深圳機(jī)場三跑道擴(kuò)建工程水土流失預(yù)測及水土保持設(shè)計

袁瑾雯，熊 峰

(江西省水土保持科學(xué)研究院，江西南昌330029)

1 工程概況

深圳寶安國際機(jī)場位于廣東省深圳市寶安區(qū)珠江口東岸的濱海平原。三跑道平行設(shè)置于第二跑道西側(cè)550 m處，長3600 m，第三跑道東側(cè)布置一條與跑道等長的平行滑行道，跑滑間距為200 m；防洪排澇區(qū)位于場區(qū)西北側(cè)，主要包含外海堤長7655 m、5#調(diào)蓄池、1#～3#水面區(qū)、泵閘、場內(nèi)分隔圍堰長2150 m等，占地面積51.80 hm2。工程建設(shè)不涉及拆遷安置及專項(xiàng)設(shè)施改(遷)建。為防治工程實(shí)施所產(chǎn)生的水土流失問題，制定出較為完善的水土流失防治目標(biāo)，見表1，并針對不同防治對象采取不同防治措施。

表1 水土流失防治目標(biāo)

根據(jù)全國土壤侵蝕類型區(qū)劃，項(xiàng)目區(qū)地處南方紅壤丘陵區(qū)中的嶺南平原丘陵區(qū)，土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，容許土壤流失量為500 t/(km2·a)。根據(jù)《深圳市水土保持公告》(2015年)以及最新的遙感調(diào)查資料，寶安區(qū)現(xiàn)有水土流失面積約為7.57 km2，占陸域土地總面積的1.9%，項(xiàng)目區(qū)水土流失強(qiáng)度和及分布情況見表2。

表2 項(xiàng)目區(qū)水土流失情況表

2 水土流失量預(yù)測

2.1 預(yù)測方法

式中：W為工程實(shí)施地表擾動土壤流失量，t；ΔW為工程實(shí)施地表擾動土壤流失新增量，t；i為預(yù)測單元(i=1，2，3，……，n)；k為預(yù)測時段，k=1，2，3分別表示施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期；Fi為第i預(yù)測單元的占地面積，km2；Mik為不同預(yù)測單元不同時段擾動后的土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；ΔMik為不同單元不同時段擾動后土壤侵蝕模數(shù)新增值，t/(km2·a)；Mi0為擾動前不同預(yù)測單元土壤侵蝕背景值，t/(km2·a)；Tik為預(yù)測時段(擾動時段)，a。

2.2 預(yù)測參數(shù)的確定

2.2.1 土壤侵蝕背景值的確定

本工程土壤侵蝕背景值是根據(jù)工程施工區(qū)土壤侵蝕遙測數(shù)據(jù)，充分考慮區(qū)域地形地貌、土地利用類型、土壤母質(zhì)、植被等自然條件，在現(xiàn)場勘查及咨詢水土保持專家意見的基礎(chǔ)上確定。不同預(yù)測單元土壤侵蝕背景值如下：飛行區(qū)土壤侵蝕背景值為0、防洪排澇區(qū)土壤侵蝕背景值為0。

2.2.2 擾動后土壤侵蝕模數(shù)的確定

本工程采用類比法[1]確定地表擾動后土壤侵蝕模數(shù)，選用深圳機(jī)場飛行區(qū)擴(kuò)建二期工程為類比工程。深圳機(jī)場飛行區(qū)擴(kuò)建工程于2009年1月開工建設(shè)，2011年6月建成通航，工程建設(shè)征占土地總面積588.12 hm2，由防洪排澇工程、飛行區(qū)道面工程、碼頭遷建及供油工程和空管及供電工程等四部分組成。

根據(jù)類比條件分析可知，本工程與類比工程自然條件基本一致，施工擾動方式相同。因此，本工程飛行區(qū)、防洪排澇區(qū)等各區(qū)域擾動后的土壤侵蝕模數(shù)采用深圳機(jī)場飛行區(qū)擴(kuò)建工程的實(shí)地調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上加以修正。考慮到本工程為深圳寶安國際機(jī)場三期工程，且多年平均降雨量、 地

形起伏與類比工程一致，所以修正系數(shù)取1.0，經(jīng)修正后的土壤侵蝕模數(shù)見表3。

表3 擾動地表后土壤侵蝕模數(shù)一覽表 單位：t/(km2·a)

2.3 水土流失預(yù)測成果

2.3.1 擾動原地貌、損壞土地和植被面積

通過查閱項(xiàng)目技術(shù)資料、設(shè)計圖紙等，本工程建設(shè)對原地貌、土地和植被造成擾動面積為293.90 hm2，其中：水利及水利設(shè)施用地272.40 hm2、交通運(yùn)輸用地21.50 hm2(既有占地)。具體見表4。

表4 工程建設(shè)擾動地表、損壞水土保持設(shè)施情況 單位：hm2

2.3.2 可能造成的水土流失量

本工程建設(shè)可能造成的水土流失總量為99639 t，新增水土流失量為99639 t。新增水土流失量主要發(fā)生在施工期(含施工準(zhǔn)備期)，工程建設(shè)可能造成的水土流失量見表5、表6。

表5 水土流失總量和新增水土流失量匯總表

表6 各區(qū)域基本建設(shè)可能造成的水土流失量預(yù)測

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，施工期(含施工準(zhǔn)備期)產(chǎn)生的新增水土流失量較大，占新增水土流失總量的98.92%，自然恢復(fù)期水土流失量較小。因此，施工期(含施工準(zhǔn)備期)是新增水土流失發(fā)生的主要時段，飛行區(qū)、防洪排澇區(qū)挖填區(qū)域是水土流失發(fā)生的重點(diǎn)區(qū)域，這些區(qū)域?qū)⒆鳛楸痉桨傅乃亮魇Х乐沃攸c(diǎn)，也是水土保持監(jiān)測重點(diǎn)[2]。

3 水土保持方案設(shè)計

按照批復(fù)水土保持方案的要求實(shí)施護(hù)坡工程、攔擋工程、排水、土地整治及植被建設(shè)等工程。

3.1 水土流失敏感點(diǎn)分析

本工程周邊主要敏感點(diǎn)為福永河、海域、既有外海堤和深圳市基本生態(tài)控制線。施工期場區(qū)流失的泥沙在易直接排入海域和福永河，造成海域和福永河的泥沙淤積，對區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)將造成一定的影響，因此，應(yīng)做好臨時排水、攔擋和覆蓋等措施。既有外海堤堤頂標(biāo)高從5.38 m降低至3.0 m，與新建土面區(qū)標(biāo)高一致，應(yīng)做好拆除既有外海堤石方的處置，避免亂棄對周邊生態(tài)環(huán)境造成影響。工程建設(shè)區(qū)距離深圳市基本生態(tài)控制線最近處約700 m，后續(xù)施工過程中要嚴(yán)格控制擾動范圍，避免在深圳市基本生態(tài)控制線內(nèi)建設(shè)。

3.2 水土保持方案設(shè)計

根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)、可能造成的水土流失情況，水土流失防治責(zé)任范圍劃分為4個防治區(qū)，即飛行區(qū)防治區(qū)、防洪排澇區(qū)防治區(qū)、碼頭及供油工程防治區(qū)、空管及供電工程防治區(qū)，水土保持方案設(shè)計也按防治分區(qū)進(jìn)行。

3.2.1 飛行區(qū)防治區(qū)

陸域形成后，先在場地周圍永久梯形明溝位置上先行開挖、夯實(shí)，做為臨時排水溝，排水溝出水口處設(shè)置臨時沉沙池，在場內(nèi)布設(shè)永久排水措施(主體已有)，施工結(jié)束后對場區(qū)進(jìn)行土地整治及綠化。

飛行區(qū)道面工程區(qū)排水工程采用10 a、20 a、50 a一遇的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，排水溝總長為34507.2 m，包括排水明溝、蓋板暗溝、箱涵等型式。施工車輛出入口處設(shè)置洗車池，規(guī)格為寬5 m、長8 m，池底(路面)為弧形。臨時堆渣區(qū)外圍設(shè)置臨時排水溝，規(guī)格為梯形斷面1.8 m×0.6 m，采用生物磚結(jié)構(gòu)。排水系統(tǒng)將該區(qū)域徑流安全有序疏導(dǎo)至周邊已建成的排洪通道內(nèi)。飛行道面區(qū)按照飛行要求主要選擇低矮的草種進(jìn)行綠化，采用液壓噴播方式進(jìn)行噴播植草，草種選擇百慕大草。

工程量包括主體已有工程措施梯形明溝12796 m、蓋板溝2153 m、V型溝1073 m；方案新增植物措施有全面整地151.40萬m2，鋪草皮151.40萬m2；方案新增臨時措施有沉沙池18座。

3.2.2 防洪排澇區(qū)防治區(qū)

2#水面區(qū)邊坡遇大雨時裸露面采用彩條布覆蓋，2#水面區(qū)靠外海堤側(cè)正常蓄水池以上邊坡采用草皮進(jìn)行防護(hù)(主體已有)。工程量包括主體已有植物措施有草皮護(hù)坡3.00萬m2；方案新增臨時措施有彩條布覆蓋6.00萬m2。

防洪排澇工程包括海堤及圍堤工程防治區(qū)及調(diào)蓄池。海堤與調(diào)蓄池不界定為水土保持工程。水土保持工程措施為調(diào)蓄池駁岸生態(tài)袋。調(diào)蓄池護(hù)坡采用生態(tài)袋護(hù)坡，完成生態(tài)袋6990 m2。防洪排澇工程區(qū)植物措施主要在改造河段、海堤及海堤背水坡實(shí)施，改造河段主要完成駁岸植草護(hù)坡，海堤及海堤背水坡實(shí)施植草護(hù)坡，草種選擇百慕大草。

3.2.3 碼頭及供油工程防治區(qū)

區(qū)內(nèi)排水采用明暗結(jié)合，共布置永久排水明溝3062 m，斷面尺寸為0.6 m×0.6 m，布置排水涵管330 m，管徑為DN800，整個排水系統(tǒng)分4個排水出口，分別將場內(nèi)徑流疏導(dǎo)至周邊排洪通道內(nèi)。該防治區(qū)主要圍繞客貨碼頭客運(yùn)樓周邊實(shí)施了植物措施，多采取喬灌草立體配置，達(dá)到良好的水土流失防治目的，同時形成較好的景觀效果。該防治區(qū)共實(shí)施植物措施面積16445 m2，其中栽植喬木363株，灌木35150株，植草6355 m2。樹草種選擇以深圳本地鄉(xiāng)土品種為主，栽植的喬木有南洋杉、小葉榕、大王椰子、高山榕、魚尾葵、非洲茉莉球、七彩大紅花球、垂榕柱、蘇鐵等，栽植灌木有黃金葉、紅繼木、滿天星等，鋪設(shè)草坪為臺灣青。

3.2.4 空管及供電工程防治區(qū)

空管及供電工程防治區(qū)主要以建構(gòu)筑物占地及硬化為主，主要的工程措施為排水溝，該區(qū)布設(shè)排水溝總長1050 m，主要為矩形斷面，尺寸為0.6 m×0.6 m。變電站局部采取植物措施防護(hù)，主要在站內(nèi)道路兩側(cè)以及空心磚內(nèi)植草，草種選擇馬尼拉草，實(shí)施面積1400 m2。

4 結(jié)論

項(xiàng)目區(qū)地貌為濱海平原，水土流失背景值低，項(xiàng)目的實(shí)施破壞了原有地表，從而使區(qū)域內(nèi)裸地面積增加，在雨水沖刷下極易發(fā)生水土流失，增大水土流失量。分析結(jié)果表明，項(xiàng)目建設(shè)雖然造成較大的土地擾動面積，但通過實(shí)施合理的施工方法(工藝)，并采取有效的水土流失防治措施，可有效控制建設(shè)期新增水土流失。在水土保持措施布局與設(shè)計中，將實(shí)行工程措施與植物措施、臨時措施與永久措施相結(jié)合，攔擋與排水措施先行，植物措施盡可能提前；同時加強(qiáng)施工管理，合理安排施工工序，縮短地表裸露時間和面積，盡量避開雨季施工，減少水土流失的發(fā)生。