閆宇佳 李勝東 張琦堃 秦福生

（1．中山市水務(wù)局，廣東 中山 528400；2．長江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司，北京 100038；3．華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450046）

隨著全國城市發(fā)展腳步的逐步加快，國家不斷將城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移至地下，國務(wù)院常務(wù)會(huì)議也多次部署推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)[1]。國內(nèi)很多學(xué)者和研究人員對地下綜合管廊建設(shè)工程施工過程的問題進(jìn)行研究，利用計(jì)算模型分析管廊主體結(jié)構(gòu)技術(shù)也趨于成熟。地下綜合管廊建設(shè)工程在施工過程中會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)、毀壞植被，導(dǎo)致水土流失，同時(shí)由于工程的特殊性，水土流失在不同時(shí)段也呈面狀、線狀和點(diǎn)狀結(jié)合分布，增加了水土保持工作難度[2]。該文針對地下綜合管廊建設(shè)工程施工造成的水土流失現(xiàn)象，從工程水土保持措施總體布局方面，提出水土流失防治措施體系，為水土保持相關(guān)從業(yè)人員提供借鑒。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目主要由路基工程、隧道工程、橋梁工程、綠化工程、綜合管廊工程組成。擴(kuò)建路段5.21km，新建路段3.10km。路線共設(shè)2座橋梁，1號路立交隧道3處、主線隧道3處、被交路隧道1處、小車通道3處、人行及掉頭通道12處，綜合管廊8.3km，新建完全互通立交4座、部分互通立交6處、平面交叉10處和人行及小客車調(diào)頭交叉4處，景觀綠化22.14hm2。根據(jù)主體工程設(shè)計(jì)資料和項(xiàng)目區(qū)土地利用現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)，工程總占地162.68hm2，其中永久占地 102.44hm2，臨時(shí)占地60.24 hm2。占地類型為交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、住宅用地、草地、其他土地，統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 項(xiàng)目占地統(tǒng)計(jì)表（單位：hm2）

2 項(xiàng)目水土流失量預(yù)測

2.1 預(yù)測單元

水土流失預(yù)測范圍為項(xiàng)目建設(shè)區(qū)。該項(xiàng)目建設(shè)區(qū)地形地貌、氣象、土壤等自然條件相同，根據(jù)施工擾動(dòng)特點(diǎn)及施工階段劃分預(yù)測區(qū)域。施工期，路基工程區(qū)、隧道工程區(qū)、綜合管廊工程區(qū)、綜合管廊控制中線和棄渣場區(qū)為全面擾動(dòng)，預(yù)測范圍為擾動(dòng)地表范圍；橋梁工程區(qū)有一部分投影在河涌內(nèi)，預(yù)測范圍為扣除投影在河涌的部分；已建施工營區(qū)地表已硬化，水土流失較小，不納入施工期預(yù)測范圍，將待建的施工營區(qū)納入預(yù)測范圍。自然恢復(fù)期水土流失主要來自于綠化區(qū)域，見表2。該工程預(yù)測范圍內(nèi)各預(yù)測單元的預(yù)測時(shí)段見表3。

表2 各分區(qū)水土流失預(yù)測范圍（單位：hm2）

2.2 施工期及自然恢復(fù)期侵蝕模數(shù)確定

2.2.1 施工期土壤侵蝕模數(shù)值確定

該項(xiàng)目主要采用類比法確定項(xiàng)目施工期的土壤侵蝕模數(shù)，對已建的類比工程與該項(xiàng)目特性、施工工藝、地區(qū)氣候條件、地形地貌、土壤植被、水土保持狀況等進(jìn)行對比根據(jù)工程降雨侵蝕因子、地表組成物質(zhì)（土壤、植被等）、施工工藝等影響水土流失的因素的相似性，經(jīng)篩選采用由東莞市水利勘測設(shè)計(jì)院有限公司監(jiān)測的“紫洞西一路（堤江路～禪港西路）路基工程”作為類比工程，工程于2017年5月開工建設(shè)，2018年9月完工，總工期17個(gè)月。類比項(xiàng)目位于佛山市禪城區(qū)南莊鎮(zhèn)綠島湖智能產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，路線起于堤江路附近，終于禪港西路，全長0.583km。主要建設(shè)內(nèi)容包括新建道路0.583km，配套建設(shè)交通、管線、排水、給水和綠化等工程。施工期間及自然恢復(fù)期，監(jiān)測單位先后多次對該工程建設(shè)區(qū)采用調(diào)查監(jiān)測法、影像對比監(jiān)測法、巡查法等方法進(jìn)行水土保持監(jiān)測，2018年12月水土保持監(jiān)測工作結(jié)束，并編制完成了《紫洞西一路（堤江路～禪港西路）路基工程水土保持監(jiān)測總結(jié)報(bào)告》。類比工程施工期土壤侵蝕模數(shù)見表4。

2.2.2 自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)值確定

自然恢復(fù)期，由于施工活動(dòng)的結(jié)束，且主體工程采取了噴播植草護(hù)坡、骨架植草防護(hù)、沿線綠化和臨時(shí)占地植被恢復(fù)等水土保持措施，以及施工后的路面硬化、排水系統(tǒng)的完善等，對防治挖筑路面、道路邊坡和臨時(shí)占地等的水土流失逐步發(fā)揮其作用，自然恢復(fù)期前期土壤侵蝕模數(shù)較大，后期逐漸降至背景值以下，整個(gè)自然恢復(fù)期的土壤侵蝕模數(shù)高于背景值，通過類比已建工程自然恢復(fù)期的監(jiān)測數(shù)據(jù)，該方案自然恢復(fù)期的土壤侵蝕模數(shù)為800 t/(km2·a）。

2.3 土壤流失預(yù)測方法

通過對在建項(xiàng)目實(shí)地調(diào)查或觀測，經(jīng)必要修正后，得出預(yù)測單元和時(shí)段的土壤侵蝕模數(shù)，采用以下公式計(jì)算土壤流失量。

2.3.1 土壤流失總量預(yù)測

土壤流失總量預(yù)測如公式（1）所示。

式中：W為擾動(dòng)地表土壤流失量，t；i為預(yù)測單元（1，2，3，…，n）；k為預(yù)測時(shí)段，1，2，3指施工準(zhǔn)備期、施工期和試運(yùn)行期；Fi為第i個(gè)預(yù)測單元的面積，km2；Mik為擾動(dòng)后不同預(yù)測單元不同時(shí)段的土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；Tik為預(yù)測時(shí)段（擾動(dòng)時(shí)段），a。

2.3.2 新增土壤流失量預(yù)測

根據(jù)擾動(dòng)原地貌面積、擾動(dòng)原地貌前后土壤侵蝕模數(shù)的變化，棄土（渣）堆放部位和數(shù)量，運(yùn)用公式（2）和公式（3）計(jì)算新增水土流失量。

式中：△W為擾動(dòng)地表新增水土流失量，t；Mi0為擾動(dòng)前不同預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；△Mik為不同單元各時(shí)段新增土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；其余參數(shù)意義同前。

2.4 可能造成的土壤流失量預(yù)測

據(jù)以上確定的預(yù)測時(shí)段、預(yù)測分區(qū)及預(yù)測方法，對該項(xiàng)目的防治分區(qū)進(jìn)行水土流失量的預(yù)測。該工程建設(shè)引起的水土流失總量為34794t，其中原地貌水土流失量2465t，新增水土流失量32329t。水土流失量預(yù)測結(jié)果見表5。由表5可知，該工程施工建設(shè)造成的新增水土流失量為32329t，主要流失時(shí)段為施工期；路基工程區(qū)、棄渣場區(qū)為主要水土流失區(qū)域。

表5 水土流失量預(yù)測統(tǒng)計(jì)表

3 水土流失影響因素分析

3.1 項(xiàng)目建設(shè)對水土流失的影響

3.1.1 自然環(huán)境對項(xiàng)目建設(shè)的水土流失影響

該項(xiàng)目位于珠江三角洲平原，區(qū)內(nèi)地勢平坦、開闊，境內(nèi)河流縱橫，水網(wǎng)交錯(cuò)，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，雨量充沛，氣候溫暖潮濕。多年平均降雨量為1894mm，雨季為4月～9月，降雨量占全年的80%左右。地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林，區(qū)內(nèi)林草植被豐富。道路周圍分布有翠亨規(guī)劃館、臨海工業(yè)園、廣東易山重工等單位。

區(qū)內(nèi)地勢平坦，可減少地面徑流攜帶工程建設(shè)產(chǎn)生的泥沙流入配套的市政管網(wǎng)；區(qū)內(nèi)降雨量大，雨季長，使工程施工無法避免的要經(jīng)過雨季，如不在雨季做好相應(yīng)的水土保持措施，可能增大工程的水土流失量；施工場地周圍有較多的單位和廠房，場地周邊有較多人為活動(dòng)影響，施工期間做好施工圍蔽，將項(xiàng)目建設(shè)區(qū)與周圍環(huán)境分隔開，以減少過多的人為活動(dòng)將項(xiàng)目建設(shè)產(chǎn)生的泥沙帶到周圍的環(huán)境中。

3.1.2 工程施工特點(diǎn)對項(xiàng)目建設(shè)的水土流失影響

填方路基采取逐層填筑、分層壓實(shí)的方法進(jìn)行機(jī)械化施工作業(yè)，既有利于保持路基的穩(wěn)定性，又減少了土方松散堆置形成的水土流失。部分條件局限路段需要維持施工期間的交通通行和大型機(jī)械施工便道，綜合考慮巖土工程設(shè)計(jì)方案，可采用拉伸鋼板樁等基坑支護(hù)形式，縮小開挖范圍對路面的侵占?？蓽p少施工擾動(dòng)范圍，從而減小施工引起的水土流失。

3.2 擾動(dòng)地表和損壞植被面積

根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合野外實(shí)地查勘，對施工過程中開挖、占壓土地及破壞林草植被等面積進(jìn)行測算統(tǒng)計(jì)。該工程項(xiàng)目建設(shè)總占地面積為162.28hm2，擾動(dòng)地表面積主要是由于隧道開挖、路基開挖和回填、綜合管廊開挖、橋梁樁基施工、綜合管廊控制中心開挖和回填、棄渣場堆渣等造成的，則初步估算工程建設(shè)過程中共擾動(dòng)地表面積162.68hm2，破壞植被面積27.90hm2。擾動(dòng)地表及損壞植被面積統(tǒng)計(jì)見表6。

表6 擾動(dòng)地表及損壞植被面積統(tǒng)計(jì)表（單位：hm2）

4 水土流失防治措

4.1 水土流失防治措施布設(shè)原則

項(xiàng)目建設(shè)區(qū)以持續(xù)生態(tài)保護(hù)為建設(shè)目標(biāo)，保護(hù)現(xiàn)有生產(chǎn)、生態(tài)用地格局為主要出發(fā)點(diǎn)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與人居環(huán)境資源的持續(xù)協(xié)調(diào)快速發(fā)展。遵守中華人民共和國水土保持等法律法規(guī)、踐行“兩山理論”以及國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)總體的要求的原則。

結(jié)合該項(xiàng)目工程所在地實(shí)際地形條件狀況和與該工程項(xiàng)目及所在城市建設(shè)用地區(qū)內(nèi)的水土流失與綜合治理技術(shù)現(xiàn)狀，因地制宜、分類設(shè)防，防治綜合措施有效結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)劃布局，盡力地減少對生態(tài)破壞，充分注重生態(tài)資源恢復(fù)的保護(hù)。借鑒并學(xué)習(xí)國內(nèi)外有關(guān)領(lǐng)域先進(jìn)工程防護(hù)與技術(shù)研究成果，尊重并保護(hù)好自然，協(xié)調(diào)利用社會(huì)環(huán)境與自然環(huán)境景觀資源，通過把工程措施、植物措施、臨時(shí)綠化環(huán)境措施這三者加以合理適當(dāng)?shù)乜茖W(xué)配置、形成一種綠化綜合管理工程與防護(hù)工程生態(tài)體系框架結(jié)構(gòu)。

4.2 水土流失防治措施布局

水土保持生態(tài)保護(hù)體系框架圖如圖1所示。在總體布局方案中應(yīng)采取節(jié)省投資、提高經(jīng)濟(jì)效益以及可操作性強(qiáng)的生態(tài)保護(hù)措施，減少由于水土流失而破壞生態(tài)環(huán)境。

新增生態(tài)保護(hù)措施，應(yīng)將工程措施與臨時(shí)措施相結(jié)合，“點(diǎn)、線、面”協(xié)同布局，形成完整的生態(tài)防護(hù)體系。因地制宜，建立分區(qū)防治措施體系：在隧道、橋梁、施工營區(qū)、臨時(shí)堆土場等“點(diǎn)”狀位置，以臨時(shí)排水沉沙、苫蓋和攔擋措施為主；在道路等“線”狀位置，以工程措施為主，結(jié)合臨時(shí)措施和植物措施，使道路沿線的水土流失得到有效控制；在整個(gè)施工作業(yè)“面”上應(yīng)以工程和臨時(shí)措施為主，結(jié)合植物措施，合理利用土地資源，改善施工擾動(dòng)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，通過建立綜合的防治措施體系控制水土流失。

4.3 水土保持措施布設(shè)方案

水土措施總體布局應(yīng)按照系統(tǒng)工程原理，處理好局部與整體、單項(xiàng)與綜合、眼前與長遠(yuǎn)的關(guān)系，爭取以投資省、效益好、可操作性強(qiáng)的水土流失防治措施，有效地控制水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)的水土流失。水土保持措施布設(shè)方案包括以下7點(diǎn)：1）路基工程區(qū)在填土高度大于3m的填土路基邊坡坡腳設(shè)臨時(shí)袋裝土攔擋。在路基兩側(cè)臨時(shí)排水溝排水出口處設(shè)臨時(shí)磚砌沉沙池。2）橋梁工程區(qū)在橋頭錐坡坡腳設(shè)臨時(shí)袋裝土攔擋，在陸域橋梁下部施工擾動(dòng)裸露挖填土邊坡設(shè)置彩條布苫蓋。3）隧道工程區(qū)在隧道基坑開挖前，在冠梁外兩邊0.5m外沿基坑頂兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)排水溝，沿臨時(shí)排水溝設(shè)置集水井。在臨時(shí)排水溝排水出口處設(shè)臨時(shí)臨時(shí)沉沙池；在隧道開挖邊坡設(shè)彩條布苫蓋。4）綜合管廊工程區(qū)沿基坑頂邊線設(shè)臨時(shí)截排水溝，沿臨時(shí)排水溝設(shè)置集水井。在綜合管廊施工結(jié)束后，對該段臨時(shí)占地區(qū)域進(jìn)行全面整地并撒播草籽綠化。5）綜合管廊控制中心在臨時(shí)排水溝排水出口處設(shè)臨時(shí)臨時(shí)磚砌沉沙池，施工結(jié)束后在本區(qū)周邊裸露地面布設(shè)景觀綠化。6）施工營區(qū)的臨時(shí)排水溝排水出口處設(shè)臨時(shí)磚砌沉砂池。施工營區(qū)拆除后，對施工營區(qū)擾動(dòng)地表進(jìn)行全面整地并撒播草籽（馬尼拉草籽）綠化。7）棄渣場區(qū)棄渣期間，在棄渣場東側(cè)邊界的臨時(shí)排水溝排水出口處設(shè)臨時(shí)沉砂池；在棄渣場西側(cè)邊界未設(shè)臨時(shí)排水溝的一側(cè)設(shè)磚砌攔擋。棄渣場棄土完畢后，對棄渣場地塊進(jìn)行全面整地和撒播草籽（馬尼拉草籽）綠化。

5 結(jié)語

在社會(huì)不斷發(fā)展過程中，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)保護(hù)工作面臨機(jī)遇和挑戰(zhàn)。綜合管廊建設(shè)可滿足城市快速發(fā)展對各種市政管線集約化建設(shè)要求，提升地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化水平，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。從環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，生態(tài)保護(hù)工作需要以先進(jìn)技術(shù)和嚴(yán)格的監(jiān)督管理工作為基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化水土保持措施，解決我國水土流失生態(tài)問題。