某工程水土流失量預(yù)測(cè)及指導(dǎo)性意見(jiàn)探討

艾 瑜

(鐵嶺市水務(wù)管理有限公司，遼寧 鐵嶺 112304)

1 概 述

某石化分公司東部石油煉化區(qū)總占地面積398.25萬(wàn)hm2，擬擴(kuò)建80萬(wàn)t/a乙烯工程，各裝置擬建于石油二廠東側(cè)元龍山地區(qū)的石化工業(yè)園區(qū)(省級(jí)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū))內(nèi)，形成一個(gè)化工新區(qū)。工廠鐵路從北側(cè)的東山倉(cāng)庫(kù)接軌，在聚合物庫(kù)房的東側(cè)布置鐵路裝車線，在東山倉(cāng)庫(kù)內(nèi)布置鐵路編組站，聚合物產(chǎn)品在此裝車、編組后運(yùn)出。

沈撫高速公路距廠區(qū)約30km，沈撫高速公路直達(dá)沈陽(yáng)，廠區(qū)西側(cè)的河堤路西接沈撫高速公路，該路距廠區(qū)約3km。規(guī)劃中的沈陽(yáng)環(huán)城高速公路在化工新區(qū)東側(cè)，距離廠址用地紅線只有200m，成品倉(cāng)庫(kù)西側(cè)設(shè)置汽車裝車場(chǎng)地，并通過(guò)工廠東門的貨流通道與廠外公路連接。工程新建進(jìn)廠道路1.5km，與城市道路系統(tǒng)連接。

2 預(yù)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選取

2.1 現(xiàn)狀水土流失強(qiáng)度

項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的原始地貌特征為輕度侵蝕區(qū)，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)大部分為林地、耕地、荒地、工業(yè)用地和交通道路用地，水土保持情況良好，通過(guò)向當(dāng)?shù)厮２块T咨詢，結(jié)合實(shí)地調(diào)查,綜合確定土壤侵蝕模數(shù)500 t/(km2·a)[1]。

2.2 擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)的確定

在與當(dāng)?shù)厮块T和水土保持專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和協(xié)商后，根據(jù)區(qū)域資料類比分析，對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證、核實(shí)和調(diào)整，從而核實(shí)該區(qū)域擾動(dòng)后的土壤侵蝕綜合模數(shù)[2]。

2.2.1 類比成果分析

電廠位于市城區(qū)，距項(xiàng)目區(qū)距離約15km，與項(xiàng)目區(qū)均位于東北部地區(qū)，屬于在遼寧省范圍內(nèi)的重點(diǎn)保護(hù)區(qū)，目前土壤侵蝕為輕度侵蝕。氣候要素、土壤類型、植被狀況等具有很大的一致性。項(xiàng)目區(qū)與類比成果的自然環(huán)境條件和土壤侵蝕狀況的比較分析結(jié)果詳見(jiàn)表1。

2.2.2 類比成果測(cè)試情況

1) 測(cè)試點(diǎn)位布設(shè)：

工程測(cè)試區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕測(cè)試主要采取定位觀測(cè)的方法。測(cè)試點(diǎn)分別布設(shè)在電廠廠區(qū)、施工場(chǎng)地周圍，共設(shè)立3個(gè)對(duì)項(xiàng)目區(qū)附近具有代表性的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行了模擬測(cè)試。

2) 測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試方法：

定位測(cè)試主要采用小區(qū)測(cè)試和模擬人工降雨的方法對(duì)項(xiàng)目區(qū)水蝕量和風(fēng)蝕量進(jìn)行觀測(cè)。不同的侵蝕區(qū)域的坡面侵蝕特點(diǎn)及主要影響因素不同，因此布設(shè)小區(qū)選擇能代表區(qū)域環(huán)境特征，并具有代表性的典型地段。另外也考慮坡度對(duì)侵蝕量的影響，選擇不同的坡度進(jìn)行測(cè)試。

表1 類比條件及侵蝕模數(shù)比較表

風(fēng)蝕量觀測(cè)采用野外定位小區(qū)，風(fēng)速每隔8h進(jìn)行1次測(cè)試，風(fēng)蝕量觀測(cè)為每24h觀測(cè)1次。

水蝕人工模擬一次降雨30mm的降雨量進(jìn)行測(cè)試。項(xiàng)目區(qū)域的平均年降水量為787.5mm,主要集中在6月至9月，產(chǎn)生水力侵蝕的雨量約占60%，主要是大雨、暴雨產(chǎn)生的侵蝕量較大，因此設(shè)計(jì)雨量根據(jù)當(dāng)?shù)?0a一遇20min最大降水量148mm，測(cè)試采取人工模擬10min降水量75mm。

測(cè)試采用插釬法，在實(shí)驗(yàn)小區(qū)的不同部位將鋼釬按一定距離分上中下、左右縱橫各3排布設(shè)，分別記錄鋼釬在降雨前后出露地表的長(zhǎng)度，兩次之差的平均值為水土流失厚度。

3)監(jiān)測(cè)條件：

氣象條件：晴天、濕度58%、風(fēng)速2.6m/s。

儀器設(shè)備：手持風(fēng)速儀、雨量計(jì)、集沙儀器、皮卷尺、測(cè)釬、灑水車。

電廠擴(kuò)建工程測(cè)試區(qū)測(cè)試的成果見(jiàn)表2。

表2 電廠擴(kuò)建工程土壤侵蝕模數(shù)觀測(cè)成果表

2.2.3 預(yù)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的確定

根據(jù)以上監(jiān)測(cè)結(jié)果，同時(shí)將監(jiān)測(cè)時(shí)的環(huán)境條件(如風(fēng)速、降水情況)與區(qū)域多年統(tǒng)計(jì)的環(huán)境條件進(jìn)行比較分析，對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的修正、確定，本工程各建設(shè)區(qū)建設(shè)期水土流失預(yù)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表3。

表3 項(xiàng)目區(qū)水土流失預(yù)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3 水土流失預(yù)測(cè)成果

3.1 擾動(dòng)原地貌、土地及植被損壞情況預(yù)測(cè)

對(duì)原有地貌、土地和植被的擾動(dòng)和破壞主要是由于工程的占用、開(kāi)挖和回填造成的。受當(dāng)前工程影響的土地面積115.20hm2，擾動(dòng)土地情況詳見(jiàn)表4。

表4 本期工程擾動(dòng)土地面積

3.2 損壞水土保持設(shè)施預(yù)測(cè)

項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)具有水土保持功能的設(shè)施包括林地、耕地和荒地、交通道路用地、工礦用地等用地，水土保持設(shè)施區(qū)域在此期間遭到破壞面積115.20hm2，詳見(jiàn)表5。

表5 本期工程損壞水土保持設(shè)施面積統(tǒng)計(jì)表 hm2

3.3 工程棄土、棄渣量預(yù)測(cè)

項(xiàng)目施工期土石方工程量為1043.53萬(wàn)m3，其中開(kāi)挖總量為535.95萬(wàn)m3，填方總量為507.58萬(wàn)m3。余方28.37萬(wàn)m3運(yùn)至縣蘭山鄉(xiāng)，用于復(fù)耕土地回填及表層覆土。本方案的土石方工程量均為折算后的自然方。項(xiàng)目區(qū)域范圍內(nèi)臨時(shí)堆土超過(guò)半年的堆量按棄渣計(jì)列，最大堆土總量約8.42萬(wàn)m3。

3.4 建設(shè)期水土流失量預(yù)測(cè)

1) 廠區(qū)水土流失量預(yù)測(cè)：

廠區(qū)水土流失主要是在主體工程施工準(zhǔn)備期的場(chǎng)地平整和土建施工期建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)開(kāi)挖引起的。當(dāng)場(chǎng)地平整時(shí)，對(duì)地面的干擾更大，場(chǎng)地平整后，部分地表將被及時(shí)占?jí)海糠值乇砺懵丁＝ㄔO(shè)期廠區(qū)預(yù)測(cè)水土流失量為10604t。

2) 公用工程設(shè)施區(qū)水土流失預(yù)測(cè)：

公用工程設(shè)施區(qū)水土流失主要是在施工準(zhǔn)備期進(jìn)行場(chǎng)地的開(kāi)挖平整引起的。

公用工程設(shè)施區(qū)水土流失預(yù)測(cè)水土流失量為1123.8t。

3) 臨時(shí)堆土場(chǎng)水土流失預(yù)測(cè)：

項(xiàng)目區(qū)建構(gòu)筑物建設(shè)所需石料、碎石料和砂石料均由施工單位負(fù)責(zé)外購(gòu)，不設(shè)專門的取料場(chǎng)。由于工程開(kāi)挖、回填和外運(yùn)需要一定的時(shí)間和空間。為了方便土石方的回填和外運(yùn)，本項(xiàng)目將在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)設(shè)置4個(gè)臨時(shí)棄土場(chǎng)[3]-[4]，本工程臨時(shí)堆土場(chǎng)水土流失預(yù)測(cè)量為219.3t。

4) 廠外道路水土流失預(yù)測(cè)：

經(jīng)計(jì)算廠外道路水土流失量預(yù)測(cè)為397.3t。

5) 廠外鐵路專用線區(qū)水土流失預(yù)測(cè)：

本期工程鐵路專用線區(qū)的水土流失因素，主要是由建設(shè)過(guò)程中基礎(chǔ)挖填方工程以及鐵路敷設(shè)等工程建設(shè)引起的，鐵路專用線區(qū)水土流失預(yù)測(cè)量為340.5t。

總體看來(lái)，項(xiàng)目建成運(yùn)行后，由于建(構(gòu))筑物、道路、廣場(chǎng)的建設(shè)及綠化措施，廠區(qū)基本無(wú)地表裸露，使項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)水土流失強(qiáng)度大大減少。

4 預(yù)測(cè)結(jié)論及指導(dǎo)性意見(jiàn)

4.1 主要預(yù)測(cè)結(jié)論

結(jié)合工程特點(diǎn)，對(duì)工程建設(shè)過(guò)程、自然地形擾動(dòng)、水土保持設(shè)施破壞、廢土、渣、水土流失破壞等進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)了各地區(qū)在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中水土流失的數(shù)量。主要預(yù)測(cè)結(jié)論如下：

1) 根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)的是實(shí)際情況和特點(diǎn)，確定建設(shè)區(qū)土壤侵蝕為水蝕類型。

2) 建設(shè)活動(dòng)干擾土地115.20hm2，水土保持設(shè)施被破壞112.80hm2。

3) 本工程施工期間，棄土棄渣量約為28.37萬(wàn)m3,6個(gè)月以上臨時(shí)樁土總量為8.43萬(wàn)m3。

4) 開(kāi)挖總工程量為535.9萬(wàn)m3，填筑總工程量為507.58萬(wàn)m3，剩余的28.37萬(wàn)m3將運(yùn)至縣蘭山鄉(xiāng)進(jìn)行回填和覆蓋農(nóng)田。

5) 本工程施工期水土流失總量為12929.2t。 與背景值相比，土壤侵蝕量增加10926.9t，年均增加2585.84t。

4.2 綜合分析

可以看出從水土流失的預(yù)測(cè)在項(xiàng)目的增量建設(shè)過(guò)程中水土流失很大。其對(duì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為基坑施工過(guò)程中對(duì)地面的較大擾動(dòng)和承載力的變化。

因此，土壤失去了原來(lái)抵抗水土流失的能力，水土流失也相應(yīng)增加。 在沒(méi)有有效水土保持措施的情況下，當(dāng)發(fā)生區(qū)域常見(jiàn)的強(qiáng)降雨并形成較大的地表徑流時(shí)，濺蝕、細(xì)溝侵蝕均可產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失，影響正常施工生產(chǎn)和項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況[5-6]。

4.3 防治的指導(dǎo)性意見(jiàn)

以上預(yù)測(cè)結(jié)果是在防護(hù)措施未完善時(shí)可能的流失結(jié)果。產(chǎn)生水土流失的因素較多，其中地面坡度、土壤質(zhì)地和降雨強(qiáng)度是造成水土流失的主要因素，而采取綜合性的水土保持防護(hù)措施對(duì)水土流失的影響作用將大于地面坡度、降雨強(qiáng)度和徑流速度。

水土保持防護(hù)措施的布置應(yīng)本著與施工進(jìn)度同步為原則，盡可能地恢復(fù)原地貌的植被、增大地面植物覆蓋度的策略。

4.3.1 重點(diǎn)防治區(qū)域的指導(dǎo)性意見(jiàn)

廠區(qū)施工期是水土流失量較大的重點(diǎn)時(shí)段，主要施工以廠區(qū)生產(chǎn)裝置區(qū)、堆土區(qū)為主，加強(qiáng)主體工程建設(shè)工期的緊湊安排，可以有效地縮短強(qiáng)度流失時(shí)段[7]-[8]。機(jī)組安裝期可考慮先期進(jìn)行植物措施的部分土地整治工程，并在廠區(qū)裸地和廣場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行植物種植和撫育工程。

防治措施應(yīng)從臨時(shí)堆土防護(hù)、廠區(qū)臨時(shí)排水工程、臨時(shí)擋護(hù)等幾個(gè)主要方面入手，并與必要的植物措施相結(jié)合，有效地避免該建設(shè)區(qū)域水土流失的發(fā)生[9]-[10]。

4.3.2 防治措施的指導(dǎo)性意見(jiàn)

施工期間人員活動(dòng)比較頻繁，擾動(dòng)比較集中，待施工結(jié)束后將進(jìn)行綠化并恢復(fù)原土地利用功能。因此，施工期間所采取的防治措施應(yīng)以臨時(shí)措施為主，施工完成后，采用整地、植被恢復(fù)等植物工程。項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，工程措施和設(shè)備措施應(yīng)及時(shí)到位。

4.3.3 施工進(jìn)度安排的指導(dǎo)性意見(jiàn)

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，施工期為土壤侵蝕較多，損失主要發(fā)生在工廠的施工現(xiàn)場(chǎng)。應(yīng)盡量避免雨季施工，能有效縮短強(qiáng)度損失周期。

4.3.4 水土保持監(jiān)測(cè)工作安排的指導(dǎo)性意見(jiàn)

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，建設(shè)期水土保持監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容應(yīng)包括：選擇有代表性點(diǎn)位，在施工期監(jiān)測(cè)臨時(shí)堆土場(chǎng)土體變化情況、廠區(qū)排水監(jiān)測(cè)、水蝕和風(fēng)蝕因子作用下土壤流失量以及植被覆蓋度監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位應(yīng)包括：土方開(kāi)挖、回填區(qū)，臨時(shí)堆土場(chǎng)和臨時(shí)排水口、廠外設(shè)施區(qū)各地段。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)水土流失的預(yù)測(cè)分析，在施工期，未采取水土保持措施，建設(shè)期水土流失預(yù)測(cè)總量為12929.2.9t，比背景流失量增加10926.9t，平均每年新增2585.84t。建成后，廠區(qū)大部分面積為建(構(gòu))筑物、生產(chǎn)裝置、道路廣場(chǎng)占?jí)焊采w，其余的裸露土地和廣場(chǎng)區(qū)域亦采取了固化或植物綠化措施，項(xiàng)目區(qū)水土流失基本得到控制。