付 麗，彭 瑤，閔興華，湯建熙，李 盟，趙言文

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210095；2.江蘇省水土保持辦公室，江蘇 南京 210029）

近幾年來(lái)，江蘇省每年電力使用均接近或超出規(guī)定使用量，隨著江蘇省工業(yè)化與城市化進(jìn)程加快，江蘇省電力需求還將日益增加。根據(jù)江蘇省電力公司發(fā)布的年度用電分析報(bào)告顯示，2011年江蘇省全社會(huì)用電量約達(dá)到了4.20×107kW·h，位居全國(guó)第二位。江蘇省正在積極籌劃新建、擴(kuò)建10余座電廠，新增裝機(jī)容量可望達(dá)到1500 kW［1］。生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失不同于自然因素下的水土流失，有其自身特殊性，它的形成原因也有別于自然條件下的水土流失［2］。新建火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目將占?jí)?、擾動(dòng)和破壞大量的土地及植被，產(chǎn)生大量棄土、棄渣，造成嚴(yán)重的水土流失。但目前為止，有關(guān)江蘇省火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失方面的研究還鮮有報(bào)道。因此，為了給江蘇省各級(jí)水利部門(mén)提供針對(duì)該類項(xiàng)目水土流失防治的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使得火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持管理上、技術(shù)上和投入上更有針對(duì)性，江蘇省開(kāi)展了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，江蘇省生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中火電類所占比例最大，為45%。本研究通過(guò)對(duì)2006—2011年江蘇省部批、省批的85個(gè)火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)例資料調(diào)查、野外巡查與監(jiān)測(cè)等方法，獲取了江蘇省火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失相關(guān)數(shù)據(jù)。運(yùn)用SPSS與Excel軟件，對(duì)單位面積土石方挖填量與擾動(dòng)后土壤侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)性分析，對(duì)火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失成因與特征進(jìn)行探討，并且定量、定性地分析各防治分區(qū)水土流失強(qiáng)度，以期為今后同類項(xiàng)目水土保持方案編制提供參考建議，為江蘇省火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持預(yù)防監(jiān)督和治理奠定可靠的基礎(chǔ)。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

江蘇省地處江淮下游、東臨黃海，河湖眾多，水網(wǎng)密布［3］，降水充沛，多年平均降水量為800～1100 mm，地區(qū)差異明顯，東部多于西部，南部多于北部。江蘇省土壤以耕種為主，其中以潮土面積最大，水稻土次之。境內(nèi)地形以平原為主，地勢(shì)平坦；部分地區(qū)分布有低山、丘陵、崗地。江蘇省從地域上劃分，以長(zhǎng)江為界，江蘇省劃分為蘇南和蘇北地區(qū)，蘇南地區(qū)包括蘇州、無(wú)錫、常州、鎮(zhèn)江、南京市；蘇北地區(qū)包括揚(yáng)州、泰州、南通、徐州、連云港、鹽城、淮安、宿遷市。江蘇省將水土保持類型區(qū)劃分為重點(diǎn)區(qū)和一般區(qū)，其中重點(diǎn)區(qū)劃分為丘陵山區(qū)和平原沙土區(qū)。江蘇省水土流失分布主要在丘陵山區(qū)（低山、丘陵、崗地）和平原區(qū)。大部分地區(qū)以水力侵蝕為主。

1.1 丘陵山區(qū)

丘陵山區(qū)劃分為淮北丘陵崗地區(qū)，寧鎮(zhèn)揚(yáng)丘陵崗地區(qū)，宜溧低山丘陵區(qū)，太湖丘陵區(qū)。（1）淮北丘陵崗地區(qū)。包括徐州、連云港、淮安、宿遷4市相關(guān)縣（市、區(qū)）的丘陵崗地；（2）寧鎮(zhèn)揚(yáng)丘陵崗地區(qū)。包括南京、揚(yáng)州、鎮(zhèn)江3市的相關(guān)縣（市、區(qū)）丘陵崗地；（3）宜溧低山丘陵區(qū)。包括無(wú)錫和常州市相關(guān)縣（市、區(qū)）的丘陵崗地。（4）太湖丘陵區(qū)。包括無(wú)錫和蘇州市相關(guān)縣（市、區(qū)）的丘陵崗地。

1.2 平原沙土區(qū)

平原沙土區(qū)劃分為黃河故道高亢平原沙土區(qū)、沿海平原沙土區(qū)和通南高沙土區(qū)。平原沙土區(qū)土質(zhì)沙且貧瘠，耕作層大都為沙壤土或粉沙土，結(jié)構(gòu)差，孔隙率小，河坡、溝坡不穩(wěn)定，水土流失嚴(yán)重［4］。（1）黃河故道高亢平原沙土區(qū):包括徐州、淮安、鹽城、宿遷4市相關(guān)縣（市、區(qū)）的全部或部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)；（2）沿海平原沙土區(qū)。包括南通和鹽城兩市相關(guān)縣（市、區(qū)）的全部或部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)。該區(qū)系濱海淤漲而成，土壤含鹽量較多；（3）通南高沙土區(qū):包括南通、揚(yáng)州、泰州3市相關(guān)縣（市、區(qū)）的全部或部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

1.3 一般區(qū)

根據(jù)有關(guān)規(guī)定、水土流失強(qiáng)度以及綜合多方面因素考慮，確定一般區(qū)為除丘陵山區(qū)和平原沙土區(qū)以外的區(qū)域，其面積為6.48×104km2。包括全省13個(gè)地級(jí)市的47個(gè)縣（縣級(jí)市、區(qū)）。該區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地表植被或人工建筑物覆蓋度較高，自然狀態(tài)下的水土流失程度一般在微度以下，除生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目等開(kāi)發(fā)以外一般不會(huì)產(chǎn)生較大水土流失。

2 火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)分析

2.1 火電項(xiàng)目工程組成及主要技術(shù)指標(biāo)

火電廠是利用煤、石油、天然氣或其他燃料的化學(xué)能來(lái)生產(chǎn)電能的工廠?；痣婎惤ㄔO(shè)項(xiàng)目是近年來(lái)數(shù)量最多、最為普遍的開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目［5］?；痣姀S區(qū)場(chǎng)地一般較為平緩，貯灰場(chǎng)一般布置在山間丘陵或丘間洼地，施工生產(chǎn)生活區(qū)結(jié)合工程分期建設(shè)用地布設(shè)，廠外道路結(jié)合附近的道路情況引接，取排水工程水源主要引用天然河流、水庫(kù)蓄水，有的項(xiàng)目抽取地下水，部分項(xiàng)目引用城市中水、污水處理廠凈化水［6］。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)江蘇省85個(gè)火電類項(xiàng)目實(shí)例資料數(shù)據(jù)，得出其與水土流失影響相關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)（表1）。

表1 火電項(xiàng)目與水土流失影響相關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)

2.2 工程建設(shè)、運(yùn)行期間水土流失特點(diǎn)

2.2.1 施工建設(shè)過(guò)程可能造成的水土流失分析 工程的“三通一平”期間，要進(jìn)行施工準(zhǔn)備期工程和施工期工程的建設(shè)［7］，在建設(shè)期主要是基坑開(kāi)挖、樁基工程及建（構(gòu)）筑物的建造，以及挖方和填方在時(shí)間和空間變化，導(dǎo)致地表擾動(dòng)面加大，植被破壞嚴(yán)重，表層土壤結(jié)構(gòu)和地表結(jié)構(gòu)被破壞，原生地面土壤的抗蝕力急劇下降，土壤侵蝕模數(shù)成倍增加，造成嚴(yán)重的新增水土流失［8］。根據(jù)調(diào)查分析85個(gè)典型項(xiàng)目可知，建設(shè)期水土流失強(qiáng)度在9.0～163.0t／hm2。

2.2.2 運(yùn)行期水土流失分析 運(yùn)行期電廠廠區(qū)大部分被建筑物占?jí)菏褂?，原裸露地表采取硬化或綠化措施，該區(qū)域基本不產(chǎn)生水土流失。運(yùn)行期水土流失主要來(lái)自貯灰場(chǎng)。貯灰場(chǎng)是用來(lái)貯存電廠在運(yùn)行期產(chǎn)生的灰渣［9］，堆灰過(guò)程中灰渣和脫硫石膏裸露在外，易受雨水沖刷，造成較大水土流失。根據(jù)調(diào)查分析85個(gè)典型項(xiàng)目可知，運(yùn)行期水土流失強(qiáng)度在7.9～33.8t／hm2。2.2.3 水土流失主要環(huán)節(jié)與時(shí)段 火電建設(shè)項(xiàng)目是資源開(kāi)發(fā)性建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目，在建設(shè)期和生產(chǎn)運(yùn)行期都將發(fā)生水土流失［10］。水土流失防治和監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)時(shí)段為建設(shè)期，運(yùn)行期水土流失主要發(fā)生在貯灰場(chǎng)。重點(diǎn)區(qū)域?yàn)殡姀S廠區(qū)、進(jìn)場(chǎng)道路施工區(qū)和堆土區(qū)?；痣婎惿a(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失因素及特點(diǎn)分析詳見(jiàn)表2。

表2 火電項(xiàng)目水土流失影響因素及特點(diǎn)

3 江蘇省火電類開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失強(qiáng)度分析

3.1 火電類項(xiàng)目各防治分區(qū)水土流失強(qiáng)度分析

本研究調(diào)查了2006—2011年江蘇省部批、省批的85個(gè)火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案，對(duì)各項(xiàng)目水土流失防治分區(qū)土壤侵蝕模數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。江蘇省火電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目防治分區(qū)主要分為廠區(qū)防治區(qū)，施工生產(chǎn)生活區(qū)，廠外道路區(qū)，廠外管線區(qū)，臨時(shí)堆土區(qū)，貯灰場(chǎng)，碼頭工程區(qū)。其中廠區(qū)擾動(dòng)面積最大，水土流失量較大。場(chǎng)外道路區(qū)、碼頭工程區(qū)、臨時(shí)堆土區(qū)、貯灰場(chǎng)土壤侵蝕強(qiáng)度較大，為強(qiáng)度及以上侵蝕級(jí)別。

因此，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)與防治區(qū)域應(yīng)為廠區(qū)，場(chǎng)外道路區(qū)，碼頭工程區(qū)，臨時(shí)堆土區(qū)和貯灰場(chǎng)區(qū)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)江蘇省85個(gè)火電類項(xiàng)目水土保持方案中確定的各防治分區(qū)土壤侵蝕模數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)其擾動(dòng)后的土壤侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)（表3）。

表3 各水土流失防治分區(qū)土壤侵蝕模數(shù)及強(qiáng)度分級(jí)

生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)進(jìn)行土石方開(kāi)挖，將會(huì)產(chǎn)生臨時(shí)堆土。從表3可以看出，臨時(shí)堆土區(qū)平均侵蝕模數(shù)為14747 t／（km2·a），屬極強(qiáng)度侵蝕，為水土流失重點(diǎn)監(jiān)測(cè)和預(yù)防區(qū)。經(jīng)過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，蘇南蘇北不同地貌類型臨時(shí)堆土區(qū)侵蝕強(qiáng)度差異較大，蘇北平原沙土區(qū)臨時(shí)堆土場(chǎng)土壤侵蝕強(qiáng)度最大，侵蝕模數(shù)達(dá)到14392 t／（km2·a），該區(qū)土壤質(zhì)地為沙土，為平原區(qū)水土流失危險(xiǎn)級(jí)別最高的地區(qū)［11］；蘇南丘陵山區(qū)其次，侵蝕模數(shù)達(dá)到12600 t／（km2·a），均為極強(qiáng)度侵蝕；一般平原區(qū)的堆土區(qū)水土流失強(qiáng)度相對(duì)較小，由于是蘇南、蘇北地區(qū)降雨量的差異，導(dǎo)致蘇南一般平原區(qū)臨時(shí)堆土區(qū)侵蝕強(qiáng)度大于蘇北地區(qū)（表4）。

3.2 土石方填挖量與水土流失強(qiáng)度相關(guān)性分析

3.2.1 樣本選取 將85個(gè)火電類項(xiàng)目按不同區(qū)域不同地貌類型分為5組，用改進(jìn)型格拉布斯（Grubbs）準(zhǔn)則法進(jìn)行異常數(shù)據(jù)剔除。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，蘇南、蘇北降水量、地形地貌差異較大，項(xiàng)目所在區(qū)土壤類型、植被蓋度也有所不同。為了更好地分析單位面積土石方挖填量與水土流失強(qiáng)度的相關(guān)性關(guān)系，權(quán)衡降水、土壤類型、植被蓋度和地形地貌等4個(gè)水土流失影響因子，從5組數(shù)據(jù)中選取影響因子間相對(duì)差異較小的9個(gè)樣本和1個(gè)空白樣本（原地貌均值）進(jìn)行單因素分析。樣本項(xiàng)目影響水土流失的自然因素與原地貌土壤侵蝕模數(shù)值詳見(jiàn)表5。

表4 臨時(shí)堆土區(qū)土壤侵蝕模數(shù)及土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)

表5 樣本項(xiàng)目自然因素與原地貌土壤侵蝕模數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

3.2.2 相關(guān)性分析

（1）樣本項(xiàng)目擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)的計(jì)算:

式中:Wi——項(xiàng)目水土流失總量（t）；i——樣本數(shù)，i＝（1，2，3，…，9）；Mi——擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)〔t／（km2·a）〕；Fi——擾動(dòng)面積（km2）；Ti——建設(shè)總工期（a）。

公式（1）中，項(xiàng)目水土流失總量（t），擾動(dòng)面積（km2）和建設(shè)總工期（a）三個(gè)變量均可從項(xiàng)目水土保持方案中獲取，從而可以求得擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)〔t／（km2·a）〕。

（2）樣本項(xiàng)目單位面積土石方填挖量計(jì)算:

式中:Ai——單位面積挖填量，m3／m2；i——樣本數(shù)，i＝（1，2，3，…，9）；Vi——挖填總量（m3）；Fi——擾動(dòng)面積（m2）。

公式（2）中，填挖總量（m3）與擾動(dòng)面積（m2）均可從項(xiàng)目水土保持方案中獲取，從而求得單位面積挖填量（m3／m2）。

（3）對(duì)9個(gè)樣本和1個(gè)空白（原地貌）進(jìn)行單因素分析，求得蘇南、蘇北不同地貌類型單位面積挖填量與擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)相關(guān)性關(guān)系。X軸為單位面積土石方挖填量，Y軸為擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)，利用SPSS軟件，求得每組（x，y）的相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行顯著性校驗(yàn)，求出一元線性回歸方程。

通過(guò)分析得出，蘇南、蘇北不同地貌類型區(qū)單位面積土石方挖填量與擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)存在相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)在0.791～0.951，t檢驗(yàn)證明存在顯著性線性正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)隨單位土石方填挖量的增大而增大（表6）。

單位土石方填挖量（x）與擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)（y）成線性正相關(guān)關(guān)系，線性回歸方程為E（y）＝β0＋β1x，（β0＞0，β1＞0）。斜率越大，說(shuō)明y值隨x值的變化程度越大，即土石方挖填對(duì)水土流失影響的敏感度越大；當(dāng)x＝0時(shí)，截距越大，y值越大，即未經(jīng)人為擾動(dòng)自然條件下土壤流失強(qiáng)度（原地貌土壤侵蝕模數(shù)）越大。

表6 蘇南蘇北不同地貌類型單位面積土石方挖填量與擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)相關(guān)性分析

綜合分析由表6可知:（1）蘇南丘陵山區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目單位土石方填挖量（x）與擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)（y）回歸方程的斜率最大，（4048 ），說(shuō)明蘇南丘陵山區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)（y）隨單位面積土石方開(kāi)挖量（x）的變化程度最大，開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)對(duì)水土流失的影響最敏感，平原沙土區(qū)其次，蘇北地區(qū)一般平原區(qū)最小。敏感性大小排列次序?yàn)?丘陵山區(qū)（蘇南）＞平原沙土區(qū)＞丘陵山區(qū)（蘇北）＞一般平平原區(qū)（蘇南）＞一般平原區(qū)（蘇北）；（2）蘇南丘陵山區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目單位土石方填挖量（x）與擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)（y）回歸方程的截距最大（919），說(shuō)明當(dāng)單位土石方填挖量x＝0時(shí)，蘇南丘陵山區(qū)土壤侵蝕模數(shù)（y）最大，平原沙土區(qū)次之，一般區(qū)（蘇北）最小。通過(guò)比較5組數(shù)據(jù)的線性回歸方程可知，原地貌水土流失強(qiáng)度依次排列為:丘陵山區(qū)（蘇南）＞平原沙土區(qū)＞一般平平原區(qū)（蘇南）＞丘陵山區(qū)（蘇北）＞一般平原區(qū)（蘇北）。

4 結(jié)論

（1）江蘇省火電類建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治分區(qū)主要為廠區(qū)，施工生產(chǎn)生活區(qū)，廠外道路區(qū)，廠外管線區(qū)，臨時(shí)堆土區(qū)，碼頭工程區(qū)，貯灰場(chǎng)。廠區(qū)，場(chǎng)外道路區(qū)，碼頭工程區(qū)，臨時(shí)堆土區(qū)和貯灰場(chǎng)區(qū)為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)與防治區(qū)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段為建設(shè)期。

（2）蘇南、蘇北不同地貌類型臨時(shí)堆土區(qū)侵蝕強(qiáng)度差異較大。蘇北平原沙土區(qū)臨時(shí)堆土場(chǎng)土壤侵蝕強(qiáng)度最大，蘇南丘陵山區(qū)其次，均為極強(qiáng)度侵蝕。臨時(shí)堆土場(chǎng)堆土量大、坡陡，若防護(hù)不當(dāng)將產(chǎn)生很大的水土流失。因此，臨時(shí)堆土場(chǎng)地應(yīng)設(shè)置袋裝土擋墻、臨時(shí)排水溝、沉砂池等，施工結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行土地整治和綠化。

（3）蘇南、蘇北不同地貌類型區(qū)單位面積土石方挖填量與擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)存在線性相關(guān)關(guān)系，擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)隨單位面積土石方挖填量的增大而增大。開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目未進(jìn)行挖填活動(dòng)時(shí)，原地貌水土流失強(qiáng)度大小順序?yàn)?丘陵山區(qū)（蘇南）＞平原沙土區(qū)＞一般平平原區(qū)（蘇南）＞丘陵山區(qū)（蘇北）＞一般平原區(qū)（蘇北）；開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目土石方挖填活動(dòng)對(duì)水土流失的影響敏感度大小排列次序是:丘陵山區(qū)（蘇南）＞平原沙土區(qū)＞丘陵山區(qū)（蘇北）＞一般平平原區(qū)（蘇南）＞一般平原區(qū)（蘇北）。

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