開發(fā)建設(shè)項目工程堆積體分類、侵蝕風(fēng)險及監(jiān)管防治策略

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、點多量大，潛在的水土流失風(fēng)險日益增長，成為水土流失防治和研究的焦點之一[1-2]。目前業(yè)內(nèi)專家針對一些工程堆積體水土流失的影響因素、過程機理、規(guī)律及防護(hù)措施等進(jìn)行了研究[3-5]，但對形式多樣的工程堆積體缺乏歸類分析，對有針對性的防護(hù)措施和防治對策研究較少。本文結(jié)合現(xiàn)有研究成果和水土保持工作實際，對工程堆積體分類、水土流失潛在風(fēng)險、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)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)、《開發(fā)建設(shè)項目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50434—2008)，項目生產(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際，認(rèn)為開發(fā)建設(shè)項目工程堆積體應(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、存放時限，開發(fā)建設(shè)項目工程堆積體可分為：①永久堆積體。該類堆積體多見于點型開發(fā)建設(shè)項目，如礦山、電廠、水利樞紐等，在建設(shè)和生產(chǎn)運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臨時堆積體。該類堆積體多見于線型開發(fā)建設(shè)項目，如公路、鐵路、輸電線路、渠道、城市道路等，在建設(shè)過程中臨時形成的土、石等堆積體，分散分布，點多量大。

按照產(chǎn)生途徑，開發(fā)建設(shè)項目工程堆積體可分為：①開挖堆積體。開發(fā)建設(shè)項目建設(shè)過程中，取土、挖沙等形成的工程堆積體。②搬運堆積體。開發(fā)建設(shè)項目建設(shè)過程中，臨時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)項目工程堆積體可分為：①土石堆積體。包括開發(fā)建設(shè)項目建設(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)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)和《開發(fā)建設(shè)項目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50434—2008)明確規(guī)定了開發(fā)建設(shè)項目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)、分類及分級，基本包括了開發(fā)建設(shè)項目可能造成水土流失的各種情況。在水土保持工作實際中，監(jiān)管部門更關(guān)注大型開發(fā)建設(shè)項目，特別是采礦和修路等工程。研究表明采礦對地面擾動大，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，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)均會影響地表侵蝕[11]，但建筑對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，城建活動日益增加，形成的工程堆積體形式多樣、點多量大，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。

表1 不同工程項目類型對地表侵蝕的影響[10]

2.2 影響因素

不同開發(fā)建設(shè)項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)項目工程堆積體的土壤流失量主要受降雨強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其穩(wěn)定性，但高強度的降雨或低強度長時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]，不同的土石比對土石混合體的土體干密度、孔隙度、抗剪強度等影響顯著[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)對于永久工程堆積體，必須嚴(yán)格落實《開發(fā)建設(shè)項目水土保持方案編報審批管理規(guī)定》，以及水土保持“三同時”制度，并按照批復(fù)的水土保持方案，對工程堆積體的攔擋、存放采取防護(hù)措施。

(2)對于臨時工程堆積體。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，同時加大宣傳力度,提高監(jiān)理單位和建設(shè)單位的防治意識；要求建設(shè)單位優(yōu)化施工管理，減少堆放時間，加快轉(zhuǎn)運處理速率，采取臨時性的截水、排水和沉渣等措施，盡量避免在雨季動土。

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

(4)對于搬運堆積體。要結(jié)合建設(shè)施工管理，堆放到固定專用場所，盡量減少堆放時間，做到隨堆隨用，做好灑水降塵等措施，必要時采取臨時性的截水、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際，降雨強度和礫石質(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。如對于點多量大的城市道路、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，及時采取應(yīng)對措施。

(2)針對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。如對產(chǎn)沙產(chǎn)流相對不大的壤土、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)加強監(jiān)測，完善監(jiān)督管理。采用遙感監(jiān)測等手段，對工程建設(shè)形成的堆積體進(jìn)行地理坐標(biāo)定位，評判水土流失面積、強度和分布等信息，進(jìn)行動態(tài)宏觀監(jiān)測，利用計算機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)。