淺析工程建設項目水土流失預測
——以滁淮高速連接線工程為例

高 琴，陳濤燾

（安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 項目概況

滁淮連接線地處滁州市西北部，是滁州市老城區和北邊瑯琊新區的重要交通要道，對于加快區域的城鎮開發，加快城市工業集聚的重要性；同時本項目是滁州市城區北向的重要出入口道路之一，通過本項目、滁淮高速、寧洛高速等道路可實現與合肥、南京和其他城市的快速銜接，這對滁州市融入南京、合肥都市圈、推進長三角一體化發展有著重大的現實意義。

本工程由路基工程區、橋梁工程區、改移工程區、施工道路區、施工生產生活區等組成。本工程共建設了204m2的分離式立交橋和2 個工地，總建筑面積1.99hm2，其中永久性建筑0.89hm2，臨時建筑1.10hm2，開挖4.98 萬m3，填方0.54 萬m3，無借方，棄方4.43 萬m3。該工程的建設周期為12 個月，預計總投資5653.69 萬元。

2 水土流失預測的目的

水土流失預測的目標是針對項目的特點，結合本地區的土壤侵蝕特征，對其發生的形式、強度、數量、危害等進行預測、評估，從而為控制措施的整體布置和各項控制措施的設計提供參考。

3 水土流失預測的基礎

從工程的主要設計職能出發，預測了水土流失，在沒有進行水土保持的情況下，根據開發建設項目的正常設計功能，對可能造成的土壤流失及災害進行了預測。

4 水土流失成因及類型

4.1 水土流失成因

4.1.1 工程建設期水土流失成因

在施工期間，路基填筑、棄土、棄渣土臨時堆放，會對地表植被造成破壞，影響表土結構，使地貌發生變化，重力、雨滴打擊、水流沖刷等外部應力作用，容易造成新的土壤侵蝕。

（1）工程開挖和填筑對水土流失的影響。

開挖后的路基會形成新的坡面，在大雨的情況下，會引起較大的水力沖刷，而在強降雨的情況下，很容易發生小型崩塌、滑塌、滑坡等，從而導致水土流失[1]。

在路基填筑中，由于表層土的剝落等原因，造成了工作面的地表地形和植被的損害，造成了地表裸露、結構松散、表土抗侵蝕能力降低、自然穩定環境被破壞、失去了原有的抗沖固土功能，在外界的壓力作用下，產生了新的水土流失。

（2）施工臨時堆土對水土流失的影響。

堆土流失對土壤侵蝕的影響包括：占用土地、自然植被和其他水土保持設備，降低了土地的保持性；堆土是一種疏松的堆積物，如果不加以有效的保護，很容易造成新的土壤侵蝕。

（3）其他臨時占地。

在工程建設中，由于施工場地、道路等原因，在一定程度上會對土地的植被和土壤產生損害，從而導致水土流失的發生和加重。

4.1.2 自然恢復期水土流失成因

在自然恢復階段（道路試驗階段），道路完全硬化，不會造成土壤侵蝕。在試驗階段，由于植被保護措施沒有充分發揮其水土保持作用，由于降雨和徑流的沖刷，土壤侵蝕仍然會出現輕微的侵蝕。但是，隨著植被的不斷增長和植被的不斷增長，土壤侵蝕將逐步被抑制，最終達到允許的土壤侵蝕強度。在采取相應的治理措施后，不良地質地段的土壤侵蝕仍然存在，但其發生的次數會大大減少，影響也會比較小。

4.2 水土流失類型

路基、橋梁、改移、公路等為線性工程，植被破壞、擾動地表、侵蝕等均為帶狀工程。施工現場等多為點狀分布，植被破壞、擾動地表及水土流失呈點狀、片狀分布。

項目區地貌形態分為江淮丘陵區，水土流失以水侵蝕為主[1]。

5 預測范圍和預測時段

5.1 預測范圍

預測單元為工程施工擾動地表的時間、擾動形式基本相同、擾動強度與特征基本一致的地區。

按照上述要求，結合工程區自然概況、工程布局和施工特征，對工程的水土流失進行了預測，其中路基工程、橋梁工程、改移工程區、施工道路區、施工生產生活區等。

5.2 預測時段

針對該項目的施工、施工特點，結合項目的施工時間、降水季節等因素，對其進行了分析。該工程的土壤侵蝕預報期可劃分為施工準備期、施工期和自然恢復期。

6 預測內容

6.1 可能造成的水土流失量

6.1.1 預測方法

目前，關于此類工程的實測資料類比法、經驗方程法、監測小區實測資料、人工模擬降雨小區試驗法、專家評估法、航空攝影資料識別法等。各種預測方法各有利弊，通常采用類推的方法[2]。

本工程水土流失量預測按式（1）計算，新增水土流失量按式（2）計算。

式中：W——擾動地表土壤流失量，t；ΔW——擾動地表新增土壤流失量，t；Fji——j 時段i 單元的預測面積，km2；Mji——j 時段i 單元的土壤侵蝕模數，t/（km2·a）；ΔMji——j 時段i 單元的新增土壤侵蝕模數，t/（km2·a）；Tji——j 時段i 單元的預測時間，a；i——預測單元，i=1，2，3，…，n；j——預測時段，j=1，2，3，指施工準備期、施工期和自然恢復期。

6.1.2 土壤侵蝕模數的確定

（1）土壤侵蝕模數背景值。

工程場地的水土流失強度是微度的，土壤侵蝕模數本底值為300t/（km2·a）[1]。

（2）類比工程可比性分析。

干擾后的沖刷模量，通過類比方法和其他同類工程進行比較，經過合理的分析，最終得出最終的結果。本項目選取了大蜀山-隴西立交工程，該項目已經通過了驗收，該項目監測工作自2007 年7 月開始至2009年9 月結束，2010 年6 月進行了抽檢。設置監測點18 個，監測樣區27 個，現場監測29 次。

本項目與以上通過驗收的工程項目在建設過程中開挖、填筑、施工臨時工程等可能造成水土流失的成因、程度和影響兩者亦基本相近，具有較強的可比性。

在合寧大蜀山—隴西立交路段，采用調查、監測、定位監測等方式監測水土流失[2]。在水土流失的影響因素中，運用了調查與監測的方法，如地形，地貌，水系，水利工程，水土流失危害，生態環境變化，水土保持方案的實施[2]。在重點監控區、典型監控段（點）的土壤侵蝕量及水土保持措施的保護作用等方面，多以地面觀察為主，并結合現場調查與監測相結合。

（3）工程擾動后的土壤侵蝕模數。

本項目同樣為線型工程，沿線經過區域地貌類型與類比工程基本相似，為使預測結果更接近實際情況，通過對該區域土壤侵蝕的監測結果進行適當的調整，將其作為該區域土壤侵蝕預報的基本資料。

6.1.3 預測成果

根據以上計算方法及模擬結果，并結合各個建設單位的土壤侵蝕面積，進行計算，本項目可能造成的土壤流失量主要包括以下5 點。

（1）路基工程區域：總計6094t 的水土流失，330t 的背景流失量和5764t 的新增流量。

（2）橋梁工程區域：共156t 水土流失，5t 的背景流失量，151t 新增流量。

（3）改移工程區：共67t 水土流失，3t 的背景流失量，64t 新增流量。

（4）建設路域：共279t 水土流失，17t 的背景流失量，新增262t。

（5）建筑生產生活區：共260t 水土流失，22t 的背景流失量，新增238t。

6.2 水土流失危害分析

根據上面預測所得的結果，并結合公路路線方案圖及沿線工程地質圖和現場踏勘，對高速公路施工過程中可能產生的土壤侵蝕風險進行了分析和預測。

6.2.1 對河道、溝渠的影響

由于公路工程的開挖、回填、碾壓等工程，在一定程度上對原有的排水溝造成一定的損害，同時，裸露的土壤還會對原有土壤產生干擾，為土壤濺蝕、面蝕、溝渠侵蝕等侵蝕創造有利條件。由于施工中的臨時堆土沒有得到及時、有效的保護和治理，雨水和人為的影響會導致大量的泥沙進入下游河道、溝渠，在流量較低的地區，很容易發生淤積，嚴重影響當地的灌溉系統。

6.2.2 對項目區沿線水環境的影響

在填方或挖方工程中，棄土、裸露挖方邊坡和邊坡土，在大雨的沖刷下，會隨著水流流失，并可增加河流、溝渠等水體含沙量、懸浮物，污染水質，長期渾濁，對飲用水源產生不利影響。在橋梁建設中，圍堰和圍堰的清理也會對下游造成不利的影響。水土流失嚴重，對工程周邊的生態環境也有很大的影響[3]。

7 預測結論及綜合分析

本項目建設期各單元、各時段水土流失總量和新增流失量匯總見表1。

表1 工程可能造成的土壤流失量匯總

由表1 可知，在建設期內，共發生了6856 噸的水土流失，其中，5764t 的土地流失量，88.96%的路基工程區，151t，2.33%的橋梁工程區，151t，0.99%的改造工程區，238t，3.67%的施工生活區域，262t，占建筑工地的4.04%。因此，對路基工程區域進行重點治理，是該項目的重點治理區域，同時也是重點監控區域。

該工程的土壤侵蝕預測期為施工準備期、施工期和自然恢復期。根據預測，在建設期內，共增加6479t 土壤侵蝕，包括60t 的施工準備期，0.92%的土壤侵蝕，6334t，占97.76%，自然恢復期86t，占1.32%。所以，土壤侵蝕最多出現在施工階段，特別是路基土石方施工階段，而路基開挖形成的裸露邊坡，也是土壤侵蝕和流失強度最大的時段，是需要重點防治的時段。在此期間，土壤侵蝕治理是工程建設中的一個重要環節。

從土壤侵蝕的角度來看，該項目的建設將對鄰近的農田、村莊產生一定的影響，并對周邊的生態環境產生一定的損害，同時也會影響到項目的正常施工和運營。因此，在工程施工期間和竣工后，要針對不同的施工地區，有針對性地采取相應的水土保持措施，以防止和控制可能的土壤侵蝕，盡量降低由于工程建設而帶來的新增加的土壤侵蝕。

本文從土壤侵蝕的角度，對該工程的土壤侵蝕控制和水土保持進行了初步的探討。

（1）該項目的主要土壤侵蝕控制區域為路基工程。

（2）在此工程中，路基土石方工程是防治工程的重要階段，在路基開挖之前，必須在兩側設置排水、阻擋、分段進行，在路基土方工程完工后，及時進行防護，以減少坡面裸露的時間。

（3）對建筑生產生活區的保護，應在施工過程中，在臨時用地區域內進行排水和表土堆置區的保護，完成后，根據地形條件進行復墾或恢復植被。

（4）由于工程完工后，裸露地面將會有大量的表土，因此，在施工期間，要盡可能地保持被剝離的表土，并將其集中堆放，并進行臨時保護。