王　娟

(山东省聊城市水利勘测设计院，山东 聊城 252000)



北方平原区公路项目水土流失预测及评价
——以G105京澳线高唐至茌平段改建工程为例

王娟

(山东省聊城市水利勘测设计院，山东 聊城 252000)

[摘要]水土流失预测的目的在于根据工程建设特点及所在区域的水土流失特点，对可能造成的水土流失的形式、强度、数量、危害等做出预测评价，为水土流失防治措施的总体布局和各单项防治措施设计提供依据。本文分析了G105京澳线山东高唐至茌平段改建工程在建设过程中可能损坏水土保持设施的数量、扰动地表面积等，结合当地水土流失特征，阐述了可能产生水土流失的部位、时段和数量，并提出了指导性意见。

[关键词]水土流失预测；分析评价；公路改建项目；北方平原区

G105京澳线目前是山东省西部地区最为重要的一条南北向交通干线。G105京澳线高唐至茌平段改建工程范围北起聊城高唐县与德州市交界处，南至茌平新南环，路线全长67.565 km，其中新建13.2 km，原一级改造改造19.23 km，二级公路加宽35.135 km。本项目公路等级为一级公路，路基宽度24.5 m，双向四车道，设计速度80 km/h。

项目所在区域属于黄泛冲积平原区，属暖温带大陆性半湿润季风气候区，根据聊城市气象局1971-2013年气象资料统计分析，项目区年均气温13.1℃，极端最高气温为41.2℃，极端最低气温为-20.8℃；多年平均无霜期195 d；最大冻土深43 cm，最大积雪厚度31 cm。多年平均风速3.7 m/s，全年主导风向为南风和偏东北风。项目区年均降水量508.2 mm，最大年降水量为975.9 mm，最小年降水量仅287.1 mm。年均蒸发量为1 644.9 mm，年最大蒸发量为1 892.3 mm；年最小蒸发量为1 368.1 mm。年平均≥10.0℃积温4 600℃。项目区植被类型属暖温带落叶阔叶林，境内天然植被很少，仅有零星灌木林。地表植物多为农作物、自然草本植物以及人工栽培的乔木、灌木。项目区林草覆盖率约为22%。项目区土壤类型以潮土为主。

项目区不属于国家级水土流失重点治理区，属于山东省省级水土流失重点治理区。从占地类型上分析，老路改建占地为已征用地，不需新增占地。新征永久用地56.54 hm2，新征占用主要为茌平境内13.20 km (AK434+000～AK447+200)新建路段，没有工程建设的限制性因素。临时占地为取土场占地。工程计划总工期24个月。

1水土流失预测范围和时段

1.1预测范围

本项目的建设是适应区域经济发展的需要、是保证G105在山东境内畅通的需要、是完善鲁西及省会都市圈城镇带发展轴，加速城市化进程的需要、是完善聊城市路网结构的需要是适应路段交通量不断增长的需要。工程建设对于项目区域的水土流失的影响主要体现在对项目区现有微地形的改变、对地表植被等水土保持设施的破坏、施工临时性土方的堆置、运移及回填等施工活动，从而造成或加重水土流失的发生。本项目预测范围为整个项目建设区，根据本项目工程施工进度、施工特点及扰动地表程度，结合项目区环境和水土流失现状，将项目区分为路基工程防治区，桥涵工程防治区，交叉工程防治区，养护工区防治区，取土场防治区和施工生产生活区。

1.2预测时段

根据《开发建设项目水土保持技术规范》(GB50433-2008)，结合本工程建设特点，确定本工程水土流失预测时段划分为施工期(含施工准备期)和自然恢复期。

1.2.1建设期

本工程建设期包括施工准备期和施工期。施工准备期为2015年1～2月，主体施工期为2015年3月～2016年12月，计划总工期为24个月。根据项目施工区域各预测单元的特点，对不同的区域采取不同的预测时段。各预测分区的预测时段根据施工安排，结合产生水土流失的季节，以最不利的情况合理选定预测时段，对于施工时段超过施工雨季长度(4个月)的按全年计算，未超过长度的按占雨季长度(4个月)的比例计算。本方案将施工准备期和施工期合并考虑，亦称为建设期。

1.2.2自然恢复期

结合项目区的气候条件，分析确定本工程自然恢复期预测时段取各单项工程完工后的2年时间。

1.3预测内容[1]

根据《开发建设项目水土保持技术规范》(GB50433-2008)的要求，结合本工程建设的特点和施工工艺，本工程预测内容主要包括以下5个方面内容：(1)扰动原地貌、占压土地和破坏植被情况预测；(2)弃土、弃石量的预测；(3)损坏水土保持设施预测；(4)可能造成的水土流失量预测；(5)可能造成的水土流失危害预测

本工程水土流失预测时段，详见表1。

表1　工程建设期水土流失预测时段及预测范围统计表

注：1.施工期存在不确定因素，按最不利因素考虑；2.施工时段超过施工雨季长度的按全年计算，未超过长度的按占雨季长度的比例计算。

2水土流失预测方法

主要是通过实地调查、查阅相关资料、类比等方法进行综合分析预测，预测的重点是扰动后可能造成的水土流失量及新增水土流失量[2]。

2.1土壤侵蚀模数背景值的确定

2.1.1原地貌土壤侵蚀模数的确定

通过现场查勘并综合考虑项目区不同地段的地表形态、风速、降雨、土壤、植被等土壤流失因子的特性，确定项目区域土壤侵蚀强度以风蚀为主，兼有水蚀，现状平均土壤侵蚀模数约为450 t/(km2·a)。根据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)，项目区地处北方土石山区，容许土壤流失量200 t/(km2·a)。

2.1.2扰动后土壤侵蚀模数的选取

工程建设扰动后，地表覆盖的土层被破坏，其对风蚀的抑制作用丧失。自然恢复期土建施工基本结束，硬化区域不再生产土壤流失，其他区域已处于自然恢复期。青岛至银川公路齐河～夏津(鲁冀省界)段工程项目区地处黄泛平原区，工程建设期间由于道路路基填筑、平面交叉及桥涵工程、服务区建设及临建工程等活动，使原地貌发生较大变化，工程区域由于工程建设活动引发的的水土流失较强烈。根据该工程水土保持监测情况进行类比，分析各预测单元扰动后及自然恢复期土壤侵蚀模数，详见表2。

表2　本工程各预测区域土壤侵蚀模数取值汇总表　 t/(km2·a)

2.2土壤流失量预测方法

根据防治区域、预测单元、预测时段的不同，采用各区域扰动后侵蚀模数与原地貌侵蚀模数之差值与其扰动面积、预测时段的乘积，计算原地貌扰动后在不采取水保防护措施情况下新增土壤流失量。

3预测结果

本项目为老路改建，原路基修建时建设单位未就损坏的水土保持设施面积缴纳水土保持设施补偿费，所以本报告确定项目区征占地范围内损坏的水土保持设施面积为全部占地面积即250.34 hm2，占地类型主要为交通运输用地和耕地。

根据前述水土流失预测方法，结合确定的预测参数进行分析，整个项目建设可能产生的土壤流失总量为2 3395 t，可能产生的新增土壤流失总量20 318 t。分时段土壤流失预测量见表7-4-8，分区域土壤流失预测量见表3。

4水土流失危害分析与评价

根据本工程建设特点，就各分区在不采取任何水土流失防治措施的前提下，易造成的水土流失危害分析如下：

(1)路基工程区建设期间，由于长距离路基铺设及两侧排水沟的开挖等建设活动，在道路两侧产生呈线性分布的临时性剥离表土，在不利天气条件下易发生水土流失，其流失的水土会影响周边的灌渠体系现有的过水能力，降低其防洪除涝标准，汇入到周边农田中，影响农作物的生长，并对周边环境产生不利的影响，影响施工，降低工效。

(2)桥涵工程主要跨河、跨路，施工期间若不采取措施进行防护，势必造成泥沙冲到附近的河道和沟渠，造成河道和沟渠淤积，影响周围农田灌溉和排水。

(3)施工生产生活区由于施工期间施工机械设备在场地的反复碾压和扰动，使熟化的表层土板结，若遇大雨(风)等不利天气，造成土壤有机质及养分随水流失，使后期恢复困难。砂、石、水泥等建筑材料的堆放区，在不利的天气条件下，将会造成砂、石、水泥在场地流失，影响该区域的后期恢复，同时也造成材料浪费，增加工程投资。

5预测结论及指导性意见

5.1预测结论

工程建设期间共扰动原地貌、损毁地表、植被面积250.34 hm2；损坏水土保持设施250.34 hm2；本工程土方挖填总量98.49万 m3，其中挖方总量28.71万 m3(表土剥离14.53万 m3，基础开挖13.59万 m3，建筑拆迁垃圾量0.59万 m3)；填方量69.78万 m3；外借方41.07万 m3，来自取土场。通过水土流失量预测，建设期内如不采取任何防护措施，将产生水土流失总量2.34万 t，其中新增土壤流失量2.03万 t。

5.1.1水土流失的重点防治时段

从水土流失重点防治时段分析图可知：水土流失主要发生在施工准备及施工期，该时段产生的土壤流失量占总流失量的90%，新增土壤流失量占总新增流失量的93%。因此，本工程水土流失重点防治时段为施工准备及施工期。

5.1.2重点防治区域

从水土流失重点防治区域分析图可以看出，水土流失主要在路基工程区，该区产生的土壤流失量占总流失量的85%，新增土壤流失量占总新增流失量的86%。因此，路基工程区应作为水土流失防治的重点区域。

表3　不同防治分区土壤流失预测量汇总表　t

5.2综合分析及指导意见

5.2.1防治措施的指导性意见

项目区施工期侵蚀类型以水力侵蚀为主，具体结合建设工程布局、施工工艺，提出针对性的防治措施，减少施工过程中产生的水土流失量。建设期的路基工程区是产生水土流失的重点地段，水土流失强度较大。路基工程区应采取工程措施、植物措施和临时措施相结合进行防治，尤其要加强施工期的临时防护措施。为防止工程建设过程中产生的水土流失，应树立先期预防、施工时临时防护措施及时跟进、主体完工后及时对裸露地表采取植物防护的原则。路基工程区应先期做好拦挡和覆盖措施、排水设施。

5.2.2施工进度的指导性意见

项目区施工期水土流失主要为水蚀，水土流失主要发生在雨季，集中在6～9月份，因此在主体工程施工安排时，土石方开挖和回填施工应尽量避开雨季。对在雨季不得不实施的工程必须做好防护措施，道路路基施工前先必须修筑排导工程，临时堆土前首先进行拦挡措施的布设。使水土保持工程和主体工程在施工时相配套，特别做好临时防护工程，减少施工中水土流失的发生。

5.2.3水土保持监测的指导性意见

工程水土流失防治的重点时段、重点区域，同时也应该是水土流失监测的重点时段和重点区域。根据预测结果，建议将路基工程区作为本工程建设期水土保持监测的重点区域。对于路基工程区，应重点监测施工期水土流失、植被恢复措施的防治效果。监测重点时段为施工期，特别是对汛期和施工高峰期更应加以重视。

综上所述，在工程建设期间，尽管存在扰动地表、产生大量的土石方填筑等可能造成水土流失的不利因素，但是通过制定科学的水土保持方案，采取相应的对策措施，对可能造成的水土流失进行积极有效的防治。从水土保持角度分析，工程建设不会对环境造成严重影响，不存在项目立项的制约性因素。

参考文献

[1]赵永军.开发建设项目水土保持方案编制技术[M].北京：中国大地出版社.2007:192-201.

[2]高钰婷，高平.张掖市生物质发电项目水土流失预测及分析评价[J].中国水土保持.2013(8):17-19.

[中图分类号]S157.1

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)02-0159-03

[作者简介]王娟(1982-)，女，山东高唐人，工程师，主要从事水利工程规划设计、开发建设项目水土保持方案编制工作。

[收稿日期]2015-03-14