王澤元，康玲玲，楊 洲

(1.華北水利水電大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450011；2.黃河水利科學(xué)研究院 水利部黃河泥沙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450003)

高鐵建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治研究的思路

王澤元1，康玲玲2，楊 洲1

(1.華北水利水電大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450011；2.黃河水利科學(xué)研究院 水利部黃河泥沙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450003)

水土流失；防治措施；高鐵建設(shè)項(xiàng)目

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加之高鐵運(yùn)速快、乘坐方便、舒適性好等優(yōu)點(diǎn)，乘坐高鐵已成為越來越多人的出行選擇。高鐵具有線路長、占地面積大、建設(shè)周期長及橋隧比例大等特點(diǎn)，在施工過程中不僅會大量地?cái)_動地表、破壞植被、損壞水土保持設(shè)施，還會產(chǎn)生大量的棄土(石、渣)，會造成沿線地區(qū)大面積的水土流失，若不及時采取有效的防治措施，將會對生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞，并對沿線群眾的生命、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，研究高鐵建設(shè)過程中的水土流失防治非常必要。在對高鐵建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治研究的重要性和高鐵建設(shè)特點(diǎn)，以及國內(nèi)外近期開展高鐵項(xiàng)目的研究進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，分析了高鐵建設(shè)產(chǎn)生水土流失的特點(diǎn)及原因，對如何進(jìn)行水土流失防治區(qū)劃分與防治措施布設(shè)等提出了思路，以期為高鐵項(xiàng)目水土流失防治提供參考。

《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10621—2014)和2014年元月起實(shí)施的《鐵路安全管理?xiàng)l例》規(guī)定：高速鐵路是指通過改造原有線路，使運(yùn)營速度達(dá)到200 km/h以上，或新建高速線路，使運(yùn)營速度達(dá)到250 km/h以上的客運(yùn)專線。高鐵的建設(shè)不僅方便了人們的出行，縮短了時空距離，而且促進(jìn)了沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加之我國幅員遼闊，人口眾多，因此高鐵建設(shè)在我國具有廣闊的前景。根據(jù)我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到2020年，我國將全面建成以“四縱四橫”為主網(wǎng)架，總長1.6萬km的高速鐵路客運(yùn)專線。如此規(guī)模的高速鐵路建設(shè)，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步的同時，也將對沿線生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的影響，如在施工過程中產(chǎn)生的水土流失，在運(yùn)營過程中產(chǎn)生的噪聲等，因此開展高鐵建設(shè)的環(huán)境保護(hù)具有現(xiàn)實(shí)意義?？v觀之前對水土流失防治方面的研究，大部分針對小流域及其他類型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，直接針對高鐵建設(shè)中水土流失防治的研究很少，本文通過借鑒相關(guān)線性生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，尤其是鐵路建設(shè)中水土流失防治經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身的實(shí)踐對高鐵建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治進(jìn)行剖析。

1 研究的目的、意義

隨著高鐵的飛速發(fā)展，其建設(shè)過程中的水土流失問題也日漸突出。在高鐵施工過程中擾動地表、破壞植被，損壞水土保持設(shè)施，以及大量的土石方開挖和堆棄，勢必造成嚴(yán)重的水土流失，直接危及項(xiàng)目區(qū)及周邊的生態(tài)環(huán)境，并對高鐵施工、安全運(yùn)行和區(qū)域人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成潛在威脅。

高鐵具有線路長、占地面積大、建設(shè)周期長等特點(diǎn)，在其建設(shè)過程中往往會產(chǎn)生較大的水土流失量。如邢亭婷[1]在對西成高速鐵路(四川段)現(xiàn)狀水土流失調(diào)查的基礎(chǔ)上，運(yùn)用類比侵蝕模數(shù)法，得出高鐵建設(shè)中水土流失主要發(fā)生在工程施工期間，水土流失發(fā)生的重要區(qū)域?yàn)闂壴鼒?在3.3年的施工期間水土流失量為17.66萬t，其中新增水土流失量為15萬t)，水土流失類型主要為水力侵蝕；郭麗[2]在分析新建寶蘭客運(yùn)專線兩側(cè)5 km范圍內(nèi)土壤侵蝕現(xiàn)狀時，通過類比隴海線寶雞至蘭州段，預(yù)測出寶蘭客運(yùn)專線在施工期可能造成的水土流失總量為58.1萬t，其中新增水土流失量37.7萬t，主要區(qū)域是黃土丘陵溝壑區(qū)的棄土棄渣場。由此可見，高鐵在建設(shè)過程中產(chǎn)生的水土流失量是巨大的，高度重視高鐵建設(shè)過程中新增水土流失問題，積極開展水土流失防治工作，建立完善的水土流失防治機(jī)構(gòu)，布設(shè)合理的防治措施體系，具有重要意義。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

高速鐵路雖然先在國外興起，如世界上第一條高速鐵路“東海道新干線”是日本于1964年建成通車，此外，法國、德國、意大利也是早期高鐵技術(shù)較好的幾個國家[3]，但是他們在高鐵發(fā)展過程中大多注重技術(shù)方面的提升，對高鐵建設(shè)過程中造成水土流失的研究較少。

在國內(nèi)，針對高鐵建設(shè)中水土流失防治方面的研究主要從水土流失量預(yù)測、水土保持監(jiān)理及監(jiān)測和高鐵建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響等方面展開，直接針對高鐵建設(shè)中水土流失防治的研究較少。如邢亭婷[1]通過類比侵蝕模數(shù)法對西成高速鐵路建設(shè)中的水土流失量進(jìn)行了預(yù)測，并對水土流失重點(diǎn)區(qū)域棄渣場截排水等進(jìn)行了防治措施的補(bǔ)充設(shè)計(jì)；張茵濤等[4]以大西客運(yùn)專線為例探討了高鐵建設(shè)水土保持監(jiān)測方案的研究與實(shí)施；倪艷霞[5]提出了高鐵建設(shè)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)規(guī)劃和監(jiān)測指標(biāo)體系的研究；徐亮[6]以西南某客運(yùn)專線為例，探析了高鐵項(xiàng)目施工期環(huán)境監(jiān)理工作目的、工作范圍及環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)監(jiān)理機(jī)構(gòu)的工作程序等方面；武哲[7]以大西高鐵為例闡述了高鐵建設(shè)水土保持監(jiān)理的相關(guān)內(nèi)容；郭晨霞[8]對高鐵建設(shè)環(huán)境影響評價方法進(jìn)行了研究；何吉成等[9]以武廣客運(yùn)專線為例，通過水土流失影響指數(shù)評價模型定量分析，評判了工程的水土流失影響程度。

3 研究的主要內(nèi)容

高鐵項(xiàng)目水土流失防治的研究，應(yīng)首先從高鐵建設(shè)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，其次就高鐵施工中產(chǎn)生水土流失的特點(diǎn)及原因展開討論，最后針對不同區(qū)域水土流失特點(diǎn)，采取有效的水土流失防治措施，使水土保持工程措施與植物措施、永久措施和臨時措施有機(jī)結(jié)合，合理確定水土流失防治措施的總體布局，以形成完整、科學(xué)的水土流失防治措施體系。

3.1 高鐵建設(shè)的主要特征

與普通鐵路建設(shè)項(xiàng)目相比，高鐵建設(shè)中不同于普通鐵路的特點(diǎn)有以下幾個方面：①高速鐵路的軌道采用無縫銜接，非常平順，以保證行車安全和舒適性。②新建高速鐵路基本上采用無砟軌道，就是不用石子的整體式道床。③高速鐵路的彎道少，彎道半徑大，選線難度較大。④高速鐵路的橋隧比較多，線下樁基礎(chǔ)施工及隧道開挖等極易產(chǎn)生水土流失。

高鐵項(xiàng)目施工工藝的特殊性，導(dǎo)致其形成水土流失的特點(diǎn)也與其他線性工程的施工不盡相同，因此在進(jìn)行高鐵建設(shè)項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)分析時，應(yīng)從其本身的施工工藝和施工特點(diǎn)進(jìn)行分析。

3.2 高鐵建設(shè)項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)及成因

高鐵項(xiàng)目線路長，施工跨度大，沿線會經(jīng)過不同的地形地貌、氣候類型區(qū)和不同的土壤侵蝕類型區(qū)，因此在進(jìn)行水土流失防治措施布設(shè)時首先應(yīng)結(jié)合高鐵的項(xiàng)目組成、沿線地形地貌及施工組織和不同的施工工藝與方法，分析高鐵項(xiàng)目施工期可能產(chǎn)生水土流失的形式、范圍與特點(diǎn)。

造成水土流失的原因總體來說可分為兩類，即自然因素和人為因素，高鐵項(xiàng)目也不例外。自然因素主要從降水(降水量及其年內(nèi)分配、雨季時段及降雨集中程度、暴雨強(qiáng)度與頻率)、風(fēng)力(年平均風(fēng)速、最大風(fēng)速、大風(fēng)日數(shù)及其出現(xiàn)頻率)和地形地貌、土壤等方面來分析探討高鐵施工及運(yùn)行期間可能造成水土流失的成因及其特點(diǎn)；人為因素主要從施工過程中土石方的挖、填、調(diào)、運(yùn)，棄土(石、渣)的堆棄方式，對地表、植被、水土保持設(shè)施的破壞和施工過程中一些不合理的施工工藝與方法等角度進(jìn)行水土流失成因分析。

3.3 高鐵項(xiàng)目水土流失防治

借鑒普通鐵路建設(shè)和線性生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失分區(qū)防治的成功經(jīng)驗(yàn)，高速鐵路建設(shè)亦采取分區(qū)防治、突出重點(diǎn)的防治策略?？茖W(xué)地劃分水土流失防治分區(qū)，因地制宜構(gòu)建水土流失綜合防治措施體系，是高鐵建設(shè)水土流失防治的關(guān)鍵。

3.3.1 水土流失防治分區(qū)

依據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)及相關(guān)規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的分區(qū)依據(jù)、原則和方法，分析高鐵項(xiàng)目各組成部分、沿線地形地貌、不同施工工藝與方法造成的水土流失差異，以及治理方向，按科學(xué)、合理原則劃分高鐵項(xiàng)目水土流失防治分區(qū)，并明確各防治分區(qū)的水土流失特征與治理重點(diǎn)。綜合分析一些文獻(xiàn)資料和報(bào)批方案，結(jié)合高鐵項(xiàng)目組成及平面布局，將高鐵項(xiàng)目水土流失防治分區(qū)大致分為以下幾個區(qū)域：①路基工程防治區(qū)(包含路塹工程)；②橋涵工程防治區(qū)；③隧道工程防治區(qū)；④站場工程防治區(qū)；⑤取、棄土(石、渣)場防治區(qū)；⑥施工道路防治區(qū)；⑦施工生產(chǎn)生活防治區(qū)；⑧改移工程防治區(qū)。

由于高鐵項(xiàng)目占地廣、動用土石方量大、臨時占地多，并且施工難度大，精度要求高，所以科學(xué)合理地劃分水土流失防治分區(qū)是防止高鐵項(xiàng)目水土流失的前提。

3.3.2 水土流失防治措施體系

水土流失防治措施體系布設(shè)是指在防治分區(qū)的基礎(chǔ)上，根據(jù)各分區(qū)自然環(huán)境條件和工程實(shí)際情況，分區(qū)布設(shè)不同部位的水土流失防治工程措施、植物措施和臨時措施。防治措施的布設(shè)應(yīng)本著盡量減少對防治責(zé)任范圍以外區(qū)域的擾動，最大限度地減少土石方的挖、填、調(diào)、運(yùn)，以優(yōu)先改善生態(tài)環(huán)境、注重水土資源的綜合保護(hù)與利用的原則進(jìn)行布設(shè)。高鐵項(xiàng)目水土流失防治措施體系布設(shè)，除應(yīng)遵循普通鐵路和一些線性生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治措施體系布設(shè)的基本原則外，還應(yīng)著重從以下幾個方面入手。

(1)工程措施和植物措施相結(jié)合。高鐵項(xiàng)目水土流失防治的工程措施和植物措施相結(jié)合主要是指在對路基(路塹)、橋涵隧道出入口的一些邊坡進(jìn)行防護(hù)時，在滿足主體工程安全要求的前提下，盡量采用一些菱形或者弓形框格護(hù)坡，通過內(nèi)置土用灌木或草本進(jìn)行綠化，不僅可以改善生態(tài)環(huán)境、降低噪聲，還能起到美化景觀的作用。

(2)工程措施和臨時措施相結(jié)合。高鐵項(xiàng)目水土流失防治的工程措施和臨時措施相結(jié)合主要是指工程后期作為永久措施的臨時截排水溝和渣土的臨時攔擋，與施工前表土剝離后的臨時養(yǎng)護(hù)等相結(jié)合，合理安排施工組織與施工時序。此外還應(yīng)注重一些大的臨時設(shè)施拆除和土地整治過程中的臨時防護(hù)措施。

(3)對棄土(石、渣)應(yīng)優(yōu)先考慮綜合利用。高鐵項(xiàng)目由于棄方量較大，應(yīng)專門規(guī)劃棄土(石、渣)場區(qū)，對棄土(石、渣)進(jìn)行綜合利用，不能利用的集中堆放，并按“先攔后棄”進(jìn)行攔擋，后期再進(jìn)行覆土綠化。

綜上所述，高鐵項(xiàng)目水土流失防治措施體系的布設(shè)還應(yīng)注重防治措施的時效性，各防護(hù)措施在時間安排上應(yīng)具有合理性，這樣才能充分發(fā)揮效用。以追求有效控制和盡量減少水土流失為原則，有效治理項(xiàng)目區(qū)水土流失為目的，堅(jiān)持工程建設(shè)與保護(hù)水土資源相結(jié)合，因地制宜，因害設(shè)防，使防治措施形成一個具有針對性、科學(xué)合理的體系。

3.3.3 水土流失防治措施典型設(shè)計(jì)

結(jié)合高鐵項(xiàng)目組成及其建設(shè)、運(yùn)行過程中可能造成水土流失的部位、時段和特點(diǎn)，按照措施體系分區(qū)布設(shè)的各類防治措施，給出對應(yīng)措施的典型設(shè)計(jì)與圖件，以供相關(guān)人員參考與應(yīng)用。①表土保護(hù)與臨時防護(hù)措施(如表土保護(hù)，臨時攔擋、排水、苫蓋、沉沙池)的典型設(shè)計(jì)。②路基區(qū)防治措施(如路堤、路塹的工程、植物和綜合護(hù)坡及截排水措施)的典型設(shè)計(jì)。③橋隧防治措施(如橋梁和隧道施工中的攔擋和截排水措施)的典型設(shè)計(jì)。④站場及附屬設(shè)施區(qū)防治措施(如車站及其他場區(qū)地面、道路、邊坡及綠化等，以及供水工程的管道敷設(shè))的典型設(shè)計(jì)。⑤取土場防治措施(擋水土埂、截排水溝、削坡開級、護(hù)坡等措施)的典型設(shè)計(jì)。⑥棄土(石、渣)場防治措施(如擋渣墻、截排水、護(hù)坡等措施)的典型設(shè)計(jì)。⑦施工生產(chǎn)生活區(qū)防治措施(如平整場地、綠化等)的典型設(shè)計(jì)。⑧施工道路防治措施(截排水、護(hù)坡及植物措施)的典型設(shè)計(jì)。

4 結(jié) 語

本文通過分析高鐵項(xiàng)目的特點(diǎn)，結(jié)合高鐵項(xiàng)目的組成、平面布局及施工工藝，認(rèn)為搞好高鐵項(xiàng)目水土流失防治工作應(yīng)該做好以下幾點(diǎn)：

(1)依據(jù)高鐵沿線地形地貌特點(diǎn)、氣候水文特征，結(jié)合所建高鐵項(xiàng)目組成、施工工藝，合理確定高鐵項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)及產(chǎn)生水土流失的主要原因。

(2)依據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)等相關(guān)規(guī)范劃分水土流失防治分區(qū)的原則和方法等，結(jié)合高鐵項(xiàng)目水土流失的特點(diǎn)，科學(xué)合理劃分水土流失防治分區(qū)。

(3)根據(jù)水土流失防治分區(qū)，借鑒該地區(qū)同類工程防治水土流失的成功經(jīng)驗(yàn)，合理確定水土保持措施的總體布局，以形成完整、科學(xué)的水土流失防治體系。

(4)針對施工各部分引發(fā)的水土流失特點(diǎn)和造成的危害程度，有針對性、正確合理地做出典型設(shè)計(jì)。

通過分析高鐵建設(shè)產(chǎn)生水土流失的特點(diǎn)及原因，進(jìn)行高鐵建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治分區(qū)劃分和防治措施布設(shè)，并在合理布設(shè)措施的基礎(chǔ)上給出相應(yīng)的典型設(shè)計(jì)，使之形成一個完整的水土流失防治措施體系，以期在高鐵項(xiàng)目建設(shè)過程中起到防治水土流失、改善生態(tài)環(huán)境的作用。

[1] 邢亭婷.高速鐵路建設(shè)水土流失預(yù)測與防治研究[D].成都：西南交通大學(xué),2011：33-43.

[2] 郭麗.新建寶蘭客運(yùn)專線鐵路施工期水土流失預(yù)測[J].鐵道建筑，2013 (5)：128-131.

[3] 梁東成.世界各國高速鐵路[J].地理教育，2009(1):14.

[4] 張茵濤，馬寧.大西客運(yùn)專線鐵路水土保持監(jiān)測方案的研究與實(shí)施[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011 (增1):143-147.

[5] 倪艷霞.高鐵建設(shè)生態(tài)環(huán)保目標(biāo)規(guī)劃與監(jiān)測方法研究[D].石家莊：石家莊鐵道大學(xué)，2015：23-28.

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[9] 何吉成，李耀增，徐雨晴.武廣客運(yùn)專線建設(shè)工程的水土流失影響程度分析[J].亞熱帶水土保持，2010(4)：18-21.

(責(zé)任編輯 孫占鋒)

黃河水利科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(HKY-JBYW-2014-06)

S157

A

1000-0941(2017)04-0024-03

王澤元(1988—)，男，甘肅景泰縣人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樗帘３峙c生態(tài)修復(fù)；通信作者康玲玲(1966—)，女，河南鄭州市人，教授級高級工程師，碩士，主要從事水土保持研究工作。

2016-05-28