陳淑娟，薛 凱，孫萬峰

(廣西交通科學(xué)研究院有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失預(yù)測是水土保持措施設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是水土流失監(jiān)測布設(shè)的重要依據(jù)，是對主體設(shè)計(jì)提出修正意見的重要依據(jù)[1]。云南省作為我國水土流失最嚴(yán)重的省份之一，受到水土流失引發(fā)的滑坡、泥石流、崩塌等自然災(zāi)害危害較多，為公路運(yùn)行埋下諸多安全隱患[2]。本文以云南省文山至麻栗坡高速公路為例，通過定量預(yù)測高速公路建設(shè)過程中水土流失量，研究高速公路建設(shè)的水土流失特點(diǎn)，以期為高速公路主體設(shè)計(jì)的優(yōu)化、水土保持措施設(shè)計(jì)及水土流失監(jiān)測方案的制定提供依據(jù)。

1 建設(shè)項(xiàng)目概況

文山至麻栗坡高速公路是國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中G56杭州至瑞麗高速公路天保至猴橋聯(lián)絡(luò)線的一段，位于云南省文山州文山市、西疇縣及麻栗坡縣境內(nèi)，起點(diǎn)接蒙文硯高速，終于麻栗坡縣城北，建設(shè)里程75.753 km，工程總投資105.85億元。

擬建公路按雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)新建，路基寬25.5 m，設(shè)計(jì)速度80 km/h。沿線設(shè)橋梁65座，隧道5座，主線橋隧總長43.937 km，占路線全長的58%。沿線設(shè)施有互通式立交7座，服務(wù)區(qū)1處，停車區(qū)2處，公路管理中心(監(jiān)控分中心)1處，養(yǎng)護(hù)工區(qū)1處，收費(fèi)站5處，隧道管理所1處，隧道變電站6處，高速公路巡警大隊(duì)營房1處，高速公路路政執(zhí)法基層站所1處。工程總占地735.95 hm2，其中永久占地488.45 hm2，臨時(shí)征地247.50 hm2；全線挖方總量1 408.12萬m3，填方總量434.05萬m3，無對外借方，棄方總量974.07萬m3。

2 項(xiàng)目區(qū)水土流失現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)的土壤侵蝕類型主要為水力侵蝕，并以面蝕和溝蝕為主要形式，面蝕主要發(fā)生在坡耕地、荒山、荒坡及幼殘林地上，溝蝕主要發(fā)生在河流兩岸、荒山坡及陡坡耕地上。經(jīng)實(shí)地調(diào)查了解，該公路工程沿線植被良好，水土流失主要是河谷沖刷、坡地自然水蝕等。公路工程沿線區(qū)內(nèi)有少量沖溝發(fā)育。地面植被破壞和人為影響是水土流失的主要原因。區(qū)域內(nèi)雨季降雨集中，降雨年內(nèi)分布不均勻，并且單點(diǎn)暴雨強(qiáng)度大，加重了土壤侵蝕，也是產(chǎn)生水土流失的原因。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，工程區(qū)土壤侵蝕模數(shù)背景值為735.95 t/(km2·a)，屬輕度侵蝕。

3 建設(shè)項(xiàng)目新增水土流失預(yù)測

文山至麻栗坡高速公路地跨巖溶(峰林谷地)地貌、構(gòu)造溶蝕侵蝕低中山地貌以及斷陷盆地地貌三大地貌區(qū)，沿線山嶺起伏，溝壑縱橫，地形地貌復(fù)雜，橋梁隧道較多，工程挖填方量較大，嚴(yán)重?cái)_動(dòng)和破壞公路沿線的地貌和植被，破壞原有水土保持設(shè)施，導(dǎo)致水土流失較嚴(yán)重。

3.1 預(yù)測方法選取及土壤侵蝕模數(shù)修正

目前水土流失預(yù)測方法主要有類比法、實(shí)測法以及試驗(yàn)法[3]。文山至麻栗坡高速公路有類似工程保山至龍陵高速公路水土流失實(shí)測資料。保山至龍陵高速公路與以往高速公路水土保持監(jiān)測不同，保龍高速公路開工前水土保持監(jiān)測就已經(jīng)介入，基本上是全過程監(jiān)測，采用定期與不定期監(jiān)測相結(jié)合監(jiān)測制度，棄渣場監(jiān)測點(diǎn)分別選取了溝道、坡地、凹地等不同地形、堆高、坡度、土石比例的棄渣場，其他監(jiān)測如路基邊坡、施工便道、施工營地則選取不同坡度、坡長、土石比例等監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，水土保持監(jiān)測成果較為完善，能有效反映高速公路水土流失情況，保龍高速公路水土保持監(jiān)測成果對云南山區(qū)高速公路水土保持監(jiān)測工作具有較強(qiáng)的示范作用。經(jīng)對比分析本公路與保山至龍陵高速公路在地形地貌、氣象特征、植被類型、擾動(dòng)形式、侵蝕形式及棄渣的堆積形態(tài)等水土流失主要因子具有可比性。因此文山至麻栗坡高速公路選用類比法進(jìn)行水土流失量預(yù)測。

通過類比分析，兩工程在土壤、氣候條件以及公路選用防護(hù)設(shè)計(jì)方面基本一致。因此，本項(xiàng)目各預(yù)測單元侵蝕模數(shù)可直接采用保龍高速公路水土保持監(jiān)測實(shí)測數(shù)據(jù)，土壤侵蝕模數(shù)修正系數(shù)為1。

3.2 擾動(dòng)地表、損壞水土保持設(shè)施預(yù)測

根據(jù)文山至麻栗坡主體設(shè)計(jì)已經(jīng)計(jì)算的永久占地面積及土地利用類型，通過實(shí)地調(diào)查以及文山至麻栗坡高速公路1/萬地形圖直接量測臨時(shí)占地面積，獲得文山至麻栗坡高速公路建設(shè)過程中擾動(dòng)原地貌、土地及植被面積共計(jì)735.95 hm2，損壞水土保持設(shè)施面積585.31 hm2，如表1所示。

3.3 棄渣量預(yù)測

根據(jù)主體設(shè)計(jì)文件，文山至麻栗坡高速公路挖方總量1 408.12萬m3，填方總量434.05萬m3，經(jīng)土石方調(diào)配后無對外借方，棄方總量974.07萬m3。

3.4 預(yù)測單元、預(yù)測時(shí)段的確定

公路預(yù)測范圍為所有擾動(dòng)地表范圍735.95 hm2，根據(jù)水土流失特點(diǎn)劃分為路基、橋梁、隧道、互通、沿線設(shè)施、棄渣場、臨時(shí)堆土場等11個(gè)預(yù)測單元。

高速公路屬建設(shè)類項(xiàng)目，預(yù)測時(shí)段分為施工期、自然恢復(fù)期，施工期包括施工準(zhǔn)備期和施工擾動(dòng)期。文山至麻栗坡高速公路施工期為3.5年，自然恢復(fù)期為1年。根據(jù)各工程單元的施工進(jìn)度安排，分項(xiàng)目、分時(shí)段結(jié)合產(chǎn)生水土流失的季節(jié)以最不利的時(shí)段合理確定各預(yù)測單元的預(yù)測時(shí)段，如表2所示。

3.5 水土流失預(yù)測結(jié)果分析

根據(jù)不同預(yù)測單元水土流失面積、預(yù)測時(shí)段、土壤侵蝕模數(shù)等預(yù)測參數(shù)，采用類比法計(jì)算水土流失量。根據(jù)水土流失預(yù)測結(jié)果，文山至麻栗坡高速公路建設(shè)過程中土壤侵蝕總量28.334萬t，新增土壤侵蝕量為26.310萬t，公路施工導(dǎo)致項(xiàng)目區(qū)水土流失量急劇增加，新增水土流失量比原地貌水土流失量增加12.999倍。棄渣場區(qū)、路基區(qū)、表土堆放場區(qū)、施工便道區(qū)、互通區(qū)及橋梁區(qū)是水土流失的重點(diǎn)部位，占水土流失總量的98.31%，如表3和圖1所示。

圖1 各預(yù)測單元水土流失量所占比例示意圖

4 水土流失危害分析

4.1 破壞水土資源

文山至麻栗坡高速公路建設(shè)中大規(guī)模的土石方開挖擾動(dòng)土地，使水土流失加劇，土壤有機(jī)質(zhì)流失，土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，土壤中的氮、磷、鉀等無機(jī)鹽及有機(jī)物含量降低。同時(shí)土壤中的動(dòng)物、微生物及他們的衍生物數(shù)量也大大降低，從而影響立地條件，土地的保水能力減弱。

4.2 增加下游河道、水庫淤積、影響水質(zhì)

項(xiàng)目建設(shè)直接影響盤龍河、疇陽河等兩條河流以及暮底河水庫、團(tuán)結(jié)水庫等兩個(gè)水庫，流域面積共計(jì)7 591 km2。公路多次以橋梁形式跨過沿線河流及水庫，橋梁基礎(chǔ)施工過程中在沒有進(jìn)行防護(hù)的情況下遇雨易產(chǎn)生徑流沖刷，進(jìn)入河道、水庫，將對沿線河流、水庫的水質(zhì)、泥沙淤積等方面產(chǎn)生一定的不利影響。

4.3 影響生態(tài)環(huán)境

公路建設(shè)開挖及填筑損壞原有植被，破壞沿線景觀；工程施工中若不加強(qiáng)管理，裸露的地表遇大風(fēng)時(shí)塵土飛揚(yáng)，增加空氣中TSP含量，遇大雨則泥水橫流，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而影響附近群眾的生產(chǎn)生活。

4.4 影響公路安全

公路路基部分位于坡地上，若防護(hù)工程不到位有可能引發(fā)嚴(yán)重的水土流失(如滑坡、塌方)將影響高速公路自身的安全。施工產(chǎn)生的棄渣如不采取水土流失防治措施，在外營力的作用下，也有可能產(chǎn)生次生災(zāi)害。

5 結(jié)語

公路建設(shè)加劇沿線水土流失，棄渣導(dǎo)致的新增水土流失量是公路建設(shè)水土流失的主要來源，占新增水土流失量的50%以上，水土流失重點(diǎn)部位為棄渣場區(qū)、路基區(qū)、表土堆放場區(qū)、施工便道區(qū)、互通區(qū)及橋梁區(qū)，如不做好水土保持防治工作，將帶來嚴(yán)重的水土流失危害。

建議主體設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化路線平縱設(shè)計(jì)，減少棄渣；以水土流失重點(diǎn)部位為主要治理單元，建立完善的水土保持措施體系；針對水土流失重點(diǎn)部位制定合理的水土流失監(jiān)測方案。