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浅析安徽省水土保持方案常见问题及处理经验

2022-04-01朱昊宇王浩宇

治淮 2022年2期
关键词:指标值排水沟水土保持

朱昊宇 姬 钰 王浩宇

随着生产建设项目的水土流失问题越来越受到重视,监管力度逐步提升,对水土保持方案的质量要求也越发提高。目前正在使用的《生产建设项目水土保持技术标准》(GB50433-2018)《生产建设项目水土流失防治标准》(GB/T50434-2018)等技术标准和规范都是从全国范围角度考虑水土保持方案要求的,很难兼顾地方特点,需要各地技术人员在从事水土保持相关工作时积极总结问题,并思考解决办法。

安徽省位于我国东部,长江、淮河均从省内穿过,且由于省域被中国南北分界线隔开,使其在地理、气候等方面同时具有南北方特征,省内山地、丘陵、岗地和平原等地貌类型齐全,具有淮河平原区、江淮台地丘陵区、皖西丘陵山地区、沿江平原区和皖南丘陵山地五个地貌区,气候处于暖温带与亚热带的过渡地区,淮河以北为暖温带半湿润季风气候,淮河以南为亚热带湿润季风气候,雨量由北向南递增,淮北北部、大别山区、黄山地区平均年降水量分别为800mm、1200~1400mm、1600~2200mm,差异明显。鉴于安徽省复杂多变的气候及地貌特征,生产建设项目的水土保持方案也应因地制宜,不可生搬硬套,笔者通过多年的水土保持工作经验,提出了符合安徽省特点的三个常见问题,并总结了处理经验。

一、容许土壤流失量与防治标准的确定

要判断某地的容许土壤流失量与防治标准体系,首先要根据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190-2007)或《中国水土保持区划》(2016)确定该地所处的水土保持区划范围,安徽省以水力侵蚀为主,境内涉及北方土石山区和南方红壤(丘陵)区2 个类型区。一般情况下,处于北方土石山区的生产建设项目容许土壤流失量应为200t/(km2·a),防治指标体系应采用北方土石山区水土流失防治指标值;南方红壤区则为500t/(km2·a),采取南方红壤区水土流失防治指标值。但特殊的是,在安徽省境内,《土壤侵蚀分类分级标准》和《中国水土保持区划》对北方土石山区及南方红壤区的范围划定并不统一,对于两种划分方法的重合地带,应根据生产建设项目所处具体位置进行判断。

针对此类问题,应从两种指标和两种划分方法的本意出发进行探讨。容许土壤流失量是指长期保持土壤肥力和生产力不下降情况下的最大流失量,在水力侵蚀区主要和土壤的机械组成、理化性质等本身的特性有关,故判断依据应参照《土壤侵蚀分类分级标准》着重于土壤类型的划分方式;防治标准指标主要包括水土流失治理度、土壤流失控制比、渣土防护率、表土保护率、林草植被恢复率和林草覆盖率,除土壤本身特性外,还被气候、气象、植被、人为等因素影响,故判断依据应参照《中国水土保持区划》综合考虑各类自然和人文条件的划分方法。

依照《土壤侵蚀分类分级标准》,安徽省境内北方土石山区和南方红壤区是以江淮分水岭为界,依照《中国水土保持区划》则是以淮河干流为界,故位于江淮分水岭以北的区域容许土壤流失量应为200t/(km2·a),以南则为500t/(km2·a),位于淮河干流以北的区域应采用北方土石山区水土流失防治指标值,以南则为南方红壤区水土流失防治指标值。淮河干流途径安徽省境内的阜阳市、六安市、淮南市、蚌埠市、滁州市,江淮分水岭则经过六安市、安庆市、合肥市、滁州市,当生产建设项目位于上述几个城市境内时,应在确定其位于的具体坐标位置后,按文中方法判断。安徽省具体容许流失量及防治标准分界线见图1。

图1 安徽省容许流失量及防治标准分界图

二、南方山区临时排水措施体系

生产建设项目的临时排水措施主要布设在施工期,且大量设置在临时施工场地区域。一般情况下,考虑到施工现状,采用土质排水沟的较多,其排水能力可通过表1确定。

表1 土质排水沟流量表(单位:m3/s)

确定土质排水沟的排水能力后,根据式1 验算其是否达到设计径流量。

式1 中,Q设为设计径流量(m3/s);为径流系数;q 为设计重现期及降雨历时内的平均降雨强度(mm/min),F 为汇水面积(km2)。生产建设项目的临时排水沟除考虑排水能力外,还需综合考虑施工安全及后期恢复需求,避免过宽过高,避免大的土方开挖。但由于安徽省境内南方山区降雨强度较大,使用小尺寸的土质排水沟会有较大的排水压力,若增加栅格交错式排水沟和排水出口,又会对施工安全造成影响。

本文选取位于南部山区的黄山市作为研究区域,采用常用的底宽0.4m、水深0.2m、边坡坡比1∶1、沟底坡度0.5%的土质排水沟,模拟200m×500m 的典型施工场地(有围墙,微地形平坦,细粒土面,地表裸露)在3年一遇10min 暴雨强度下的排水措施布局,分析其合理性。

黄山市的暴雨强度根据式2 计算。

式2 中,Q 为暴雨强度(L/s·hm2);P 为设计重现期(a);t 为降雨历时(min)。通过计算可得黄山市3年一遇10min 暴雨强度为356.21L/s·hm2,换算单位后为2.14mm/min。设采用的土质排水沟流量为设计流量,即Q设为0.107m3/s,取“细粒的土面”值,即0.4,q 值取暴雨强度值,将其带入式1 计算可得F 为0.75hm2,即每段排水沟能排除汇集面积为0.75hm2的雨水。若单纯依赖排水沟的排水能力,则需要采用栅格布局,利用排水沟将典型施工场地切割为14 块,并设置15 个排水出口,这在实际施工中极难实现,过多的土方开挖也会增加临时堆土,不利于水土保持,也不利于后期排水沟的拆除和恢复工作。遇到此类问题,可考虑在施工场地地表布设碎石或者鹅卵石压盖措施,降低雨水的击溅效果,同时截留地表径流,使雨水就近入渗,若采用此种方法,可将φ 由“细粒的土面”值改善为“卵石、块石地”值,改善后取值为0.08,经过计算,F 值可增加至3.75hm2,仅需将施工场地切割为3 块,设置4 个出水口即可,可行性大大增加(见图2)。

图2 碎石或鹅卵石压盖后排水措施示意图

三、矿井上方地表区域防治责任范围确定

安徽省矿产资源丰富,以煤、铁、铜、硫、明矾石为五大优势矿产,尤其是淮北、淮南、马鞍山、铜陵等城市的采矿项目繁多。这些采矿项目中有大比例采用了井采的方式,大部分作业面积位于地下矿井内,那么这部分占地上方的地表区域应如何划分防治责任范围呢?首先要从防治责任范围的基本概念出发进行初步判断,生产建设项目水土流失防治责任范围应包括项目永久征地、临时占地(含租赁土地)以及其他使用与管辖区域,所以若建设单位从安全角度考虑,直接将矿井上部地表区域永久征用或者临时租赁,则可直接判定此区域属于防治责任范围。而对于建设单位未征用或租赁的情况,也不可简单粗暴的认定其不在防治责任范围内,对于建设生产类项目除了从基本概念角度判断之外,若在生产运行后期,因工程收尾行为对某区域地表产生了扰动和破坏,使其无法发挥原有功能,则该区域也应纳入防治责任范围内。一般情况下,在矿井开采完毕后出于后期安全考虑,会对其采取充填或崩落塌陷处理,采取充填处理的矿井,后期仅会产生程度较小的沉降且在相关行业标准允许范围之内,对其上部地表基本不产生破坏,也可维持其原有功能或生产力,这样的可不纳入防治责任范围;对于采取崩落塌陷处理的矿井,后期会产生塌陷区,明显的会对其上部地表产生严重的扰动和破坏,甚至丧失其原有功能,不再具备生产能力,这样的应纳入防治责任范围,建设单位应考虑此区域后期的整治和修复。

四、结论及展望

1.安徽省境内容许土壤流失量取值应以江淮分水岭为界,以北区域取值200t/(km2·a),以南区域取值500t/(km2·a);防治标准指标取值应以淮河干流为界,以北区域采用北方土石山区水土流失防治指标值,以南区域采用南方红壤区水土流失防治指标值。

2.安徽省南方山区临时施工场地应在地表布设碎石或者鹅卵石压盖措施,降低雨水的击溅效果,同时截留地表径流,使雨水就近入渗,可降低临时排水沟工程量,减少排水出口数量,减少临时堆土,有利于水土保持,也有利于施工安全。

3.对于井采矿项目的矿井上方地表区域,若由建设单位直接征用或租赁,则纳入水土保持防治责任范围;在未征用或租赁时,若矿井后期采用充填处理,则不纳入防治责任范围,若采用崩落塌陷处理,则应纳入防治责任范围。

4.在生产建设项目水土保持方案相关工作中,仍有许多问题尚未解决,如怎样准确计算减少水土流失量、怎样判断施工常见临时措施的保水保土效益、表土在扰动到怎样的程度时有必要剥离保护等,这些问题仍需从业工作者多思考,多总结,或者作为科研课题研究,以期在不远的将来得到解决■

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