楊靖文

（甘肅省水土保持科學(xué)研究所，730030，蘭州）

生產(chǎn)建設(shè)項目在前期可研階段的水土保持方案編制以及施工階段水土流失防治工作中，均需確定水土流失重點區(qū)域，以確保水土流失防治工作有的放矢。目前通常采用生產(chǎn)建設(shè)項目各水土流失分區(qū) （或侵蝕單元）在施工期和自然恢復(fù)期造成的土壤侵蝕量及新增土壤侵蝕量占土壤侵蝕總量及新增土壤侵蝕總量的比例來確定，這種方法主要反映了土壤侵蝕量絕對量的大小，在一定程度上反映了生產(chǎn)建設(shè)項目擾動后的水土流失情況。但在相對程度上，尤其是對擾動強度反映不足，不能完全真實地反映擾動變化情況。本文以蘭渝鐵路甘肅段工程水土流失監(jiān)測為例，采用擾動指數(shù)確定水土流失重點區(qū)域。

一、蘭渝鐵路甘肅段工程及施工擾動概況

蘭渝鐵路在甘肅境內(nèi)長436 km，跨越黃河、長江兩大流域，穿越黃土丘陵區(qū)和西秦嶺土石山區(qū)兩大地貌類型區(qū)，連接蘭州、定西、隴南三市十縣區(qū)。截至2014年年底，施工擾動面積 2 322.87 hm2（見表 1）。

工程施工中，由于局部改線及可研設(shè)計深度影響，《新建鐵路蘭州至重慶線水土保持方案報告書》（以下簡稱蘭渝鐵路水保方案）對長隧道施工斜井估算不足，原確定的棄渣場位置、棄渣量有一定變化，取土場有較大變化。同時，工程前期以隧道施工為主，2010年后才逐漸開工建設(shè)路基、站場工程，導(dǎo)致蘭渝鐵路水保方案擬定的土石方調(diào)配計劃部分不能實現(xiàn)，造成取、棄土量的增加和取、棄土場的增加 （其對比情況見表2），原設(shè)計的水土流失防治措施體系和監(jiān)測方案不能完全滿足水土流失防治工作需要。

二、施工擾動特點

路基施工為全面開挖、碾壓擾動。在基礎(chǔ)施工期間擾動面全部裸露，基礎(chǔ)完工后通過修筑防護(hù)設(shè)施、整治邊坡以及鋪道碴、鋪軌，僅剩路肩及部分邊坡裸露。經(jīng)調(diào)查，最終裸露面45%左右。

站場施工同樣為全面開挖、碾壓擾動。在基礎(chǔ)施工期間擾動面全部裸露，基礎(chǔ)完工后通過修筑防護(hù)設(shè)施、站場各類設(shè)施以及鋪道碴、鋪軌、綠化，地面基本全部硬化、鋪砌磚塊、覆蓋道碴。經(jīng)調(diào)查，最終裸露面僅有2%左右。

橋梁工程施工為樁基開挖、場地占壓擾動。由于工程橋梁跨越的河、溝除了黃河、洮河、白龍江等大江大河外，其余均水量較小、河床較窄，或者是季節(jié)性河流、干溝，橋梁施工時除樁基范圍開挖擾動，整個橋梁地面范圍都因車輛走動、橋梁材料堆放等原因事實上被占壓擾動。施工期間擾動面全部裸露，橋梁建成后除樁基占地外，其余擾動面仍然裸露。經(jīng)調(diào)查，最終裸露面達(dá)98%左右。

隧道、斜井施工主要是洞口工作面開挖平整及洞渣運輸擾動。洞口工作面與隧道施工場地形成一個整體隧道施工生產(chǎn)區(qū)，無須單獨劃分隧道占地面積。隧道洞口工作面形成期間擾動面全部裸露，工作面形成后由于建設(shè)隧道施工安全、檢查、保衛(wèi)、車輛停放場地等，部分區(qū)域硬化處理或被各類構(gòu)建筑物遮蓋。隧道主體工程完工后，隨著各類臨建物被拆除，洞口施工工作面重新全部裸露。

棄土（渣）場為棄渣堆放造成的擾動，包括棄土（石、渣）在渣場內(nèi)的倒運、堆放、碾壓。經(jīng)調(diào)查，棄土（石、渣）開始時擾動面全裸露，隨著擋渣墻、截排水溝的建成，除了已做他途的渣場外，最終裸露面為95%左右。

取土場為取土活動造成的擾動，包括取土場內(nèi)開挖、裝運等。經(jīng)調(diào)查，除了已做他途的取土場外，最終裸露面基本為100%。

施工便道主要為道路修整平整、車輛行駛造成的擾動。蘭渝鐵路甘肅段工程沿線交通運輸條件較差，路基、隧道、橋梁等工程施工多處需要新修便道或修整原有鄉(xiāng)村道路與既有公路相接，以滿足施工要求。施工便道一般為土路面，修整過程中不可避免地擾動、破壞原地表形態(tài)，并且路基挖高填低過程中有土石方的倒運、平整碾壓等，車輛行駛中還有撒落的土石方、碾壓揚塵等。經(jīng)調(diào)查，從開始修整、使用到施工結(jié)束全過程擾動范圍均全裸露。

施工場地主要是施工前場地平整及施工過程中材料、設(shè)備堆放及各類加工活動、車輛行駛等造成的擾動。施工場地包括各作業(yè)點的各類材料堆放場、攪拌站、鋼筋加工場、模具加工場、各類機械停放場地、施工車輛機具維修場地、各類庫房等生產(chǎn)臨時占地及施工人員辦公、生活場所臨時占地。施工場地隨施工標(biāo)段及施工需要設(shè)置，一般每個標(biāo)段、每個施工隊伍都會設(shè)置各自施工場地，每個隧道、斜井、大中型橋梁、路基施工點也會設(shè)置施工場地。因此，線性工程施工場地的施工擾動在工程前期可研階段水土保持方案編制中是最難估算的。施工場地需要在施工前搭建完成。經(jīng)調(diào)查，施工場地建設(shè)開始時全部裸露，建成后部分區(qū)域硬化處理或被各類構(gòu)建筑物遮蓋，此期間裸露面為35%左右。主體工程完工后，隨著各類臨建物被拆除，除了用做他途，施工場地將重新全部裸露。

表1 蘭渝鐵路甘肅段工程分區(qū)擾動面積

表2 蘭渝鐵路甘肅段工程可研階段水土保持方案設(shè)計擾動與施工實際擾動情況對比

表3 工程擾動指數(shù)計算結(jié)果

三、水土流失重點區(qū)域

水土流失重點區(qū)域，是指與背景侵蝕量對比，因施工活動造成的土壤侵蝕量明顯增大、水土流失潛在危害顯著的區(qū)域。表現(xiàn)為4個方面：①擾動后侵蝕情況，采用擾動后土壤侵蝕變化比例表示；②擾動持續(xù)性，采用擾動時間比例表示；③擾動造成土壤侵蝕的區(qū)域，采用擾動后土壤侵蝕面積比例表示；④水土流失潛在危害。

以上前3項為生產(chǎn)建設(shè)項目施工擾動強度，采用擾動指數(shù)表示。在假定棄土（石、渣）場均安全、穩(wěn)定的前提下，則施工擾動強度能夠完全反映出水土流失重點區(qū)域。

式中，i為擾動指數(shù)；Mi為擾動后土壤侵蝕變化比例，Mi＝（M－M0）/M；M 為擾動后土壤侵蝕模數(shù)，t/（a·km2）；M0為侵蝕模數(shù)背景值，t/（a·km2）；Ti為擾動時間比例，Ti＝t/T；t為擾動時間，a；T為施工總工期，a，為9年；Si為擾動后土壤侵蝕面積比例，逐年計算，加權(quán)平均，Si＝s/S；s 為擾動后土壤侵蝕面積，以裸露面積計算，hm2；S為施工擾動總面積，hm2。

按照以上方法對蘭渝鐵路甘肅段施工擾動情況計算，結(jié)果見表3。由于各種原因，各水土流失分區(qū)（或擾動單元）施工擾動強度均不相同，超過平均施工擾動強度的區(qū)域就是要重點防治的區(qū)域，即水土流失重點區(qū)域。計算結(jié)果顯示，擾動指數(shù)從大到小排序依次為：棄土（渣）場、施工便道、橋梁、取土場、站場、路基、施工場地，其中棄土（渣）場、施工便道、橋梁擾動指數(shù)值均超過了平均值，說明棄土（渣）場、施工便道、橋梁為水土流失重點區(qū)域。蘭渝鐵路甘肅段工程西秦嶺土石山區(qū)擾動指數(shù)值大于黃土丘陵區(qū)擾動指數(shù)值，說明施工造成的擾動強度西秦嶺土石山區(qū)要大于黃土丘陵區(qū)。蘭渝鐵路甘肅段工程水土流失監(jiān)測結(jié)果顯示，棄土（渣）場是造成水土流失最為嚴(yán)重的區(qū)域，施工便道和橋梁造成的水土流失影響及危害也明顯高于站場、路基和施工場地；取土場在取土期間造成的水土流失比較嚴(yán)重，但因取土?xí)r間相對較短，從整個總工期來看影響一般。綜上可知，分析結(jié)果與工程建設(shè)過程中造成的水土流失影響基本一致，說明采用擾動指數(shù)確定水土流失重點區(qū)域的方法可行。

四、結(jié) 論

擾動指數(shù)綜合反映了生產(chǎn)建設(shè)項目施工擾動后造成的土壤侵蝕變化、擾動時長、擾動造成的土壤侵蝕范圍，避免了單一因素決定判斷結(jié)果的情況。蘭渝鐵路建設(shè)過程中，在假定棄土（石、渣）場均安全、穩(wěn)定的前提下，利用擾動指數(shù)確定了棄土（渣）場、施工便道、橋梁為水土流失重點區(qū)域，西秦嶺土石山區(qū)施工造成的擾動強度和土壤侵蝕程度大于黃土丘陵區(qū)。該方法結(jié)果比較客觀，不僅適用于生產(chǎn)建設(shè)項目施工期水土保持工作，也適用于項目前期可研階段的水土保持方案編制工作。 ■

[1]甘肅省水土保持科學(xué)研究所.蘭渝鐵路甘肅段工程2009—2014年水土保持監(jiān)測總結(jié)報告[R].2014.

[2]中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.新建鐵路蘭州至重慶線水土保持方案報告書[R].2008.

[3]姜德文.開發(fā)建設(shè)項目水土流失影響度評價方法研究[J].中國水土保持科學(xué)，2007(2).