牛文鵬，高 俊，郝名利，楊 敏，吳 丹

(珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院，廣東 廣州 510000)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，水土流失現(xiàn)象的主要誘因已是人為因素[1]，防治開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目導(dǎo)致的水土流失是區(qū)域水土保持的關(guān)鍵?，F(xiàn)狀開(kāi)工段均存在不同程度的水土流失隱患，水土流失面積主要存在于場(chǎng)地內(nèi)裸露地表、還未綠化的裸露邊坡、臨時(shí)堆土等區(qū)域，工程擾動(dòng)地表面積330.88 hm2，損毀植被面積 238.43 hm2。工程建設(shè)期會(huì)破壞原有的生態(tài)體系，植被覆蓋率降低，嚴(yán)重加大了水土流失發(fā)生的概率。

現(xiàn)有關(guān)于城際軌道交通水土流失研究主要集中在水土流失成因及危害[1-2]、試驗(yàn)分析及機(jī)理研究[3-4]、防治與保持措施體系配置[5-6]、水土流失預(yù)測(cè)[7-8]及水土保持監(jiān)測(cè)[9]等方面，本文以廣佛環(huán)線佛山西站至廣州北站段預(yù)計(jì)造成水土流失破壞為研究背景，首先分析項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的相似性和差異性，綜合考慮關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性，并按照綜合防治原則，利用工程、植物和監(jiān)測(cè)相結(jié)合的防治措施，以期使因工程建設(shè)引起的水土流失降到最低程度，達(dá)到保水固土的目的。

1 工程概況

1.1 工程建設(shè)區(qū)水土流失現(xiàn)狀

建設(shè)區(qū)位于佛山市東北部、廣州市西北部，線路長(zhǎng)度47.008 km，新建正線總長(zhǎng)44.606 km，其中路基長(zhǎng)度1.125 km，橋梁長(zhǎng)度33.306 km/9座(不含站橋)，隧道長(zhǎng)9 696.9 m/2座，共新建車(chē)站7座，并新建和桂工區(qū)1處，城際鐵路職業(yè)訓(xùn)練段1處。

項(xiàng)目區(qū)水土流失面積主要存在于場(chǎng)地內(nèi)施工過(guò)程中裸露地表、裸露邊坡、臨時(shí)堆土等區(qū)域。項(xiàng)目土石方總量為629.85萬(wàn) m3，其中挖方總量443.75萬(wàn) m3，填方總量186.1萬(wàn) m3，借方總量72.49萬(wàn) m3；棄方總量330.14萬(wàn) m3。累計(jì)損毀植被統(tǒng)計(jì)和施工期土壤侵蝕模數(shù)見(jiàn)表1和表2，均大于本地區(qū)容許土壤流失量為 500t/(km2·a)。

建設(shè)工程區(qū)域水土保持生態(tài)敏感區(qū)共2處，分別為橫過(guò)坑水庫(kù)和花都區(qū)白坭河炭步段飲用水水源地保護(hù)區(qū)。工程對(duì)水庫(kù)設(shè)置了草袋圍堰、混凝土護(hù)坡、擴(kuò)容等防護(hù)措施；花都區(qū)白坭河炭步段飲用水水源地保護(hù)區(qū)，雨季多采用覆蓋等措施，減少水土流失。

表1 損毀植被統(tǒng)計(jì)表 hm2

表2 土壤侵蝕模數(shù)統(tǒng)計(jì)表 t/km2·a

1.2 水土流失危害分析

本項(xiàng)目線路所經(jīng)區(qū)域地形較為復(fù)雜，占地面積大，開(kāi)挖土石方量大，施工時(shí)間長(zhǎng)，施工工藝比較復(fù)雜，對(duì)地表擾動(dòng)破壞的程度也相應(yīng)較大。建設(shè)項(xiàng)目導(dǎo)致的水土流失會(huì)影響項(xiàng)目的安全運(yùn)行以及整個(gè)項(xiàng)目的景觀生態(tài)格局將會(huì)成一定程度的影響。具體表現(xiàn)在：

(1)影響沿線河流水質(zhì)。項(xiàng)目起點(diǎn)處以路基形式穿越橫過(guò)坑水庫(kù)，項(xiàng)目沿線跨越西南涌、五和涌等河流，若不注重水土保持工作，可能引起河水渾濁，造成水土流失不良影響。且在施工期間，將直接影響飲用水水源的水質(zhì)。

(2)影響城市景觀環(huán)境。帶土車(chē)輛駛?cè)朐斐涩F(xiàn)有路面有松散土方，平時(shí)影響路面景觀，降雨時(shí)造成周邊道路泥濘，嚴(yán)重時(shí)，甚至可能會(huì)堵塞道路市政管網(wǎng)。

(3)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。項(xiàng)目沿線分布有大量農(nóng)田，施工過(guò)程中若不注重水土保持工作，可能會(huì)導(dǎo)致泥沙進(jìn)入甚至淹沒(méi)農(nóng)田，影響附近村民的正常生產(chǎn)，引發(fā)糾紛事件，影響工程建設(shè)進(jìn)度。

表3 水土流失預(yù)測(cè)時(shí)段劃分表

2 水土流失分析與預(yù)測(cè)

確保項(xiàng)目建設(shè)安全生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)需要及時(shí)對(duì)工程建設(shè)過(guò)程中的水土流失情況進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

2.1 預(yù)測(cè)單元及預(yù)測(cè)時(shí)段

通過(guò)收集項(xiàng)目區(qū)同期降雨量、地表徑流系數(shù)、擾動(dòng)地表類(lèi)型面積以及參考附近同類(lèi)建設(shè)項(xiàng)目地表徑流泥沙含量(懸移質(zhì))的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的土壤平均侵蝕強(qiáng)度及土壤流失量。

根據(jù)以上分析，本項(xiàng)目土壤流失量按主體工程區(qū)、施工營(yíng)地區(qū)、施工便道區(qū)等預(yù)測(cè)單元進(jìn)行測(cè)算。

水土流失主要集中在施工場(chǎng)地平整、土方開(kāi)挖回填的過(guò)程中。因此本方案將施工準(zhǔn)備期納入到施工期。按《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，自然恢復(fù)期取2.0 a，詳見(jiàn)表3。

2.2 土壤流失預(yù)測(cè)

項(xiàng)目區(qū)屬于以水力侵蝕為主的南方紅壤丘陵區(qū)，本地區(qū)容許土壤流失量為500 t/km2·a。通過(guò)對(duì)在建項(xiàng)目實(shí)地調(diào)查或觀測(cè)，采用以下公式計(jì)算土壤流失量：

工程具有多樣和獨(dú)特的性質(zhì)，因此在面對(duì)不同工程概況的時(shí)，往往會(huì)采取相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)方法。本工程土壤流失總量和新增土壤流失量預(yù)測(cè)計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

式中：W為土壤流失量，t；ΔW為新增土壤流失量，t；j為預(yù)測(cè)時(shí)段，j=1，2，即指施工期(含施工準(zhǔn)備期)和自然恢復(fù)期兩個(gè)時(shí)段；i為預(yù)測(cè)單元，i=1，2，3，…，n-1，n；Fji為第j預(yù)測(cè)時(shí)段，第i預(yù)測(cè)單元的面積(km2)；Mji為第j預(yù)測(cè)時(shí)段，第i預(yù)測(cè)單元的土壤侵蝕模數(shù)[t/km2·a]；ΔMji為第j預(yù)測(cè)時(shí)段，第i預(yù)測(cè)單元的新增土壤侵蝕模數(shù)[t/km2·a]；Tji為第j預(yù)測(cè)時(shí)段，第i預(yù)測(cè)單元的預(yù)測(cè)時(shí)段長(zhǎng)(a)。

經(jīng)預(yù)測(cè)，項(xiàng)目建設(shè)在預(yù)測(cè)時(shí)段內(nèi)可能產(chǎn)生的土壤流失總量31 428 t，其中施工期29 507 t，自然恢復(fù)期1 921 t。項(xiàng)目建設(shè)新增土壤流失量28 401 t，約占土壤流失總量的90%。因此施工期是產(chǎn)生水土流失的主要時(shí)段。

通過(guò)預(yù)測(cè)成果，新增土壤流失量為22 159 t，約占新增土壤流失總量的78%，因此橋涵工程區(qū)、站場(chǎng)工程區(qū)是本工程的水土流失防治重點(diǎn)，若不加防治或防治不當(dāng)，將產(chǎn)生較大的水土流失。

3 水土保持措施

3.1 防治區(qū)劃分

根據(jù)防治分區(qū)的劃分原則，結(jié)合本工程的特點(diǎn)，將項(xiàng)目建設(shè)區(qū)劃分為路基工程區(qū)、橋涵工程區(qū)等8個(gè)一級(jí)防治分區(qū)。

3.2 水土流失防治措施體系

本工程水土流失防治措施將以工程措施、植物措施與臨時(shí)防護(hù)措施相結(jié)合的方式(見(jiàn)圖1)：

圖1 水土流失防治措施體系框圖

3.3 水土保持典型措施

本項(xiàng)目各項(xiàng)措施主要目的是保障工程正常運(yùn)行和確保部分措施具有水土保持功能。主要包括削坡開(kāi)級(jí)、栽植灌木等綜合護(hù)坡形式，截水溝、施工彩條布覆蓋措施，詳見(jiàn)表4。工程典型水土保持措施主要包括：

表4 對(duì)主體工程設(shè)計(jì)中具有水保功能的措施

3.3.1 臨時(shí)排水溝

本項(xiàng)目區(qū)外匯水面積較大，但單個(gè)匯水區(qū)均有多個(gè)排水出口，方案根據(jù)主體工程設(shè)計(jì)的排水溝尺寸，在區(qū)內(nèi)布設(shè)臨時(shí)排水溝，各獨(dú)立匯水分區(qū)設(shè)置有多種類(lèi)型的臨時(shí)排水溝，臨時(shí)排水溝尺寸可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

(1)臨時(shí)排水溝：矩形，底寬0.4 m，深0.4 m，采用24 cm磚襯砌，并采用2 cm厚M10水泥砂漿抹面，以防止水流對(duì)排水溝的沖刷，排水溝出口與自然排水溝或臨時(shí)排水溝連接。沿排水溝每20 m設(shè)置集水井。

(2)沉沙池：矩形，沉沙池規(guī)格設(shè)置長(zhǎng)4.0 m，寬1.5 m，深1.5 m，池壁和池底采用砌磚，厚度24 cm。施工結(jié)束后，填平沉沙池，按照設(shè)計(jì)進(jìn)行場(chǎng)地恢復(fù)。

3.3.2 臨時(shí)攔擋典型布設(shè)

在施工過(guò)程中，為防止發(fā)生水土流失，對(duì)臨時(shí)堆土的邊坡坡腳處設(shè)置土袋擋墻，就地利用開(kāi)挖土方裝袋、封包、堆筑，底寬1.05 m，高0.6 m，頂寬0.35 m。袋裝土來(lái)自工程開(kāi)挖土方，施工結(jié)束后拆除就地回填。

3.3.3 臨時(shí)覆蓋布設(shè)

工程施工期間產(chǎn)生的土質(zhì)坡面及裸露地表在大風(fēng)、降雨天氣采取彩條布覆蓋措施，防止降雨對(duì)土質(zhì)坡面的沖刷。

3.3.4 擋水埂

為了使路基地表徑流能夠集中到坡面截排水溝，在路基與邊坡交接處設(shè)置一道土質(zhì)擋水梗擋水。擋水梗就地采用筑路土方填筑，每隔 200 m 預(yù)留缺口與坡面急流槽連接。擋水梗斷面為梯形，頂寬20 cm，底寬40 cm，高20 cm。

3.3.5 表土剝離

項(xiàng)目占地為耕地、園地的，表層土所含表土的腐質(zhì)較高，耕地土壤肥力較高，都是比較寶貴的土壤資源，需進(jìn)行表土剝離保留，用于后期綠化覆土。為增加土壤墑值，項(xiàng)目回填時(shí)采用開(kāi)工前剝離的表土。

3.3.6 植物措施布設(shè)

本項(xiàng)目所在地土壤具有保水保肥力差，耕性較差等特點(diǎn)。因此，在布設(shè)植物措施時(shí)，應(yīng)選擇耐瘠薄耐干旱、固土能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)的植物。

按照“適地適樹(shù)、適地適草”的原則，施工時(shí)因地制宜擇優(yōu)選種，草籽撒播量為60 kg/hm2。覆土厚度一般為0.5～1.0 cm草籽撒播一般在雨季或墑情較好時(shí)。

3.4 水土保持監(jiān)測(cè)

水土保持監(jiān)測(cè)是重點(diǎn)關(guān)注影響因子、擾動(dòng)范圍及其動(dòng)態(tài)變化，通過(guò)在水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)設(shè)立典型觀測(cè)點(diǎn)，準(zhǔn)及時(shí)地掌握握現(xiàn)場(chǎng)變化情況，并提出合理措施和建議。

水土保持監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要包括各階段擾動(dòng)土地情況，水土流失狀況、水土流失防治成效、水土流失危害等。本方案初步布設(shè)20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體布設(shè)見(jiàn)表5。

表5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置情況表

4 水土防治效益分析

本項(xiàng)目占地面積183.70 hm2，擾動(dòng)地表面積182 hm2。通過(guò)實(shí)施上述方案，至方案設(shè)計(jì)水平年，預(yù)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)：

(1)水土流失治理度：土地硬化和水面面積83.09 hm2，水土流失面積為98.91 hm2，各項(xiàng)水土保持措施治理達(dá)標(biāo)面積為98.91 hm2。其中工程措施2.83 hm2，植物措施面積96.08 hm2，水土流失總治理度達(dá)100%。

(2)土壤流失控制比：采取工程和植物措施后，土壤流失控制比達(dá)到1.0，滿足方案既定的防治目標(biāo)值。

(3)渣土防護(hù)率：工程的永久棄渣已承諾全部排至城市余泥受納場(chǎng)，臨時(shí)棄渣全部堆存至臨時(shí)堆土場(chǎng)并實(shí)施防護(hù)措施，考慮到棄渣在運(yùn)輸過(guò)程的中和自然恢復(fù)期的土壤流失量，至施工結(jié)束工程的渣土防護(hù)率基本可以達(dá)到99%。

(4)表土保護(hù)率：項(xiàng)目區(qū)內(nèi)原地貌可剝離表土面積為48.38 hm2，共剝離表19.23萬(wàn) m3，表土剝離面積約為48.38 hm2。實(shí)際表土保護(hù)率為100%。

(5)林草植被恢復(fù)率：可恢復(fù)綠化面積為96.08 hm2，恢復(fù)面積合計(jì)96.08 hm2，空閑、裸露地植被恢復(fù)率達(dá)100%

(6)林草覆蓋率：本項(xiàng)目占地面積183.70 hm2，林草植被恢復(fù)面積96.08 hm2，林草覆蓋率達(dá)52.30%。

通過(guò)以上的定量分析，本方案實(shí)施后，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)水土保持基礎(chǔ)效益可達(dá)到規(guī)范要求，均可達(dá)到方案確定的防治目標(biāo)值。具體見(jiàn)表6。

表6 防治效果預(yù)測(cè)表

5 結(jié)語(yǔ)

(1)本文從水土流失分析與預(yù)測(cè)、水土保持措施體系以及水土防治效益評(píng)價(jià)多方面進(jìn)行分析論證，結(jié)果顯示：本項(xiàng)目施工期和自然恢復(fù)期在不采取水土保持措施的條件下，可能造成的土壤流失總量為31 428 t，新增土壤流失量28 401 t；通過(guò)分析項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的相似性和差異性，共劃分了2級(jí)水土流失防治分區(qū)，并采用工程、綠化、監(jiān)測(cè)等措施的綜合防治方案；通過(guò)定量分析，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)各項(xiàng)防治指標(biāo)均可達(dá)到或超過(guò)方案確定的目標(biāo)值。

(2)本文重點(diǎn)項(xiàng)目施工期和植被恢復(fù)期水土流失預(yù)測(cè)與水土保持措施體系，工程實(shí)施后具有顯著的生態(tài)效益。本文僅是簡(jiǎn)單定量分析，今后將加強(qiáng)對(duì)水土保持效益科學(xué)評(píng)價(jià)體系的研究。