公路建設項目水土流失預測研究

譚婕婕，魏 煒，羅安仲

（廣西交通職業技術學院，廣西 南寧 530023）

0 引言

隨著國家經濟社會的快速發展，公路等基礎設施項目也日益增多，各建設項目因在施工過程中會造成土層的擾動，往往會帶來大量的水土流失，若采取措施不當，就會造成嚴重的生態破壞。因此，生產建設項目在前期可研階段需編制水土保持方案，確定水土流失量，以便采取有效的防治措施。本文利用土壤侵蝕模數法建立數學模型，對公路建設項目水土流失預測進行實證研究，為水土保持工作者提供參考。

1 土壤侵蝕模數法

土壤侵蝕模數，是指單位時段內（年）單位水平投影面積（km2）上的土壤侵蝕總量（t）。土壤侵蝕模數法對工程建設所造成水土流失量采用以下公式預測：

式中：W ——土壤流失量，t；

ΔW ——新增土壤流失量，t；

Fji——某時段某單元的預測面積，km2；

Mji——某時段某單元的土壤侵蝕模數，t／（km2·a）；

ΔMji——某時段某單元的新增土壤侵蝕模數，t／（km2·a）；

Tji——某時段某單元的預測時間，a；

i——預測單元，i＝1、2、3，……，n；

j——預測時段，j＝1、2，指施工期（含施工準備期）和自然恢復期。

2 工程實例

2.1 工程概況

本項目位于北流市電子商務產業城周邊（玉容一級公路南側、北流市城區城南二路東側），屬新建建設類市政道路工程項目，共建設4條市政道路：會領東路、松源南路、叢荔北路和叢義路，分布如圖1所示。本項目占地面積16.61hm2（永久占地10.96hm2，臨時占地5.65hm2），4條市政道路寬15～30m的瀝青混凝土路面，道路設計線路全長3 107.674m，實施線路全長2 546.483m，配套建設給排水、燃氣、綠化、照明、交通信號、電力電信工程等。本項目土石方開挖量9.99萬 m3（表土1.50萬m3，淤泥0.15萬m3，建筑垃圾0.01萬m3，普通土8.33萬m3），回填土石方量17.56萬 m3（表土1.50萬m3，淤泥0.15萬m3，建筑垃圾0.01萬m3，自身開挖普通土8.33萬m3，外購普通土7.57萬 m3），無永久棄方。

圖1 北流市電子商務產業城周邊市政道路分布圖

2.2 擾動地表面積預測

根據本工程有關設計資料，結合實地查勘，本工程建設擾動地表涉及道路工程區、施工生產生活區、臨時堆土場區，總面積16.61hm2。本工程擾動地表面積詳見表1。

表1 工程擾動地表面積表（hm2）

2.3 損壞水土保持設施面積預測

根據《關于水土保持設施等若干問題解釋的通知》，通過實地調查并結合工程有關設計資料進行分析，本工程區域林草覆蓋率較高，植被生長情況良好，因此，本工程梯平地、林地、草地和水塘界定為損壞水土保持設施面積，面積共計13.52hm2，詳見表2。

表2 工程損壞水土保持設施統計表（hm2）

2.4 預測范圍和預測時段

本工程水土流失預測范圍包括道路工程區、施工生產生活區、臨時堆土場區，總面積為16.61hm2，各預測單元面積詳見表3。

表3 水土流失面積預測表（hm2）

根據工程的性質、特點以及工程建設對水土流失的影響程度，工程可能造成的新增水土流失主要集中在工程建設期。工程建設完成以后，由于采取了有效的水土保持措施，施工擾動造成水土流失的各種因素逐漸消失。

本工程水土流失預測時段分為施工準備期、施工期和自然恢復期。施工準備期和施工期具體預測時段主要根據主體設計各單元工程的施工進度來確定，并考慮施工建設對水土保持最不利的影響；施工時段超過雨季長度的按全年計算，未超過雨季長度的按所占比例計算。項目區雨季為4～9月。

根據施工組織進度計劃，本工程的施工準備期與施工期在時間上有重合，為避免重復計算，在水土流失預測時，將施工準備期并入施工期進行計算。

自然恢復期則根據項目區的自然條件而定，經咨詢專家和當地水土保持部門，自然恢復期按1年考慮。各區預測時段見表4。

表4 各區水土流失預測時段劃分

2.5 預測參數確定及計算

2.5.1 土壤侵蝕模數背景值的確定

項目所在地屬桂東山地丘陵，是自治區級水土流失重點治理區。根據廣西第一次全國水利普查水力侵蝕強度分級面積統計，本工程區域水土流失以輕中度水力侵蝕為主，容許土壤流失量為500t／（km2·a）。本項目場地為低丘地貌，地面高程位于97.92～117.10m之間。

根據項目區地形地貌、土壤、植被分析得出各地類土壤侵蝕強度，然后與擾動面積加權平均計算得出各項目分區原地貌平均土壤侵蝕模數。

2.5.2 擾動后土壤侵蝕模數的確定

土壤侵蝕模數是基于項目區水土流失的現狀情況，綜合考慮工程建設中對土地的擾動情況和破壞程度，分析各施工區域的水土流失特點，在參考類比工程的水土保持監測結果的基礎上分項進行確定。

本項目類比工程選擇防城港市江山至白龍二級公路，此工程于2006年7月開工，2007年8月由廣西壯族自治區交通勘察設計研究院在工程施工場地使用侵蝕溝樣法調查測得各工程規劃分區侵蝕模數。本工程與類比工程地形地貌均屬丘陵地貌區，土壤類型、質地基本相同，可以作為本項目的類比工程。

本工程與防城港市江山至白龍公路自然條件類比詳見表5。

表5 本工程與防城港市江山至白龍公路自然條件類比表

通過類比分析，本工程和防城港市江山至白龍段在土壤、地形地貌、植被覆蓋率、水土流失狀況等方面相似。影響擾動后土壤侵蝕模數差異的因素主要有項目區降雨情況和工程開挖回填狀況等。在類比工程實測結果的基礎上，根據不同分區的特點，對其進行修正后確定各分區擾動后的土壤侵蝕模數。詳見下頁表6。

工程建設造成水土流失量詳見下頁表7。

表6 本工程擾動后土壤侵蝕模數修正取值統計表［t／（km2·a）］

表7 工程建設造成水土流失量計算表

經預測，在不采取治理措施情況下本項目建設將造成的水土流失量為2 615.34t，其中新增的水土流失量為2 417.94t。

2.6 預測結果綜合分析

2.6.1 不同時期水土流失分析

在工程建設施工過程中水土流失形式主要以水力侵蝕為主，主要發生在施工期（包括施工準備期），水土 流 失 量 為2 567.14t，占 水 土 流 失 總 量 的98.16%，不同時期水土流失量比較圖見圖2；新增水土流 失 量 為2 400.48t，占 新 增 水 土 流 失 量 的99.28%。因此，施工期為工程水土流失重點階段，也是水土保持監測的重點階段。

自然恢復期水土流失量占總流失量的1.84%，新增水土流失量占新增流失總量的0.72%。此期間施工已經結束，道路工程區大部分地面已硬化，并采取了完善的排水系統及綠化措施；施工生產生活區和臨時堆土場采取了臨時攔擋及綠化措施，各區土壤侵蝕狀況已得到緩解，林草植被開始恢復。

圖2 不同時期水土流失量比較圖

2.6.2 不同區域水土流失分析

道路工程區擾動面積大，時間長，施工期間水土流失量占水土流失總量的91.15%，主要體現在道路開挖、填筑過程中造成的水土流失；施工生產生活區面積不大，建設時間短，施工期間水土流失量占水土流失總量的0.20%；臨時堆土場區面積不大，時間長，施工期間水土流失量占水土流失總量的8.65%；因此水土流失防治重點區域及水土保持監測重點區域是道路工程區（如圖3所示）。

圖3 施工期各分區新增水土流失量對比圖

3 結語

建設項目水土流失量的計算是水土保持方案編制中的一個關鍵內容，決定著水土保持采取的措施及投資費用，而公路建設項目由于其項目建設區為線性，水土流失的保護是一個難題。本文采用土壤侵蝕模數法對公路建設項目水土流失量進行預測和分析，為相關水保工作者提供參考模板，具有一定的應用價值。