李文軍

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

2013年8月，山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃布局調(diào)整為“三縱十二橫十二環(huán)”，總里程將達(dá)到7 258 km，截至2012年底，全省高速公路已建成5 011 km，完成規(guī)劃的80%，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了必要的基礎(chǔ)保障。然而，高速公路具有路線(xiàn)長(zhǎng)、影響面廣、建設(shè)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，在其建設(shè)過(guò)程中，因路基、橋梁、隧道及取、棄土等施工活動(dòng)擾動(dòng)原地貌，破壞地表植被覆蓋，形成裸露土壤面而造成水土資源和土地生產(chǎn)力破壞和損失[1-3]。如何通過(guò)科學(xué)合理的水土保持防護(hù)措施減少這種人為的水土流失，保護(hù)脆弱的生態(tài)環(huán)境就顯得十分重要。

1 研究區(qū)域概況

1.1 自然概況

山西省地處我國(guó)華北平原西部，東以太行山與河北省為鄰，西、南隔黃河與陜西省、河南省相望，北以外長(zhǎng)城為界與內(nèi)蒙古自治區(qū)毗連，地理坐標(biāo)為北緯34°36′—40°44′，東經(jīng) 110°15′—114°32′。省內(nèi)地形較為復(fù)雜，地勢(shì)東北高西南低，有山地、丘陵、階地、平原等多種地貌類(lèi)型。山西省屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫3.7～13.8℃，無(wú)霜期120～220 d，年平均降水量 400～650 mm，降水年內(nèi)分配極不均勻，基本集中于6—8月，全年總蒸發(fā)量為1 500～2 300 mm之間，年均風(fēng)速1.4～4.5 m/s；土壤類(lèi)型呈地帶性分布，以褐土、栗鈣土和草甸土為主；植被分布由東南向西北主要有暖溫帶夏綠闊綠林和溫帶草原兩個(gè)植被帶，森林覆蓋率18.03%。

1.2 水土流失現(xiàn)狀

山西省位于黃土高原東部，水土流失類(lèi)型以水力侵蝕為主，全省可劃分為黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土殘塬溝壑區(qū)、黃土丘陵緩坡風(fēng)沙區(qū)、土石山區(qū)、黃土丘陵階地區(qū)、沖積平原區(qū)等6個(gè)侵蝕類(lèi)型區(qū)[4]，水土流失總面積達(dá)10.8萬(wàn)km2，占總土地面積的69%，溝壑密度 4～5 km/km2，每年流失泥沙 8 000～12 000 t/km2[5]。根據(jù)水利部辦公廳關(guān)于印發(fā)《全國(guó)水土保持規(guī)劃國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)復(fù)核劃分成果》的通知，全省主要分布有永定河上游國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)、太行山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)、黃河多沙粗沙國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)和伏牛山中條山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。

2 山西省高速公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)

2.1 水土流失呈線(xiàn)狀分布，土壤侵蝕量大

高速公路建設(shè)項(xiàng)目屬線(xiàn)性工程，具有路線(xiàn)長(zhǎng)、跨越地形地貌類(lèi)型區(qū)多、主體工程土石方挖填量大和擾動(dòng)地表強(qiáng)烈等特點(diǎn)，易形成線(xiàn)狀大面積水土流失分布。此外，受山西省山區(qū)、丘陵地貌影響，高速公路建設(shè)項(xiàng)目沿線(xiàn)原地貌土壤侵蝕模數(shù)平均為3 000～5 000 t/（km2·a），在路基、橋梁、立交和隧道等主體工程建設(shè)的劇烈擾動(dòng)下，地表植被受到嚴(yán)重破壞，加之區(qū)域濕陷性黃土抗蝕性差，施工期土壤侵蝕模數(shù)通常為原地貌土壤侵蝕模數(shù)的3～5倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于黃土高原地區(qū)允許土壤侵蝕模數(shù)1 000 t/（km2·a），因此，高速公路建設(shè)項(xiàng)目人為地加劇了區(qū)域水土流失，造成大量新增土壤侵蝕量。

2.2 高填深挖多，取土、棄渣量大，易產(chǎn)生水土流失

山西省地形地貌中山地丘陵多平原少，山地、丘陵和平原面積分別占總土地面積的40%、40.3%和19.7%，因此，大部分高速公路建設(shè)項(xiàng)目路線(xiàn)位于山區(qū)或丘陵區(qū)，高填深挖路段多、橋隧比例大，受地形、運(yùn)輸條件、施工時(shí)序及施工標(biāo)段影響，土石方難以平衡，會(huì)產(chǎn)生大量取土或棄渣。高填深挖坡面遇強(qiáng)降雨沖刷會(huì)形成坡面水土流失甚至誘發(fā)垮塌、滑坡等水土流失災(zāi)害。取土將破壞原地表植被，使得土層全面裸露，土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，遇強(qiáng)降雨會(huì)導(dǎo)致大量水土流失。棄渣占?jí)旱乇?，堆棄松散，若不采取相?yīng)的攔擋、排水和植被覆蓋措施，遇強(qiáng)降雨會(huì)形成水土流失，甚至引發(fā)滑坡、泥石流等水土流失災(zāi)害。

2.3 侵蝕形式多樣，階段性特征明顯

山西省高速公路施工中受山地、丘陵地貌影響，不可避免地會(huì)出現(xiàn)很多高陡邊坡和松散堆土，在水力和重力等侵蝕外營(yíng)力作用下容易出現(xiàn)濺蝕、細(xì)溝侵蝕、淺溝侵蝕、坡面侵蝕、滑坡、塌陷等多種水土流失形式，甚至引發(fā)崩塌、泥石流等水土流失災(zāi)害。此外，高速公路建設(shè)可劃分為施工期和運(yùn)行期，水土流失也隨之具有明顯的階段性特征。在施工期，由于劇烈擾動(dòng)原地貌，破壞地表植被和土壤，加快了土壤侵蝕速率，區(qū)域水土流失強(qiáng)度顯著提高，而進(jìn)入運(yùn)行期，排水溝、邊溝、漿砌石護(hù)坡、擋土墻以及路面硬化、中央分隔帶和道路兩側(cè)綠化等工程、植被措施實(shí)施以后，減少了裸露地表，土壤侵蝕速率逐漸接近或恢復(fù)為原地貌土壤侵蝕速率。

3 山西省高速公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治措施

針對(duì)山西省高速公路建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生的水土流失，結(jié)合開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)，本文將進(jìn)行防治分區(qū)劃分，并提出水土流失防治措施體系。

3.1 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)（GB 50434—2008），公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)路線(xiàn)所在水土流失防治區(qū)劃分和區(qū)域水土保持生態(tài)功能重要性進(jìn)行分段確定。一般可劃分為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，各標(biāo)準(zhǔn)擾動(dòng)土地整治率、水土流失總治理度、土壤流失控制比、攔渣率、林草植被恢復(fù)率和林草覆蓋率等六項(xiàng)防治目標(biāo)必須達(dá)到表1的規(guī)定。

表1 水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)

3.2 水土流失防治分區(qū)

根據(jù)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范（GB 50433—2008），結(jié)合山西省區(qū)域特點(diǎn)，高速公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治分區(qū)可按項(xiàng)目組成劃分為主體工程防治區(qū)和臨時(shí)工程防治區(qū)2個(gè)一級(jí)分區(qū)；按照施工工藝和工程特點(diǎn)可將主體工程防治區(qū)劃分為路基工程防治區(qū)、橋梁工程防治區(qū)、交叉工程防治區(qū)、隧道工程防治區(qū)和附屬設(shè)施防治區(qū)等5個(gè)二級(jí)分區(qū)；臨時(shí)工程防治區(qū)可劃分為施工生產(chǎn)生活區(qū)防治區(qū)、施工便道防治區(qū)、取土場(chǎng)防治區(qū)、棄渣場(chǎng)防治區(qū)、臨時(shí)供電及通信線(xiàn)路防治區(qū)等5個(gè)二級(jí)分區(qū)；按路線(xiàn)途經(jīng)地形地貌路基工程可劃分為山地區(qū)路基工程防治區(qū)、丘陵區(qū)路基工程防治區(qū)和平原區(qū)路基工程防治區(qū)等3個(gè)三級(jí)分區(qū)（表2）。

表2 高速公路水土流失防治分區(qū)表

3.3 水土流失防治措施總體布局

根據(jù)山西省高速公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治分區(qū)結(jié)果，結(jié)合不同分區(qū)水土流失特點(diǎn)，選擇適宜的水土流失防治措施，在主體設(shè)計(jì)已有的具有水土保持功能措施基礎(chǔ)上，進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)，可形成科學(xué)有效的水土流失防治綜合措施體系（圖1）。

圖1 高速公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治措施體系框圖

4 結(jié)語(yǔ)

山西省正處于轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，加快交通設(shè)施建設(shè)是其快速發(fā)展的重要保障。高速公路作為重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，它的建設(shè)對(duì)于加強(qiáng)區(qū)域客貨運(yùn)輸能力，擴(kuò)大區(qū)域溝通與交流范圍，加快區(qū)域發(fā)展速度有著極為重要的作用。但是，山西省地處生態(tài)—環(huán)境—資源矛盾問(wèn)題突出的黃土高原地區(qū)，高速公路的建設(shè)在為區(qū)域發(fā)展帶來(lái)巨大社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也給沿線(xiàn)的生態(tài)環(huán)境造成了許多負(fù)面影響，水土流失問(wèn)題尤為嚴(yán)重[6]。因此，開(kāi)展高速公路建設(shè)水土流失治理相關(guān)研究，正確、合理布設(shè)水土流失防治措施，發(fā)揮水土流失防治效應(yīng)，對(duì)于預(yù)防和治理水土流失，合理利用水土資源，保護(hù)高速公路沿線(xiàn)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。