孫秀力

(遼寧省丹東市振安區(qū)水利水產(chǎn)局,遼寧丹東118001)

水土流失亦稱水土損失,指水土資源和土地生產(chǎn)力在水力、重力和風(fēng)力等外力作用下所產(chǎn)生的破壞和損失[1]。近年來(lái),隨著水利建設(shè)的迅猛發(fā)展,對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了重要影響,其中,工程建設(shè)所引起的水土流失情況比較嚴(yán)重。針對(duì)這一情況,許多科研人員和工程技術(shù)人員對(duì)水土流失問(wèn)題進(jìn)行了大量研究[2-8]。本文以丹東市獨(dú)木橋河水毀修復(fù)工程為例,在分析其水土流失現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,對(duì)該工程的水土保持方案進(jìn)行了評(píng)價(jià),并提出了相應(yīng)的防治措施。

1 工程項(xiàng)目區(qū)水土流失及防治現(xiàn)狀

獨(dú)木橋河屬大沙河水系,是大沙河一級(jí)支流,距離丹東市約18.0 km。受副熱帶高壓和冷渦低槽影響,從2010-08-19開(kāi)始,丹東市普降大到暴雨,局部地區(qū)特大暴雨。獨(dú)木橋河受災(zāi)慘重,河寬由原來(lái)7 m發(fā)展到25 m寬,大量水利設(shè)施、農(nóng)田、道路、電力及通訊設(shè)施被沖毀。

獨(dú)木橋河水毀修復(fù)工程位于五龍背鎮(zhèn)老古溝村境內(nèi),本工程的主要任務(wù)是修建塘壩1座,從源頭解決獨(dú)木橋河特大洪水災(zāi)害問(wèn)題,以保護(hù)沈丹鐵路、丹湯公路、沿河居民及耕地。工程平面布置見(jiàn)圖1。由于位置比較重要,獨(dú)木橋河水毀修復(fù)工程按小(2)型水庫(kù)進(jìn)行管理運(yùn)用。

根據(jù)《遼寧省人民政府關(guān)于確定水土流失重點(diǎn)防治區(qū)的公告》(遼政發(fā)[1998]48號(hào)),該區(qū)屬于重點(diǎn)治理區(qū)。根據(jù)實(shí)地考察,結(jié)合沿線地區(qū)水土保持規(guī)劃等相關(guān)資料,獨(dú)木橋河上游是以土石質(zhì)為主的山地丘陵區(qū),屬于輕度侵蝕區(qū),侵蝕面積5.45 km2。該流域侵蝕方式有水蝕、重力侵蝕、風(fēng)力侵蝕、河道橫向侵蝕、凍融侵蝕以及人為侵蝕,水蝕及人為侵蝕尤為嚴(yán)重。

圖1 獨(dú)木橋河水毀修復(fù)工程平面布置圖

2 主體工程水土保持評(píng)價(jià)

從水土保持角度分析,塘壩工程措施對(duì)疏導(dǎo)洪水、保護(hù)水土將起到巨大作用,即主體工程中具有水土保持功能的設(shè)計(jì)措施基本可行,但還需要進(jìn)一步補(bǔ)充完善:水土保持設(shè)計(jì)中將加強(qiáng)施工擾動(dòng)區(qū)域可利用水土資源的保護(hù),針對(duì)各區(qū)域不同地形、擾動(dòng)情況及水土流失程度采取相應(yīng)工程措施、植物措施和臨時(shí)措施,并將主體工程具有水土保持功能的措施一并納入本設(shè)計(jì)的水土保持措施體系中。

項(xiàng)目區(qū)水土流失主要是施工期間在庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生,水土流失面積為15 388 m2。主體工程及取(棄)土場(chǎng),均不在遼寧省人民政府劃定的崩塌、滑坡危險(xiǎn)區(qū)和泥石流易發(fā)區(qū)。在施工設(shè)計(jì)中,土石方總開(kāi)挖 9.5×104m3,總回填土方 4.5×104m3,棄渣5×104m3,棄渣用于附近建筑回填土,土方調(diào)配基本合理。本工程是在獨(dú)木橋河上游,大壩布置本著少占耕地,盡量保持下游天然河道的流向,庫(kù)區(qū)堤防迎水側(cè)20 a一遇洪水位以上采用植物護(hù)坡。水土保持設(shè)計(jì)采取植樹(shù)2×104株、種草500×104株及防雨苫布1×104m2等措施來(lái)處理?xiàng)壴鼒?chǎng)。

3 水土流失防治責(zé)任范圍

依據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB50433-2008)[9],結(jié)合項(xiàng)目主體工程水土保持評(píng)價(jià)和水土流失影響分析等內(nèi)容,對(duì)本工程建設(shè)可能造成的水土流失范圍進(jìn)行界定,以此確定本工程水土流失防治責(zé)任范圍為17 388 m2,其中項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域15 388 m2;水土流失面積,主要包括主體工程(庫(kù)區(qū),溢洪道,輸水洞)15 388 m2;取土(棄渣)場(chǎng) 5個(gè),共占地780 m2;臨時(shí)施工場(chǎng)地(施工倉(cāng)庫(kù)、堆料場(chǎng)及臨時(shí)施工道路)占地878 m2;直接影響區(qū)342 m2,直接影響區(qū)是指項(xiàng)目建設(shè)區(qū)以外,由于開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)而造成的水土流失所直接危害的范圍:包括迎水側(cè)開(kāi)挖面下邊坡3 m范圍及背水坡10 m范圍。

4 工程建設(shè)過(guò)程中的水土流失預(yù)測(cè)

按有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求,獨(dú)木橋河水毀修復(fù)工程水土流失的預(yù)測(cè)方法采用流失率法和土壤侵蝕模數(shù)法[10]。

4.1 流失率法

在工程建設(shè)和運(yùn)行期間,不同區(qū)域?qū)Φ乇頂_動(dòng)的方式不同,其產(chǎn)生的水土流失形式和強(qiáng)度也不同,本文按照上節(jié)劃分的水土流失預(yù)測(cè)分區(qū),分別預(yù)測(cè)在不采取任何水土保持措施的情況下產(chǎn)生的新增水土流失量。

4.1.1 原生水土流失量預(yù)測(cè)方法

本工程水土流失分區(qū)內(nèi)的原生水土流失量按式(1)進(jìn)行估算:

式中:W原為預(yù)測(cè)時(shí)段內(nèi)的原生水土流失量(t);Fi為第i個(gè)預(yù)測(cè)單元的面積(km2);Mi為第i個(gè)單元的原生土壤侵蝕模數(shù)〔t/(km2·a)〕;Ti為預(yù)測(cè)時(shí)段,a(年);n為預(yù)測(cè)單元,1,2,3,…,n。

4.1.2 擾動(dòng)后的水土流失量計(jì)算方法

各預(yù)測(cè)分區(qū)擾動(dòng)后的水土流失量按式(2)進(jìn)行估算:

式中:W擾為預(yù)測(cè)時(shí)段內(nèi)的擾動(dòng)水土流失量(t);其余符號(hào)含義同式(1)。

4.1.3 棄渣場(chǎng)的流失預(yù)測(cè)采用流失率經(jīng)驗(yàn)公式

式中:W棄為棄渣的總流失量(t);Wi為棄渣量(t);mi為棄渣流失率;i為不同堆入位置(棄土、渣場(chǎng))。

4.1.4 新增水土流失量預(yù)測(cè)方法

工程建設(shè)可能導(dǎo)致的新增水土流失量按式(4)估算:式中符號(hào)含義同前。

根據(jù)式(1)～式(4)進(jìn)行計(jì)算得,防治責(zé)任范圍內(nèi)將新增水土流失量120 t。

4.2 土壤侵蝕模數(shù)法

4.2.1 原生土壤侵蝕模數(shù)確定

項(xiàng)目區(qū)水土流失預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的原生土壤侵蝕模數(shù),按《遼寧省土壤侵蝕遙感調(diào)查報(bào)告》(2005年),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分區(qū)分土地利用類型確定。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況,本工程水土流失預(yù)測(cè)范圍內(nèi)原生土壤侵蝕強(qiáng)度,按地貌類型(即土地利用類型)分區(qū)段綜合分析后統(tǒng)計(jì)計(jì)算確定。

本方案初步確定工程水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi),不同土地的原生土壤侵蝕模數(shù)為:旱地1 000 t/(km2·a)、園地 450 t/(km2·a)、林地400 t/(km2·a)、梯田500 t/(km2·a),河灘地 2 000 t/(km2·a)。

4.2.2 各預(yù)測(cè)分區(qū)擾動(dòng)后的土壤侵蝕模數(shù)確定

根據(jù)工程建設(shè)過(guò)程中對(duì)地表的擾動(dòng)不同,其引起的水土流失強(qiáng)度也有不同的特點(diǎn),結(jié)合對(duì)工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果,綜合分析確定各預(yù)測(cè)分區(qū)擾動(dòng)后的土壤侵蝕模數(shù)。各預(yù)測(cè)分區(qū)擾動(dòng)后的土壤侵蝕模數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 各預(yù)測(cè)分區(qū)擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)

4.3 棄渣流失系數(shù)的確定

本工程建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的棄土、渣堆存于棄渣場(chǎng)中。由于棄渣場(chǎng)周邊匯水面積較小,降雨對(duì)棄渣的影響小,所以在自然狀態(tài)下渣料的流失率按1%計(jì)算。

5 水土流失防治目標(biāo)與方案

5.1 水土流失防治目標(biāo)

根據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB50434-2008)[11]中的要求,水土流失治理標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)表2。

5.2 水土流失防治措施布局

由于本項(xiàng)目由4個(gè)單項(xiàng)工程組成,存在線路長(zhǎng)、分期施工和建設(shè)內(nèi)容多樣性等特點(diǎn),水土流失防治措施應(yīng)根據(jù)各單項(xiàng)工程建設(shè)內(nèi)容不同分別進(jìn)行總體布局,并合理劃分各防治分區(qū)(見(jiàn)圖2),從而采取相應(yīng)的防治措施。在防治措施體系布設(shè)時(shí),以全局的觀點(diǎn)考慮,既要注重各自分區(qū)的水土流失特點(diǎn)及相應(yīng)的防治措施、防治重點(diǎn)和要求,又要注重各防治分區(qū)的關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性和科學(xué)性,有效控制防治責(zé)任范圍內(nèi)的水土流失。

5.3 防治分區(qū)水土流失防治措施

根據(jù)防治分區(qū)各自的水土流失特點(diǎn),有針對(duì)性地提出防護(hù)措施。各單項(xiàng)工程水土流失防護(hù)措施方案主要由工程措施和植物措施組成。工程措施主要為施工期臨時(shí)工程措施;植物措施主要為施工期的植被措施和植被恢復(fù)措施。臨時(shí)措施和永久措施可以采取工程措施和植物措施相結(jié)合的方法。

表2 設(shè)計(jì)水平年水土流失防治目標(biāo)

采取的主要措施有:

(1)表土剝離、覆土、棄渣壓實(shí)。庫(kù)區(qū)現(xiàn)有表層土為優(yōu)質(zhì)腐殖土,施工前要?jiǎng)冸x,堆于指定的棄渣場(chǎng),并用防雨苫布圍蓋好,工程竣工后,此土用于施工跡地覆土并壓實(shí),然后植樹(shù)種草,有利于植物生長(zhǎng)。

圖2 獨(dú)木橋河水毀修復(fù)工程水保分區(qū)圖

(2)臨時(shí)攔擋、覆蓋措施。施工過(guò)程中用編制土袋臨時(shí)擋護(hù)和防雨布苫蓋等臨時(shí)防護(hù)措施,施工結(jié)束后增加植物防護(hù)措施。初步估算施工過(guò)程中臨時(shí)防護(hù)措施的主要工程量為防雨布苫蓋1×104m2。

(3)整地、栽植喬、灌木及各種草防護(hù)措施,喬木有楓楊樹(shù)、刺槐、花曲柳、黃菠蘿、榆樹(shù)、橡樹(shù);灌木有胡枝子、映山紅、花木蘭等;草木植物有馬蓮、苫房草、萵草、蒼樹(shù)等。運(yùn)行期播種草籽75 kg。

楓楊樹(shù)常作為水土保持、水邊護(hù)岸固堤及防風(fēng)林首選樹(shù)種。如工程跡地栽植楓楊樹(shù),植株間距1.5 m×1.5 m,魚(yú)鱗坑整地[10]植楓楊樹(shù)2×104株。

馬蓮是一種美麗神奇的荒漠化治理水土保持護(hù)坡植物,既能很好的保持水土又有美麗的外觀,既有頑強(qiáng)的生命力又容易建植管理,即有良好的生態(tài)功能又有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。種草首選馬蓮,在管理區(qū)、公路兩側(cè)、庫(kù)區(qū)周圍共需種馬蓮500×104株。

(4)施工臨時(shí)占地植被恢復(fù)措施。施工跡地栽植楓楊樹(shù)、刺槐、馬蓮等,以恢復(fù)植被。

5.4 水土保持施工組織設(shè)計(jì)

施工布置結(jié)合主體工程的施工布置進(jìn)行,施工活動(dòng)均在主體工程和征占地范圍內(nèi),以布局緊湊、易于施工管理和減少占地為原則。

本設(shè)計(jì)結(jié)合防治責(zé)任范圍內(nèi)主體工程布局的特點(diǎn),將水土流失治理對(duì)象分成主體工程區(qū)(庫(kù)區(qū))、臨時(shí)施工區(qū)(即堆料場(chǎng)、施工道路、施工倉(cāng)庫(kù))、和取土(棄渣)場(chǎng)區(qū)共3個(gè)分區(qū)。根據(jù)防治分區(qū)的各自特點(diǎn)有針對(duì)性的布設(shè)水土保持措施。根據(jù)三同時(shí)制度的要求安排進(jìn)度,根據(jù)主體工程施工組織設(shè)計(jì)、建設(shè)工期等要求,合理安排水土保持施工進(jìn)度,保證水土保持工程施工按進(jìn)度完成。

水土保持工程所需三材用量較少,可與主體工程同時(shí)購(gòu)置。水土保持植物措施中的苗木、草種等,可根據(jù)植物工程實(shí)施進(jìn)度需要到當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)購(gòu)買。施工所采用的水、電等可利用主體工程。

6 結(jié) 論

通過(guò)上述分析,得到的結(jié)論主要有:

(1)獨(dú)木橋河水毀修復(fù)工程主體工程水土流失預(yù)測(cè)表明,建設(shè)期間會(huì)造成中等強(qiáng)度水土流失。

(2)在建設(shè)期間針對(duì)該區(qū)水土流失特點(diǎn),因地制宜設(shè)計(jì)水土保持方案,采取相應(yīng)的水土保持措施,做到工程措施與植物措施相結(jié)合,可長(zhǎng)期有效治理水土流失。

總之,從水土保持角度綜合分析,不存在限制獨(dú)木橋河水毀修復(fù)工程建設(shè)的因素,該方案的各種水土保持措施恰當(dāng)?shù)昧?因此修建本工程是可行的。

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