高鈺婷，高 平

(1.甘肅省水土保持科學(xué)研究所，甘肅蘭州 730020;2.甘肅省水利水電學(xué)校，甘肅蘭州 730021)

張掖市生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目位于張掖市城北的工業(yè)園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，距城區(qū)16 km。本項(xiàng)目擬以牛、羊糞等農(nóng)村廢棄物、各類(lèi)農(nóng)林廢棄物、生產(chǎn)糠醇廢棄的糠渣等生物棄料為生物質(zhì)發(fā)電鍋爐的燃料，帶動(dòng)一臺(tái)30 MW的抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，在對(duì)外供電的同時(shí)，提供工藝車(chē)間及采暖熱負(fù)荷。最終將鍋爐廢棄的灰渣作為制肥的原料，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)可再生能源的有效綜合利用。項(xiàng)目區(qū)北依合黎山，南鄰山丹河，屬合黎山山前沖積扇與張掖盆地的過(guò)渡區(qū)，自然地勢(shì)東北高、西南低，地形開(kāi)闊平坦，園區(qū)海拔1 437—1 505 m，相對(duì)高差68 m，地面平均比降約1.4%;土壤類(lèi)型主要有灰棕荒漠土和砂礫土;植被屬荒漠草原植被，主要以旱中生、旱生、超旱生的藜科、蒺藜科、豆科、菊科、禾本科、蓼科等植物為主，覆蓋率2%左右;水土流失以風(fēng)蝕為主。依據(jù)水利部《關(guān)于劃分國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)的公告》，項(xiàng)目區(qū)屬國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)(黑河綠洲預(yù)防保護(hù)區(qū))。項(xiàng)目占地類(lèi)型為荒漠戈壁，沒(méi)有工程建設(shè)的限制性因素。工程計(jì)劃總工期19個(gè)月。

1 水土流失預(yù)測(cè)范圍和時(shí)段

1.1 預(yù)測(cè)范圍

本項(xiàng)目為能源建設(shè)類(lèi)項(xiàng)目［1］，屬國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》中鼓勵(lì)類(lèi)的建設(shè)項(xiàng)目。項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的土石方開(kāi)挖、搬運(yùn)、填筑施工環(huán)節(jié)，將擾動(dòng)原地貌、破壞地表結(jié)皮、毀壞植被、改變?cè)乇硇螒B(tài)，使土壤失去抗蝕作用，造成地表松散，引發(fā)水土流失。該項(xiàng)目產(chǎn)生水土流失的時(shí)間和區(qū)域相對(duì)集中，其預(yù)測(cè)范圍為工程建設(shè)直接擾動(dòng)的區(qū)域，對(duì)其他未擾動(dòng)區(qū)域不進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)主體工程設(shè)計(jì)并結(jié)合本工程施工的特點(diǎn)，將項(xiàng)目區(qū)劃分為材料堆放區(qū)、管理區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和場(chǎng)外配套工程區(qū)4個(gè)水土流失預(yù)測(cè)單元。

1.2 預(yù)測(cè)時(shí)段

按照《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》的要求，分施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期3個(gè)時(shí)段進(jìn)行項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)。根據(jù)本工程施工進(jìn)度安排及施工特點(diǎn)等實(shí)際情況，將施工準(zhǔn)備期包含在施工期內(nèi)進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此，本方案確定的預(yù)測(cè)時(shí)段包括施工期和自然恢復(fù)期，預(yù)測(cè)時(shí)段的單位為年。

1.3 預(yù)測(cè)內(nèi)容［2］

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)自然條件、主體工程情況、影響水土流失的因素，確定水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容為：①開(kāi)挖擾動(dòng)地表面積;②棄土、棄石、棄渣量;③損壞水土保持設(shè)施數(shù)量;④可能造成的水土流失量及新增水土流失量;⑤可能造成的水土流失危害。預(yù)測(cè)單元及預(yù)測(cè)時(shí)段詳見(jiàn)表1。

表1 預(yù)測(cè)單元及預(yù)測(cè)時(shí)段

2 水土流失預(yù)測(cè)方法

項(xiàng)目建設(shè)造成的水土流失危害主要從對(duì)本區(qū)域生態(tài)環(huán)境、主體工程安全的影響及減輕自然災(zāi)害的程度等方面進(jìn)行分析。主要是通過(guò)實(shí)地調(diào)查、查閱相關(guān)資料進(jìn)行綜合分析預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)的重點(diǎn)是擾動(dòng)后可能造成的水土流失量及新增水土流失量。

擾動(dòng)后可能產(chǎn)生土壤流失量的預(yù)測(cè)，只對(duì)建設(shè)區(qū)內(nèi)的擾動(dòng)面積進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)未產(chǎn)生擾動(dòng)的區(qū)域不進(jìn)行預(yù)測(cè)?？赡茉斐傻男略鐾寥懒魇Я康念A(yù)測(cè)包括原地貌土壤流失量、土建施工期土壤流失量和自然恢復(fù)期土壤流失量預(yù)測(cè)三部分。在自然恢復(fù)期，預(yù)測(cè)范圍為扣除永久建筑物和硬化區(qū)域后仍然可能產(chǎn)生水土流失的區(qū)域。土壤流失量預(yù)測(cè)采用數(shù)學(xué)模型法。原地貌土壤侵蝕模數(shù)背景值根據(jù)類(lèi)比分析并加以修正確定，土建施工期和自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)采用施工擾動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法確定。

2.1 土壤侵蝕模數(shù)背景值的確定

項(xiàng)目區(qū)水土流失類(lèi)型以風(fēng)蝕為主。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，荒漠戈壁灘上的植被稀疏，地表土壤顆粒較細(xì)，未擾動(dòng)區(qū)地表結(jié)皮厚度為3～10 mm，結(jié)皮蓋度75%左右。根據(jù)《甘肅省水土保持區(qū)劃》、《甘肅省水土流失防治規(guī)劃》、張掖電廠水土保持監(jiān)測(cè)情況、西氣東輸管道工程水土保持監(jiān)測(cè)情況、張掖軍民合用機(jī)場(chǎng)水土保持監(jiān)測(cè)情況等，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料，對(duì)照《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)，將項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕模數(shù)背景值確定為2 600 t/(km2·a)。

工程建設(shè)擾動(dòng)后，地表覆蓋的礫石層被破壞，其對(duì)風(fēng)蝕的抑制作用基本喪失，表層下面大量的細(xì)粒砂土裸露，在風(fēng)力作用下侵蝕程度加劇，侵蝕模數(shù)成倍增加。根據(jù)西氣東輸張掖段、張掖電廠和張掖機(jī)場(chǎng)水土保持監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行類(lèi)比分析，分析各預(yù)測(cè)單元施工擾動(dòng)特點(diǎn)確定加速侵蝕系數(shù)，以最終確定各預(yù)測(cè)單元擾動(dòng)地貌侵蝕模數(shù)，詳見(jiàn)表2。

自然恢復(fù)期土建施工基本結(jié)束，進(jìn)入設(shè)備安裝調(diào)試階段，硬化區(qū)域不再產(chǎn)生土壤流失，其他區(qū)域已處于自然恢復(fù)期。根據(jù)對(duì)本區(qū)域已經(jīng)建設(shè)完成的張掖電廠、西氣東輸?shù)裙こ添?xiàng)目區(qū)的自然恢復(fù)狀況調(diào)查，防治措施布設(shè)2～3年后即可基本達(dá)到原地貌水保功能。根據(jù)類(lèi)比結(jié)果，分析各預(yù)測(cè)單元施工擾動(dòng)特點(diǎn)確定加速侵蝕系數(shù)，以最終確定各預(yù)測(cè)單元自然恢復(fù)期侵蝕模數(shù)，詳見(jiàn)表2。

表2 各預(yù)測(cè)單元土壤侵蝕模數(shù) t/(km2·a)

2.2 土壤流失量預(yù)測(cè)方法

根據(jù)不同防治區(qū)域、預(yù)測(cè)單元、預(yù)測(cè)時(shí)段，采用各區(qū)域擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)與原地貌侵蝕模數(shù)之差值與其擾動(dòng)面積、預(yù)測(cè)時(shí)段的乘積，計(jì)算原地貌擾動(dòng)后在不采取水保防護(hù)措施情況下的新增土壤流失量［2］。

3 預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)對(duì)主體工程可行性研究報(bào)告的分析及現(xiàn)場(chǎng)勘察量測(cè)，工程建設(shè)占?jí)和恋?、擾動(dòng)原地表面積共33.29 hm2，全為工業(yè)用地。

該項(xiàng)目建筑物基礎(chǔ)回填處理后余土被用作場(chǎng)內(nèi)道路路基填筑和材料堆放區(qū)場(chǎng)地平整，沒(méi)有永久棄土(渣);項(xiàng)目建設(shè)不破壞其他人工水土保持設(shè)施。

根據(jù)前述水土流失預(yù)測(cè)方法，結(jié)合確定的預(yù)測(cè)參數(shù)進(jìn)行分析，本方案在預(yù)測(cè)期內(nèi)共可能造成的土壤流失量為7 721.03 t，可能新增土壤流失量為4 885.86 t，其中在施工期內(nèi)可能造成的土壤流失量為4 704.77 t，可能新增的土壤流失量為3 605.10 t，占新增土壤流失量的73.79%;自然恢復(fù)期可能造成的土壤流失量為3 016.26 t，可能新增的土壤流失量為1 280.76 t，占新增土壤流失量的26.21%。工程建設(shè)各單元、各時(shí)段土壤流失量及新增土壤流失量預(yù)測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表3。

表3 各預(yù)測(cè)單元、時(shí)段土壤流失量及新增流失量預(yù)測(cè)結(jié)果

4 水土流失預(yù)測(cè)分析評(píng)價(jià)

(1)由于項(xiàng)目區(qū)位于降水稀少、生態(tài)環(huán)境脆弱的風(fēng)沙區(qū)，而工程建設(shè)活動(dòng)將擾動(dòng)損壞地表植被及結(jié)皮，使土壤失去抗蝕作用，受大風(fēng)吹蝕極易產(chǎn)生水土流失，為沙塵暴等災(zāi)害性天氣制造物質(zhì)源，如果不采取有效防治措施，將導(dǎo)致地表土壤抗蝕能力降低，加劇風(fēng)蝕發(fā)生。

(2)地表持續(xù)剝蝕，使本來(lái)脆弱的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，恢復(fù)困難，該區(qū)域環(huán)境抗逆能力持續(xù)降低。地表結(jié)皮是長(zhǎng)期以來(lái)各方面因素共同作用的結(jié)果，對(duì)風(fēng)蝕的抑制效果明顯，若遭到破壞，則會(huì)使該區(qū)域原本脆弱的生態(tài)環(huán)境的抗逆能力大幅降低。

(3)根據(jù)侵蝕預(yù)測(cè)結(jié)果，生產(chǎn)區(qū)是產(chǎn)生水土流失的主要部位，該區(qū)域的土石方開(kāi)挖、搬運(yùn)和填筑等施工環(huán)節(jié)是產(chǎn)生水土流失的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。因此，控制該部位的水土流失為本方案防治的重點(diǎn)。

(4)本工程水土保持監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)部位為生產(chǎn)區(qū)，監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要是水土流失量的變化、水土保持防治措施的到位情況及防治效果等。

［1］李智廣.開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2008：24-25.

［2］趙永軍.開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案編制技術(shù)［M］.北京：中國(guó)大地出版社，2007：192-201.