境的作用。

[1] 邢亭婷.高速鐵路建設水土流失預測與防治研究[D].成都：西南交通大學,2011：33-43.

[2] 郭麗.新建寶蘭客運專線鐵路施工期水土流失預測[J].鐵道建筑，2013 (5)：128-131.

[3] 梁東成.世界各國高速鐵路[J].地理教育，2009(1):14.

[4] 張茵濤，馬寧.大西客運專線鐵路水土保持監測方案的研究與實施[J].鐵道標準設計，2011 (增1):143-147.

[5] 倪艷霞.高鐵建設生態環保目標規劃與監測方法研究[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2015：23-28.

[6] 徐亮.高速鐵路工程施工期環境監理方案探析[D].成都：西南交通大學，2013：27.

[7] 武哲.大西鐵路水土保持工程監理規劃及措施[J].人民黃河，2011，33(11)：109-111.

[8] 郭晨霞.高鐵建設生態環境影響評價方法研究[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2013：20-22.

[9] 何吉成，李耀增，徐雨晴.武廣客運專線建設工程的水土流失影響程度分析[J].亞熱帶水土保持，2010(4)：18-21.

(責任編輯 孫占鋒)

黃河水利科學研究院基本科研業務費專項(HKY-JBYW-2014-06)

S157

A

1000-0941(2017)04-0024-03

王澤元(1988—)，男，甘肅景泰縣人，碩士研究生，主要研究方向為水土保持與生態修復；通信作者康玲玲(1966—)，女，河南鄭州市人，教授級高級工程師，碩士，主要從事水土保持研究工作。

2016-05-28