江蘇省生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失特點

閔興華，張 洋，王新軍，張娜娜，王 震，趙言文

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京210095）

我國是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國家之一。據(jù)統(tǒng)計，我國“十一五”期間生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失總量達(dá)9.46×108t［1］。近幾十年來，各類生產(chǎn)建設(shè)項目激增，使長江中下游地區(qū)湖泊面積喪失約1.20×107hm2，喪失率達(dá)34%［2］。防治生產(chǎn)建設(shè)項目帶來的生態(tài)環(huán)境惡化，已成為世界各國，尤其是發(fā)展中國家的重要議題［3］。隨著江蘇省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目密度大、速度快且類型多，生產(chǎn)建設(shè)活動造成的水土流失所占比例快速增長［4－7］。江蘇省生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失成的環(huán)境的破壞和劣變，已影響到的全面建設(shè)小康社會，引起越來越多的人關(guān)注。2010年新出臺的《中華人民共和國水土保持法》要求加大對生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持的監(jiān)管力度，為生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持提供法律依據(jù)。由于生產(chǎn)建設(shè)項目類型多樣，水土流失的特點相對不同。本研究通過對江蘇省2006—2011年部批、省批的191個生產(chǎn)建設(shè)項目，就水土流失量、土石方挖填量、侵蝕模數(shù)等方面進(jìn)行探討，分析出江蘇省生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失特點，為今后江蘇省各級水行政主管部門對生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失監(jiān)管提供參考建議。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

江蘇省位于我國東部沿海，地處美麗富饒的長江三角洲，東臨黃海，河湖眾多，水網(wǎng)密布，全省總面積1.03×105km2，占國土面積的1.10%。江蘇省人口總數(shù)7 898.80萬，占全國人口總數(shù)的5.90%。2011年地區(qū)生產(chǎn)總值為49 110.27億元，占全國的10.4%，其中第二產(chǎn)業(yè)占全國的11.40%。據(jù)全國第二次土壤侵蝕遙感調(diào)查，江蘇省現(xiàn)有水土流失面積4 351.3km2，其中中度以上的流失面積為180.5 km2，占總流失面積的4.2%［8］。江蘇省年均降雨量均在800mm以上，降雨量較大。根據(jù)地形地貌形態(tài)，該省水土流失主要分布在丘陵山區(qū)和平原沙土區(qū)，流失類型以水力侵蝕為主，主要表現(xiàn)為面蝕和溝蝕。

江蘇省生產(chǎn)建設(shè)項目類型眾多，其中以電力、交通、水利、城鎮(zhèn)建設(shè)、制造類項目為主。生產(chǎn)建設(shè)項目分布由以前的蘇南地區(qū)較多，到現(xiàn)在蘇南蘇北地區(qū)逐漸趨于平衡。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源 本研究中降雨、水土流量等數(shù)據(jù)來源于承擔(dān)生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)測的相關(guān)單位和部門。

1.2.2 地面觀測與調(diào)查監(jiān)測 通過在項目建設(shè)區(qū)布設(shè)雨量計、徑流小區(qū)、簡易徑流觀測場等來收集降雨、水土流失量等相關(guān)數(shù)據(jù)。通過現(xiàn)場測量、查閱施工圖紙等確定項目擾動土地面積、土石方開挖量等相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

（1）樣本項目擾動后土壤侵蝕模數(shù)，表達(dá)式為：

式中：Wi——項目水土流失總量（t）；i——樣本數(shù)，i＝1，2，…，5；Mi——擾 動 后 土 壤 侵 蝕 模 數(shù)〔t／（km2·a）〕；Fi——擾動面積（km2）；Ti——建設(shè)總工期（a）。

（2）樣本項目單位面積土石方填挖量，表達(dá)式為：

式中：Ai——單位面積挖填量（m3／m2）；i——樣本數(shù)，i＝1，2，…，5；Vi——挖填總量（m3）；Fi——擾動面積（m2）。

所有數(shù)據(jù)采用Excel軟件處理，在SPSS 18.0統(tǒng)計包中分別對施工期水土流失量與面積，單位面積土石方開挖量與擾動后土壤侵蝕模數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生產(chǎn)建設(shè)項目特點分析

生產(chǎn)建設(shè)項目根據(jù)其工程本身的特點，通常可以劃分為點式工程和線式工程［9］。點式工程包括水利水電、火電、其他電力、城鎮(zhèn)建設(shè)項目等等，通常工程項目建設(shè)范圍相對較?。?0］，因此擾動地貌較小。線式工程一般線路長，擾動時候長，沿線的地貌類型多且對地表的擾動形式多樣，容易造成新的水土流失量。主體工程的這些特點直接決定了線式生產(chǎn)建設(shè)項目的土壤侵蝕特點，由連續(xù)或不連續(xù)的點（段）構(gòu)成線型分布侵蝕帶［11］。本研究將江蘇省191個生產(chǎn)建設(shè)項目分為點式工程和線式工程，根據(jù)項目類型分為10個項目類別（表1）。點式工程包括水利水電、火電、其他電力、冶金化工與制造和城鎮(zhèn)建設(shè)5個項目類別共計130個生產(chǎn)建設(shè)項目。線式工程包括鐵路、公路、堤防河道整治、管線和輸變電5個項目類別共計61個生產(chǎn)建設(shè)項目。從表1可以看出，191個生產(chǎn)建設(shè)項目為電力、交通、水利、城鎮(zhèn)建設(shè)、制造類。造成這一現(xiàn)象的原因主要包括：（1）由于江蘇省跨江濱海，河湖眾多，水網(wǎng)密布，該省大部分地區(qū)水系相當(dāng)發(fā)達(dá)，共有大小河流和人工河道2 900多條，陸域水面面積達(dá)1.73×104km2，水面所占比例之大，在全國各省中居首位。50a來，江蘇省在對江堤不斷加高培厚確保防洪安全的同時，對河道進(jìn)行了持續(xù)的治理［4］；（2）公路建設(shè)快速發(fā)展，交通類項目增多，目前全省高速公路通車?yán)锍踢_(dá)到4 122km，處于快速發(fā)展階段。2020—2025年江蘇高速公路將由快速發(fā)展階段進(jìn)人相對穩(wěn)定階段。在快速發(fā)展階段末江蘇省高速公路的合理規(guī)模為5 100～5 400km，進(jìn)人穩(wěn)定期時的合理規(guī)模約為6 000km［5］；（3）21世紀(jì)以來，江蘇省城市化發(fā)展水平一直在全國位居前列。從1979—2010年，江蘇城鎮(zhèn)化率由14.8%提升至57.0%，平均每年提高了1.4%［6］；（4）江蘇省是工業(yè)大省，目前，江蘇不少地區(qū)已經(jīng)形成了“世界加工廠”或“世界車間”，同時江蘇省也是缺電大省，夏季常出現(xiàn)電力供需缺口［7］。因此，從不同類型的生產(chǎn)建設(shè)項目來看，河道堤防整治類、公路類、城鎮(zhèn)建設(shè)類和電力（水電、火電、核電等）類工程應(yīng)列為今后江蘇省人為水土流失防治的重點類項目。

表1 江蘇省生產(chǎn)建設(shè)項目分類及水土流失防治分區(qū)

2.2 水土流失量特點分析

生產(chǎn)建設(shè)項目的建設(shè)造成的水土流失時段一般分為施工期和自然恢復(fù)期（也叫植被恢復(fù)期）。生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失最主要時期為施工期。在施工期地由于原地貌被擾動，地面的覆蓋物（建筑物及植被等）被清除，大面積的土地將完全暴露在外，容易導(dǎo)致水土流失，同時主體工程的基礎(chǔ)的開挖及建設(shè)，以及挖方和填方在時間和空間的變化，導(dǎo)致土壤裸露或挖方臨時堆放，容易導(dǎo)致水土流失。進(jìn)入自然恢復(fù)期后，隨著主體工程各項水土保持措施功能的發(fā)揮和植被的種植與恢復(fù)，水土流失將逐漸降低。對江蘇省2006—2011年建設(shè)完工的191個生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失特點進(jìn)行了研究（表2），點式工程中的水利水電、火電、其他電力、冶金化工和城鎮(zhèn)建設(shè)項目施工期水土流失量占總流失量的比例分別為98.97%，78.01%，93.94%，93.96% 和 92.07%，平 均 值 為90.26%。線式工程中的鐵路、公路、堤防河道整治、管線和輸變電項目施工期水土流失量占總流失量的比例分別為92.44%，90.21%，92.80%，84.84%和92.15%，平均值為92.15%。由此可見，不論點式工程還是線式工程施工期水土流失量都占到了總水土流失量的90.00%左右。因此，在生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失防治和監(jiān)測的重點時段為施工期。由表1還可以看出，點式工程中水利水電的水土流失量／單位面積為309.09t／hm2，火電的的水土流失量／單位面積為112.83t／hm2，其他電力的水土流失量／單位面積為102.95t／hm2，冶金化工的水土流失量／單位面積為70.54t／hm2，城鎮(zhèn)建設(shè)的水土流失量／單位面積為48.11t／hm2，平均值為151.37t／hm2。線式工程中的公路的水土流失量／單位面積109.97t／hm2，公路的水土流失量／單位面積為205.49t／hm2，堤防河道整治的水土流失量／單位面積為250.33t／hm2，管線的水土流失量／單位面積為73.84t／hm2，輸變電的水土流失量／單位面積為63.39t／hm2，平均值為200.00 t／hm2。綜合結(jié)果表明，點式工程較線式工程施工期水土流失量占總量的比例及水土流失量／單位面積都小，從產(chǎn)生水土流失的機(jī)理分析，點式工程擾動面積范圍較小，擾動的地貌比較單一，并且擾動時間較短。而線式工程擾動面積范圍較大，擾動的地貌復(fù)雜，并且擾動時間相對較長。

表2 江蘇省各類工程水土流失特點

擬合分析結(jié)果表明，無論點式工程還是線式工程隨著面積增大，工程施工期水土流失總量也在增大，點式工程施工期流失量與面積表現(xiàn)為線性關(guān)系，關(guān)系式為（R2＝0.931 8）表明線型關(guān)系擬合較好，t＝6.401＞t0.025＝4.773說明存在顯著性正線性相關(guān)。線式工程施工期流失量與面積為線性關(guān)系（R2＝9 439），表明對數(shù)關(guān)系擬合較好，t＝7.103＞t0.025＝4.773，說明存在顯著性正線性相關(guān)關(guān)系。

2.3 不同項目類別土石方挖填量特點分析

生產(chǎn)建設(shè)項目在施工的過程中場地平整、建筑物基礎(chǔ)開挖與回填、排水溝開挖等，會產(chǎn)生大量的土石方。土石方在開挖、運輸、堆積、回填過程中會造成大量的水土流失。對江蘇省2006—2011年建設(shè)完工的191個生產(chǎn)建設(shè)項目土石方挖填量進(jìn)行了研究（表3）。由表3中數(shù)據(jù)分析可知，單個項目土石方挖填量以公路最大，為1.44×107m3；以輸變電最小，為3.10×105m3。單個項目土石方挖填量超過5.00×106m3的有鐵路，公路、堤防河道整治項目。點式工程中的水利水電、火電、其他電力、冶金化工和城鎮(zhèn)建設(shè)項目單位面積挖填方量為2.45，1.18，1.25，1.39和1.43m3／m2。

線式工程中的鐵路、公路、堤防河道整治、管線和輸變電項目單位面積挖填方量分別為1.47，1.56，1.41，1.37和1.33m3／m2。由此可見，不論點式工程還是線式工程單位面積土石方挖填量都很大，均超過1.00m3／m2。

表3 江蘇省各類生產(chǎn)建設(shè)項目土石方開挖量與水土流失強(qiáng)度

2.4 不同項目類型土壤侵蝕強(qiáng)度特點分析

對江蘇省2006—2011年建設(shè)完工的191個生產(chǎn)建設(shè)項目土壤侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行了研究（表4）。由表4中數(shù)據(jù)分析可知，點式工程中的水利水電、火電、其他電力、冶金化工和城鎮(zhèn)建設(shè)項目土壤侵蝕強(qiáng)度分別為12 586.22，5 754.45，6 984.65，8 156.43 和9 354.22t／（km2·a）。

線式工程中的鐵路、公路、堤防河道整治、管線和輸變電項目水土流失強(qiáng)度分別為10 853.21，12 064.28，10 023.32，8 598.82和7 512.46t／（km2·a）。由此可見，無論點式工程還是線式工程土壤侵蝕強(qiáng)度均在強(qiáng)度及以上等級。

表4 江蘇省各類生產(chǎn)建設(shè)項目土壤侵蝕模數(shù)及土壤侵蝕強(qiáng)度分級

2.5 土石方填挖量與水土流失強(qiáng)度相關(guān)性分析

2.5.1 樣本選取

（1）將191個項目按工程本身特點分為點式工程和線式工程2大類，每一類根據(jù)項目特點分為5組，每一組隨機(jī)選取一個樣本，用改進(jìn)型格拉布斯（Grubbs）準(zhǔn)則法進(jìn)行異常數(shù)據(jù)剔除。

2.5.2 相關(guān)性分析 對5個樣本和1個空白（原地貌）進(jìn)行單因素分析，利用公式（1）—（2）分別求得點式項目與線式項目單位面積土石方挖填量與擾動后土壤侵蝕模數(shù)，空白樣本為原地貌（開挖量為0）土壤侵蝕模數(shù)均值。X軸為單位面積土石方挖填量，Y軸為擾動后土壤侵蝕模數(shù)，利用SPSS軟件，求得每組（x，y）的相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行顯著性校驗，求出一元線性回歸方程。通過分析得出，無論是點式項目還是線式項目單位面積土石方挖填量與擾動后土壤侵蝕模數(shù)存在相關(guān)性，點式工程R2＝0.959 5，線式工程R2＝0.932 4，t檢驗證明存在顯著性正線性相關(guān)，說明擾動后土壤侵蝕模數(shù)大小隨單位土石方填挖量的增大而增大（表5）。

表5 江蘇省生產(chǎn)建設(shè)項目單位面積土石方挖填量與擾動后土壤侵蝕模數(shù)相關(guān)性分析

3 結(jié)論

（1）無論點式工程還是線式工程施工期水土流失量都占到了總水土流失量的90.00%左右，因此生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失防治的重點時段為建設(shè)期。

（2）分析結(jié)果表明，線式工程水土流失強(qiáng)度遠(yuǎn)大于點式工程的水土流失強(qiáng)度。

（3）無論點式工程還是線式工程占地面積與施工期水土流失量存在正相關(guān)性。

（4）無論點式工程還是線式工程土壤侵蝕強(qiáng)度均在強(qiáng)度及以上等級。

（5）無論點式工程還是線式工程擾動后土壤侵蝕模數(shù)與單位土石方填挖量存在正相關(guān)性。

（6）生產(chǎn)建設(shè)項目在施工過程中應(yīng)盡量減少對地表的擾動面積和擾動時間，施工時間應(yīng)該盡量避開雨季，優(yōu)化施工工藝，減少土石方的挖填量，在土石方堆放、外運的過程中要進(jìn)行苫蓋，避免造成新的水土流失，合理布設(shè)防治措施，降低生產(chǎn)建設(shè)項目在建設(shè)過程中造成的水土流失。

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