黃土地區高速公路建設水土流失影響及防治措施探討

曾厚波

（山西省交通環境保護中心站（有限公司），山西 太原 030032）

高速公路屬于線性工程，具有路線長、地表擾動面積大、土石方挖填量大等特點，在施工過程中，改變地表形態，破壞地表植被和土壤結構，遇降雨易形成水土流失[1]。黃土地區因其特殊的地質構造、土壤特性及植被等因素，極易產生水土流失，黃土地區高速公路建設水土流失問題備受關注，其水土保持措施亦復雜多樣。高速公路包括路基工程、橋涵工程、隧道工程、交叉工程、附屬工程等主體工程，以及取土場、棄渣場、施工場地等臨時工程，各項工程建設引起的水土流失特點、方式及程度各有不同，其防治措施也有側重。本文以黃土地區靜樂豐潤至興縣黑峪口高速公路（以下簡稱“靜興高速”）建設為例，研究探討黃土地區高速公路建設水土流失影響及防治措施。

1 項目概況及項目區概況

1.1 項目概況

靜興高速位于山西省中西部，起于忻州市靜樂縣豐潤鎮南，設靜樂樞紐連接太佳高速（S50），由東向西布線，途經忻州市靜樂縣，呂梁市嵐縣、興縣，終至呂梁市興縣高家村鎮黑峪口村南側，設黃河特大橋與陜西省神盤公路相連接，路線全長93.86 km。全線按四車道高速公路建設，設計速度80 km/h，路基寬度25.5 m。

靜興高速全線設特大橋3座，大中橋78座，特長隧道1座，中短隧道6座，互通立交6處，服務區等沿線設施8處。挖填方總量為3 847.06萬m3，其中挖方總量為2 463.14萬m3，填方總量為1 383.92萬m3，對土石方進行挖填平衡后，需借方44.01萬m3，棄方1 123.23萬m3。全線設棄渣場48處、取土場1處。全線占用土地923.66 hm2，其中永久用地643.41 hm2，臨時占地280.25 hm2。建設工期48個月，工程投資估算110.2億元。

1.2 項目區概況

項目區地處黃土高原，沿線地貌類型以黃土丘陵溝壑為主，局部區域為土石山區。項目區屬于暖溫帶大陸性季風氣候，年平均降水量400～900 mm，土壤類型以褐土為主，植被以灌草叢和栽培植被為主，土石山區分布有針闊葉林，林草覆蓋率約35.78%.根據《全國水土保持規劃國家級水土流失重點預防區和重點治理區復核劃分成果》〔辦水保[2013]188〕號規定，項目區屬于黃河多沙粗沙國家級水土流失重點治理區，土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，一級類型區為西北黃土高原區，容許土壤流失量為1 000 t/km2·a。項目區土壤侵蝕強度為：黃土丘陵溝壑區以極強烈侵蝕為主，平均土壤侵蝕模數10 010 t/km2·a；土石山區以中度侵蝕為主，平均土壤侵蝕模數2 531 t/km2·a。

靜興高速沿線黃土溝壑縱橫，林草覆蓋率較低，水土流失高度敏感，此外還穿越山西靜樂汾河川濕地公園，臨近黑茶山國家級自然保護區、蔚汾河省級自然保護區、山西白龍山省級風景名勝區等環境敏感區，沿線環境較為敏感。

2 項目水土流失防治目標及影響情況

2.1 水土流失防治目標

靜興高速沿線以水力侵蝕為主，屬于黃河多沙粗沙國家級水土流失重點治理區。根據《開發建設項目水土流失防治標準》（GB 50434—2008）的規定，其水土流失防治標準執行建設類項目一級標準，具體防治目標值為擾動土地整治率95%，水土流失總治理度95%，土壤流失控制比0.7，攔渣率95%，林草植被恢復率98%，林草覆蓋率30%.

2.2 水土流失影響情況

靜興高速水土流失防治責任范圍為1 472.29 hm2，其中項目建設區923.66 hm2、直接影響區548.63 hm2。靜興高速水土流失預測范圍為923.66 hm2，預測期包括施工期和自然恢復期。根據預測結果，靜興高速擾動地表面積為923.66 hm2，可能損壞的水土保持設施面積約923.66 hm2，預測時段內土壤流失總量為338 701.84 t，其中新增土壤流失量為155 000.51 t，具體見表1。

表1 靜興高速施工期和自然恢復期新增土壤流失量 t

從表1可以看出，從工程類型來看，棄渣場、路基工程、交叉工程新增土壤流失量較大，預測期內新增土壤流失量達到30 000 t以上，作為靜興高速水土流失防治的重點區域；從影響時段來看，施工期的水土流失影響大于自然恢復期的影響，應加強施工期的水土流失防治工作。靜興高速可能造成的水土流失危害主要包括路基工程、交叉工程和棄渣場等施工作業過程中形成松散裸露地表或高陡邊坡，對原地表植被土層造成破壞，導致土體抗蝕能力下降，加速水土流失。同時，項目建設擾動地表，雨季會造成周邊徑流泥沙量的增加，旱季產生大量揚塵，對周邊生態環境造成一定的影響。

3 項目水土流失防治措施

根據高速公路工程布局和施工特點，按照水土保持分區分別進行水土保持措施布設，綜合考慮沿線地形地貌、公路布局和施工特點等因素，靜興高速沿線共劃分為路基工程防治區、橋梁工程防治區、隧道工程防治區、交叉工程防治區、附屬工程防治區、棄渣場防治區、取土場防治區、施工便道防治區和施工生產生活區防治區9個防治分區。每個防治分區措施又包括工程措施、植物措施和臨時措施3部分，由此構成項目水土流失防治措施體系。靜興高速水土流失防治措施體系見圖1。

圖1 靜興高速水土流失防治措施體系圖

3.1 路基工程防治措施

黃土地區高速公路路基填挖過程中將形成大量的裸露土質邊坡、松散地面以及臨時堆土場，主要采取的措施為拱形骨架等漿砌石防護工程、截排水工程、綠化工程，以及邊坡臨時苫蓋、臨時堆土防護等臨時措施。綠化樹種選擇耐旱的側柏、紫穗槐等本土喬灌草植物，穿越濕地公園，臨近自然保護區、風景名勝區路段需結合周圍環境進行景觀綠化。

3.2 橋梁工程防治措施

相對于其他工程類型，橋梁工程擾動地表面積較小，不會形成大量裸露地表，其水土流失防治措施主要是橋梁基礎開挖施工過程中的臨時防護措施，以及施工結束后對橋下擾動地面進行植被恢復。跨越汾河川濕地公園的汾河特大橋橋下植被恢復，要結合濕地公園規劃及景觀要求選擇植物種類和搭配。

3.3 隧道工程防治措施

隧道工程水土流失防治措施主要為隧道洞口開挖形成的邊坡防護，包括拱形骨架和植被恢復等，以及在施工過程中采取邊坡臨時苫蓋、臨時堆土防護等臨時措施。

3.4 交叉工程防治措施

交叉工程水土流失防治為互通區的植被恢復，采用景觀綠化，施工過程中采取臨時苫蓋、臨時堆土防護等臨時措施。

3.5 附屬工程防治措施

沿線服務區、收費站管理區等附屬工程水土流失防治主要是場區地面硬化和植被恢復，植被恢復亦進行景觀綠化。施工過程中采取臨時苫蓋、臨時堆土防護等臨時措施。

3.6 取土場防治措施

靜興高速全線僅設1處取土場，將修建截排水設施減少水土流失，使用結束后進行土地整治，然后進行植被恢復。施工過程中采取臨時苫蓋、臨時堆土防護等臨時措施。

3.7 棄渣場防治措施

靜興高速全線共設48處棄渣場，均為溝道棄渣場，其預測水土流失量大，是項目水土流失防治的重點之一。靜興高速將采取修建擋渣墻+截排水設施等工程措施，并根據原有土地利用類型進行復墾或者綠化，同時施工過程中采取臨時苫蓋、臨時堆土防護等臨時措施。

3.8 施工生產生活區防治措施

施工生產生活區水土流失防治措施主要是施工過程中的臨時排水、臨時苫蓋、臨時堆土防護等臨時措施。施工結束后需根據原有土地利用類型進行復墾或者綠化。

3.9 施工便道防治措施

施工便道水土流失是高速公路建設中產生較大，且不容易進行規范防治的工程類型。其防治措施包括使用過程中的硬化、邊坡臨時防護、臨時排水等，以及使用結束后的植被恢復。

4 結語

靜興高速各項工程建設將產生大量的水土流失，其中棄渣場、路基工程、交叉工程新增土壤流失量較大，作為高速公路水土流失防治的重點區域。高速建設水土流失防治措施包括工程措施、植物措施和臨時措施相結合，工程措施包括拱形骨架等漿砌石防護工程、截排水工程等，植物措施主要是路基邊坡、互通區、附屬工程管理區以及取土、棄渣場等臨時工程的生態恢復。工程措施和植物措施一般在主體工程設計中均要考慮，但是臨時措施需要在水土保持方案中進行補充完善，因此編制科學、合理、可行的水土保持方案是高速公路水土保持工作的重要前提，也是落實我國水土保持法的重要舉措[2]。