母冰潔

(韓城市水務(wù)局水土保持工作站，陜西 韓城 715400)

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高速公路、高速鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅猛，建設(shè)過程中傾倒、堆置土渣形成的工程堆積體形式多樣、點(diǎn)多量大，潛在的水土流失風(fēng)險(xiǎn)日益增長，成為水土流失防治和研究的焦點(diǎn)之一[1-2]。目前業(yè)內(nèi)專家針對(duì)一些工程堆積體水土流失的影響因素、過程機(jī)理、規(guī)律及防護(hù)措施等進(jìn)行了研究[3-5]，但對(duì)形式多樣的工程堆積體缺乏歸類分析，對(duì)有針對(duì)性的防護(hù)措施和防治對(duì)策研究較少。本文結(jié)合現(xiàn)有研究成果和水土保持工作實(shí)際，對(duì)工程堆積體分類、水土流失潛在風(fēng)險(xiǎn)、防護(hù)措施等進(jìn)行分析，從而為完善、優(yōu)化工程堆積體水土保持措施提供參考。

1 工程堆積體定義及分類

1.1 定 義

據(jù)公開可查的資料，1986年楊世基首次論述了公路建設(shè)過程中工程堆積體水土流失的危害和防治[6]；2003年，陳祖煜第一次明確了水電工程堆積體及危害防護(hù)措施[7]；2013年，張樂濤等明確給出了工程堆積體的概念[3]。根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)、《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50434—2008)，項(xiàng)目生產(chǎn)建設(shè)過程中產(chǎn)生的棄土、棄石、棄渣，都屬于工程堆積體的范疇，但并未明確提出工程堆積體的概念。結(jié)合現(xiàn)有研究成果和水土保持工作實(shí)際，認(rèn)為開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程堆積體應(yīng)為在工程建設(shè)過程中，產(chǎn)生的永久和臨時(shí)棄土、棄石、棄渣堆積物，以及土石混合堆積物、建筑原料及廢料等堆積物。

1.2 分 類

按照堆積、存放時(shí)限，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程堆積體可分為：①永久堆積體。該類堆積體多見于點(diǎn)型開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目，如礦山、電廠、水利樞紐等，在建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行過程中形成的永久性渣土及廢料堆積體，一般土方量大，水土流失防治措施標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格。②臨時(shí)堆積體。該類堆積體多見于線型開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目，如公路、鐵路、輸電線路、渠道、城市道路等，在建設(shè)過程中臨時(shí)形成的土、石等堆積體，分散分布，點(diǎn)多量大。

按照產(chǎn)生途徑，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程堆積體可分為：①開挖堆積體。開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)過程中，取土、挖沙等形成的工程堆積體。②搬運(yùn)堆積體。開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)過程中，臨時(shí)存放土石等建筑原料及建筑廢料形成的工程堆積體。

按照堆積物性質(zhì)，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程堆積體可分為：①土石堆積體。包括開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)過程中，堆土、堆石及土石混合等形成的工程堆積體。②廢料堆積體。開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)過程中，除土石外其他建筑原料及廢料堆積形成的工程堆積體。

2 工程堆積體水土流失及影響因素

2.1 水土流失

《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)和《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50434—2008)明確規(guī)定了開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)、分類及分級(jí)，基本包括了開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目可能造成水土流失的各種情況。在水土保持工作實(shí)際中，監(jiān)管部門更關(guān)注大型開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目，特別是采礦和修路等工程。研究表明采礦對(duì)地面擾動(dòng)大，嚴(yán)重破壞地表土壤和植被，形成的巖土堆積體松散，因此面蝕、溝蝕、滑坡和崩塌等水土流失現(xiàn)象極易發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，陜西省韓城市采礦形成的剝離土每年約有167萬m3，且水土流失嚴(yán)重[8]。修路破壞了沿線的原始地貌，高挖深填產(chǎn)生大量松散的土石原料堆積體、廢棄土石渣料堆積體，土壤侵蝕極易發(fā)生。統(tǒng)計(jì)表明，1980—1990年，陜西省因修建鐵路、公路，每年造成的水土流失量高達(dá)5 278萬t[9]。徐剛的研究也表明，采礦、修路、建筑等工程建設(shè)均會(huì)影響地表侵蝕[11]，但建筑對(duì)地表侵蝕的影響最大，其次為采礦，兩者均高于修路(表1)。隨著城市化進(jìn)程的加快，城建活動(dòng)日益增加，形成的工程堆積體形式多樣、點(diǎn)多量大，成為人為水土流失的重要來源，但由于監(jiān)測監(jiān)管體系的不完善，對(duì)于該類水土流失的監(jiān)管和防護(hù)還很薄弱，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。

表1 不同工程項(xiàng)目類型對(duì)地表侵蝕的影響[10]

2.2 影響因素

不同開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的各類工程堆積體規(guī)模不同，尤其是其下墊面組成物質(zhì)相對(duì)松散、組成結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，因此其水土流失規(guī)律及影響因素不同于傳統(tǒng)意義上的土壤。研究發(fā)現(xiàn)，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程堆積體的土壤流失量主要受降雨強(qiáng)度和土壤砂石含量的影響，工程堆積體土壤剝蝕率與降雨強(qiáng)度和礫石質(zhì)量百分?jǐn)?shù)呈二元線性關(guān)系(R2=0.919)，因此可以根據(jù)堆積體的礫石質(zhì)量百分?jǐn)?shù)和降雨強(qiáng)度預(yù)測土壤剝蝕率，進(jìn)而采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

(1)降雨強(qiáng)度。工程堆積體一般天然含水量較小，一定量的前期降雨能增強(qiáng)其穩(wěn)定性，但高強(qiáng)度的降雨或低強(qiáng)度長時(shí)間的降雨都能使堆積體含水量達(dá)到飽和，導(dǎo)致其穩(wěn)定性降低而產(chǎn)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害[11]，土壤侵蝕總量與降雨強(qiáng)度之間存在著明顯的指數(shù)關(guān)系[1]。

(2)土質(zhì)及土石比。研究表明，壤土、黏土、砂土的工程堆積體徑流產(chǎn)沙特征差異顯著，砂土堆積體平均徑流率分別比壤土和黏土少 20.7%和18.8%，但平均侵蝕量分別是壤土和黏土的 4.5 和 3.4 倍[12]。土石混合體中，石質(zhì)的存在增加了坡面粗糙度[13]，不同的土石比對(duì)土石混合體的土體干密度、孔隙度、抗剪強(qiáng)度等影響顯著[14]，其入滲性能與常規(guī)土壤差異明顯。研究發(fā)現(xiàn)相同條件下偏土質(zhì)工程堆積體邊坡累積產(chǎn)流量高于土石混合堆積體。

(3)防護(hù)措施。研究表明，水平階和魚鱗坑在工程堆積體產(chǎn)流前期具有滯緩坡面徑流和增加土壤水分入滲的作用[15]；植物措施不但對(duì)緩坡條件下的坡耕地坡面具有明顯的減流減沙效益，而且能顯著提高工程堆積體坡面的減沙效果[4]。

3 監(jiān)管與防治策略

3.1 監(jiān)管措施

(1)對(duì)于永久工程堆積體，必須嚴(yán)格落實(shí)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案編報(bào)審批管理規(guī)定》，以及水土保持“三同時(shí)”制度，并按照批復(fù)的水土保持方案，對(duì)工程堆積體的攔擋、存放采取防護(hù)措施。

(2)對(duì)于臨時(shí)工程堆積體。首先，監(jiān)管部門要提高重視程度，完善監(jiān)管措施，加大執(zhí)法檢查力度，同時(shí)加大宣傳力度,提高監(jiān)理單位和建設(shè)單位的防治意識(shí)；要求建設(shè)單位優(yōu)化施工管理，減少堆放時(shí)間，加快轉(zhuǎn)運(yùn)處理速率，采取臨時(shí)性的截水、排水和沉渣等措施，盡量避免在雨季動(dòng)土。

(3)對(duì)于開挖堆積體，要盡可能保留原有地貌和植被，及時(shí)采取工程措施和生物措施護(hù)坡，同時(shí)盡量綜合利用資源，控制和減少工程堆積體的產(chǎn)生。

(4)對(duì)于搬運(yùn)堆積體。要結(jié)合建設(shè)施工管理，堆放到固定專用場所，盡量減少堆放時(shí)間，做到隨堆隨用，做好灑水降塵等措施，必要時(shí)采取臨時(shí)性的截水、排水和沉渣等措施，文明施工。

3.2 防治措施

(1)結(jié)合現(xiàn)有研究成果和水土保持工作實(shí)際，降雨強(qiáng)度和礫石質(zhì)量可作為工程堆積體水土流失預(yù)測和防治的指標(biāo)，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施。如對(duì)于點(diǎn)多量大的城市道路、建筑等工程產(chǎn)生的堆積體，建設(shè)和施工單位要嚴(yán)格關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

(2)針對(duì)工程堆積體組成物質(zhì)的土質(zhì)及土石比，采取相應(yīng)的措施。如對(duì)產(chǎn)沙產(chǎn)流相對(duì)不大的壤土、黏土型堆積體，以植被防護(hù)措施為主，輔以必要的工程措施；對(duì)產(chǎn)沙產(chǎn)流較大的砂土型堆積體，則必須通過工程措施減沙減流，并結(jié)合植物措施，提高減沙減流效益。

(3)加強(qiáng)監(jiān)測，完善監(jiān)督管理。采用遙感監(jiān)測等手段，對(duì)工程建設(shè)形成的堆積體進(jìn)行地理坐標(biāo)定位，評(píng)判水土流失面積、強(qiáng)度和分布等信息，進(jìn)行動(dòng)態(tài)宏觀監(jiān)測，利用計(jì)算機(jī)管理程序和地理信息系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)管理，更好地為監(jiān)督檢查服務(wù)。