譚婕婕，魏 煒，羅安仲

（廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530023）

0 引言

隨著國家經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，公路等基礎(chǔ)設(shè)施項目也日益增多，各建設(shè)項目因在施工過程中會造成土層的擾動，往往會帶來大量的水土流失，若采取措施不當(dāng)，就會造成嚴(yán)重的生態(tài)破壞。因此，生產(chǎn)建設(shè)項目在前期可研階段需編制水土保持方案，確定水土流失量，以便采取有效的防治措施。本文利用土壤侵蝕模數(shù)法建立數(shù)學(xué)模型，對公路建設(shè)項目水土流失預(yù)測進行實證研究，為水土保持工作者提供參考。

1 土壤侵蝕模數(shù)法

土壤侵蝕模數(shù)，是指單位時段內(nèi)（年）單位水平投影面積（km2）上的土壤侵蝕總量（t）。土壤侵蝕模數(shù)法對工程建設(shè)所造成水土流失量采用以下公式預(yù)測：

式中：W ——土壤流失量，t；

ΔW ——新增土壤流失量，t；

Fji——某時段某單元的預(yù)測面積，km2；

Mji——某時段某單元的土壤侵蝕模數(shù)，t／（km2·a）；

ΔMji——某時段某單元的新增土壤侵蝕模數(shù)，t／（km2·a）；

Tji——某時段某單元的預(yù)測時間，a；

i——預(yù)測單元，i＝1、2、3，……，n；

j——預(yù)測時段，j＝1、2，指施工期（含施工準(zhǔn)備期）和自然恢復(fù)期。

2 工程實例

2.1 工程概況

本項目位于北流市電子商務(wù)產(chǎn)業(yè)城周邊（玉容一級公路南側(cè)、北流市城區(qū)城南二路東側(cè)），屬新建建設(shè)類市政道路工程項目，共建設(shè)4條市政道路：會領(lǐng)東路、松源南路、叢荔北路和叢義路，分布如圖1所示。本項目占地面積16.61hm2（永久占地10.96hm2，臨時占地5.65hm2），4條市政道路寬15～30m的瀝青混凝土路面，道路設(shè)計線路全長3 107.674m，實施線路全長2 546.483m，配套建設(shè)給排水、燃?xì)狻⒕G化、照明、交通信號、電力電信工程等。本項目土石方開挖量9.99萬 m3（表土1.50萬m3，淤泥0.15萬m3，建筑垃圾0.01萬m3，普通土8.33萬m3），回填土石方量17.56萬 m3（表土1.50萬m3，淤泥0.15萬m3，建筑垃圾0.01萬m3，自身開挖普通土8.33萬m3，外購普通土7.57萬 m3），無永久棄方。

圖1 北流市電子商務(wù)產(chǎn)業(yè)城周邊市政道路分布圖

2.2 擾動地表面積預(yù)測

根據(jù)本工程有關(guān)設(shè)計資料，結(jié)合實地查勘，本工程建設(shè)擾動地表涉及道路工程區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、臨時堆土場區(qū)，總面積16.61hm2。本工程擾動地表面積詳見表1。

表1 工程擾動地表面積表（hm2）

2.3 損壞水土保持設(shè)施面積預(yù)測

根據(jù)《關(guān)于水土保持設(shè)施等若干問題解釋的通知》，通過實地調(diào)查并結(jié)合工程有關(guān)設(shè)計資料進行分析，本工程區(qū)域林草覆蓋率較高，植被生長情況良好，因此，本工程梯平地、林地、草地和水塘界定為損壞水土保持設(shè)施面積，面積共計13.52hm2，詳見表2。

表2 工程損壞水土保持設(shè)施統(tǒng)計表（hm2）

2.4 預(yù)測范圍和預(yù)測時段

本工程水土流失預(yù)測范圍包括道路工程區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、臨時堆土場區(qū)，總面積為16.61hm2，各預(yù)測單元面積詳見表3。

表3 水土流失面積預(yù)測表（hm2）

根據(jù)工程的性質(zhì)、特點以及工程建設(shè)對水土流失的影響程度，工程可能造成的新增水土流失主要集中在工程建設(shè)期。工程建設(shè)完成以后，由于采取了有效的水土保持措施，施工擾動造成水土流失的各種因素逐漸消失。

本工程水土流失預(yù)測時段分為施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期。施工準(zhǔn)備期和施工期具體預(yù)測時段主要根據(jù)主體設(shè)計各單元工程的施工進度來確定，并考慮施工建設(shè)對水土保持最不利的影響；施工時段超過雨季長度的按全年計算，未超過雨季長度的按所占比例計算。項目區(qū)雨季為4～9月。

根據(jù)施工組織進度計劃，本工程的施工準(zhǔn)備期與施工期在時間上有重合，為避免重復(fù)計算，在水土流失預(yù)測時，將施工準(zhǔn)備期并入施工期進行計算。

自然恢復(fù)期則根據(jù)項目區(qū)的自然條件而定，經(jīng)咨詢專家和當(dāng)?shù)厮帘３植块T，自然恢復(fù)期按1年考慮。各區(qū)預(yù)測時段見表4。

表4 各區(qū)水土流失預(yù)測時段劃分

2.5 預(yù)測參數(shù)確定及計算

2.5.1 土壤侵蝕模數(shù)背景值的確定

項目所在地屬桂東山地丘陵，是自治區(qū)級水土流失重點治理區(qū)。根據(jù)廣西第一次全國水利普查水力侵蝕強度分級面積統(tǒng)計，本工程區(qū)域水土流失以輕中度水力侵蝕為主，容許土壤流失量為500t／（km2·a）。本項目場地為低丘地貌，地面高程位于97.92～117.10m之間。

根據(jù)項目區(qū)地形地貌、土壤、植被分析得出各地類土壤侵蝕強度，然后與擾動面積加權(quán)平均計算得出各項目分區(qū)原地貌平均土壤侵蝕模數(shù)。

2.5.2 擾動后土壤侵蝕模數(shù)的確定

土壤侵蝕模數(shù)是基于項目區(qū)水土流失的現(xiàn)狀情況，綜合考慮工程建設(shè)中對土地的擾動情況和破壞程度，分析各施工區(qū)域的水土流失特點，在參考類比工程的水土保持監(jiān)測結(jié)果的基礎(chǔ)上分項進行確定。

本項目類比工程選擇防城港市江山至白龍二級公路，此工程于2006年7月開工，2007年8月由廣西壯族自治區(qū)交通勘察設(shè)計研究院在工程施工場地使用侵蝕溝樣法調(diào)查測得各工程規(guī)劃分區(qū)侵蝕模數(shù)。本工程與類比工程地形地貌均屬丘陵地貌區(qū)，土壤類型、質(zhì)地基本相同，可以作為本項目的類比工程。

本工程與防城港市江山至白龍公路自然條件類比詳見表5。

表5 本工程與防城港市江山至白龍公路自然條件類比表

通過類比分析，本工程和防城港市江山至白龍段在土壤、地形地貌、植被覆蓋率、水土流失狀況等方面相似。影響擾動后土壤侵蝕模數(shù)差異的因素主要有項目區(qū)降雨情況和工程開挖回填狀況等。在類比工程實測結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同分區(qū)的特點，對其進行修正后確定各分區(qū)擾動后的土壤侵蝕模數(shù)。詳見下頁表6。

工程建設(shè)造成水土流失量詳見下頁表7。

表6 本工程擾動后土壤侵蝕模數(shù)修正取值統(tǒng)計表［t／（km2·a）］

表7 工程建設(shè)造成水土流失量計算表

經(jīng)預(yù)測，在不采取治理措施情況下本項目建設(shè)將造成的水土流失量為2 615.34t，其中新增的水土流失量為2 417.94t。

2.6 預(yù)測結(jié)果綜合分析

2.6.1 不同時期水土流失分析

在工程建設(shè)施工過程中水土流失形式主要以水力侵蝕為主，主要發(fā)生在施工期（包括施工準(zhǔn)備期），水土 流 失 量 為2 567.14t，占 水 土 流 失 總 量 的98.16%，不同時期水土流失量比較圖見圖2；新增水土流 失 量 為2 400.48t，占 新 增 水 土 流 失 量 的99.28%。因此，施工期為工程水土流失重點階段，也是水土保持監(jiān)測的重點階段。

自然恢復(fù)期水土流失量占總流失量的1.84%，新增水土流失量占新增流失總量的0.72%。此期間施工已經(jīng)結(jié)束，道路工程區(qū)大部分地面已硬化，并采取了完善的排水系統(tǒng)及綠化措施；施工生產(chǎn)生活區(qū)和臨時堆土場采取了臨時攔擋及綠化措施，各區(qū)土壤侵蝕狀況已得到緩解，林草植被開始恢復(fù)。

圖2 不同時期水土流失量比較圖

2.6.2 不同區(qū)域水土流失分析

道路工程區(qū)擾動面積大，時間長，施工期間水土流失量占水土流失總量的91.15%，主要體現(xiàn)在道路開挖、填筑過程中造成的水土流失；施工生產(chǎn)生活區(qū)面積不大，建設(shè)時間短，施工期間水土流失量占水土流失總量的0.20%；臨時堆土場區(qū)面積不大，時間長，施工期間水土流失量占水土流失總量的8.65%；因此水土流失防治重點區(qū)域及水土保持監(jiān)測重點區(qū)域是道路工程區(qū)（如圖3所示）。

圖3 施工期各分區(qū)新增水土流失量對比圖

3 結(jié)語

建設(shè)項目水土流失量的計算是水土保持方案編制中的一個關(guān)鍵內(nèi)容，決定著水土保持采取的措施及投資費用，而公路建設(shè)項目由于其項目建設(shè)區(qū)為線性，水土流失的保護是一個難題。本文采用土壤侵蝕模數(shù)法對公路建設(shè)項目水土流失量進行預(yù)測和分析，為相關(guān)水保工作者提供參考模板，具有一定的應(yīng)用價值。