新疆準(zhǔn)東地區(qū)開發(fā)建設(shè)項目水土流失預(yù)測研究

【摘要】新疆準(zhǔn)東地區(qū)屬典型的極端干旱大陸氣候，生態(tài)環(huán)境脆弱，在該區(qū)域從事開發(fā)建設(shè)項目活動的同時必須做好水土保持防治。以準(zhǔn)東地區(qū)三個開發(fā)建設(shè)項目的水土流失預(yù)測為例，采用資料統(tǒng)計法和類比法對水土流失量進(jìn)行定量分析。

【關(guān)鍵詞】開發(fā)建設(shè)項目；水土流失；類比法

前言

開發(fā)建設(shè)項目水土流失預(yù)測是評價開發(fā)建設(shè)項目對周邊生態(tài)環(huán)境的影響及編制水保方案的重要依據(jù)。隨著開發(fā)建設(shè)項目的增多，準(zhǔn)東地區(qū)的水土流失愈發(fā)嚴(yán)重。為響應(yīng)《關(guān)于新疆準(zhǔn)東經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)產(chǎn)業(yè)項目建設(shè)與發(fā)展的意見》等文件精神，更好的實施煤電冶項目一體化集中布局，需要掌握項目建設(shè)所造成的水土流失情況，故選取三個有共性且具代表性的開發(fā)建設(shè)項目（新疆準(zhǔn)東五彩灣北二電廠工程，下文簡稱電廠、新疆神火煤電有限公司年產(chǎn)80萬噸鋁合金項目，下文簡稱鋁合金廠、中國石化新疆能源化工有限公司80億方/年煤制天然氣項目，下文簡稱煤制氣廠），對其可能造成具有較大危害的水土流失進(jìn)行定量分析，為未來開發(fā)建設(shè)項目的水土保持防治、準(zhǔn)東經(jīng)濟開發(fā)區(qū)總體規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)布局設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。

1、項目區(qū)概況

項目區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地東南緣的新疆昌吉州阜康市、吉木薩爾、奇臺和木壘縣境內(nèi)，西起阜康市的沙丘河，東到木壘縣的東部邊界，北到昌吉州北部邊界卡拉麥里山南麓，南接古爾班通古特沙漠北緣，總面積20787.5hm2。

準(zhǔn)東地區(qū)地勢平坦，海拔約600m，相對高差30-50m。地貌以戈壁和荒漠為主，屬典型的極端干旱大陸氣候，年溫差和晝夜溫差變化很大，多年平均氣溫6.5℃，平均日較差12.4℃，平均降雨量106mm，多集中于6-9月，最大24小時降水量31mm，年蒸發(fā)量2202-2382mm，年平均風(fēng)速2.7-3.7m/s，最大風(fēng)速16m/s。土壤為灰漠土、風(fēng)沙土、鹽化土等。地表植被稀疏，物種單一，生態(tài)環(huán)境比較脆弱，現(xiàn)狀植被覆蓋度約1%-5%。

2、水土流失量預(yù)測

2.1 水土流失預(yù)測時段及預(yù)測單元。根據(jù)主體工程施工進(jìn)度安排、及其擾動地面的自然恢復(fù)期限，將工程的水土流失預(yù)測時段為施工準(zhǔn)備期、施工期及自然恢復(fù)期。預(yù)測時段的單位為年，根據(jù)工程所在地區(qū)各月平均風(fēng)速和降水量分布情況，各單項工程的預(yù)測時段均按最不利的情況考慮。在施工期間水土流失類型復(fù)雜、分布面寬、水土流失嚴(yán)重，是重點預(yù)測時段，依據(jù)主體工程施工進(jìn)度安排，預(yù)測時段參照各分項工程施工時段確定。隨著項目的各類工程建成，由施工活動產(chǎn)生的影響也基本結(jié)束，此時的水土流失僅是建設(shè)期的延續(xù)。隨著各項水土保持措施的實施，水土流失強度和侵蝕量將逐步降低和減少。根據(jù)項目區(qū)的自然條件，天然植物恢復(fù)或表土形成相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)并發(fā)揮水土保持功效約需要2年，因此確定自然恢復(fù)期的水土流失預(yù)測時段為2年。各單元單項工程完工后，自動進(jìn)入自然恢復(fù)期，見表1。

根據(jù)各個工程建設(shè)實際情況和對裸露地表變化、擾動的分析，工程預(yù)測范圍為全部擾動并可能產(chǎn)生水土流失的區(qū)域。經(jīng)統(tǒng)計分析，依據(jù)工程建設(shè)特點及同類建設(shè)項目經(jīng)驗進(jìn)行擾動地表預(yù)測單元劃分，各個工程水土流失預(yù)測范圍為全部項目建設(shè)區(qū)，預(yù)測范圍包括廠區(qū)、廠外道路區(qū)、廠外管線區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)。各工程預(yù)測水土流失面積分別為：電廠：100.48hm2，鋁合金廠：257.96hm2，煤制氣廠：630.37hm2。

2.2 預(yù)測方法。根據(jù)地區(qū)水土流失的特點和本工程建設(shè)的特點，新增水土流失量預(yù)測采用類比分析法結(jié)合經(jīng)驗公式進(jìn)行綜合預(yù)測。新增土壤侵蝕量計算公式如下：

式中：ΔW—擾動地表新增水土流失量，t；

i—預(yù)測單元，1，2，3，……，n-1，n；

k—預(yù)測時段，1，2，3，指施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期；

Fi—第i個預(yù)測單元的面積，km2；

Mik—擾動后不同預(yù)測單元、不同時段的土壤侵蝕模數(shù)（t/km2*a）；

ΔMik—不同預(yù)測單元各時段新增土壤侵蝕模數(shù)，（t/km2*a）；

Mi0—擾動前不同預(yù)測單元的土壤侵蝕模數(shù)，（t/km2*a）；

Ti—預(yù)測時段（擾動時段），a。

3、侵蝕模數(shù)的確定

3.1 背景侵蝕模數(shù)。類比工程屬典型的極端干旱大陸氣候，具有降水量小，蒸發(fā)量大，冬季嚴(yán)寒而漫長、夏季炎熱而短促，年溫差和日溫差大的特點。工程區(qū)多年平均氣溫7.0℃，平均降雨量102.0mm，多集中于6-9月，常形成陣雨，最大一日降水量28.4mm。多年平均蒸發(fā)量2707.7mm，無霜期146天，≥10℃積溫3422.9℃，最大凍土深度148cm。年平均風(fēng)速3.3m/s，多年平均大風(fēng)日數(shù)29.5d，最多風(fēng)向西北風(fēng)，最大風(fēng)速16m/s。土壤類型主要為灰漠土，主要植被為梭梭、琵琶柴等旱生植物，植被種類較單一，覆蓋度10-15%。土壤侵蝕類型主要輕度風(fēng)力微度水力侵蝕。根據(jù)監(jiān)測報告工程區(qū)平均侵蝕模數(shù)1895t/（km2*a）。

根據(jù)對項目區(qū)實地情況調(diào)查，對項目區(qū)地形地貌特征，土壤質(zhì)地和植被覆蓋情況進(jìn)行綜合分析，結(jié)合《新疆維吾爾自治區(qū)水土保持建設(shè)規(guī)劃報告》及《奇臺縣水土保持規(guī)劃》中提出的相關(guān)結(jié)論，按照《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL190-2007）侵蝕強度分級表，同時根據(jù)類比工程《新建鐵路烏準(zhǔn)線五彩灣至將軍廟段工程水土保持監(jiān)測報告》，確定項目區(qū)為輕度風(fēng)力微度水力侵蝕，土壤侵蝕模數(shù)背景值為2000t/（km2*a），土壤容許流失量為2000t/（km2*a），見表3。

3.2 擾動后侵蝕模數(shù)。擾動后土壤侵蝕模數(shù)根據(jù)本工程區(qū)域的地形、地貌、降雨量、土壤類型等水土流失影響因子及預(yù)測對象所受擾動情況，采用類比分析確定。根據(jù)工程實際，本方案選取地形地勢條件大致相似，造成新增水土流失影響因子基本相同的工程作為類比工程，將《新建鐵路烏準(zhǔn)線五彩灣至將軍廟段工程》作為本次水土流失的類比工程。

此工程區(qū)的地形、氣候、地表組成、土壤抗沖抗蝕性、及植被等方面與本工程相似，具有較強的類比性。類比工程已由新疆水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站編制完成水土保持監(jiān)測報告，該報告中對工程區(qū)擾動后的水土流失有全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可作為本工程水土流失預(yù)測的依據(jù)。根據(jù)新疆水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站監(jiān)測資料，由于本工程和類比工程區(qū)氣象條件、土壤植被類型、地表物質(zhì)、侵蝕方式等具有一定的相似性，使水土流失有相同性，因此將《新建鐵路烏準(zhǔn)線五彩灣至將軍廟段工程》中的不同地段土壤侵蝕模數(shù)修正后，確定本工程施工準(zhǔn)備期、施工期、自然恢復(fù)期各區(qū)域擾動后土壤侵蝕模數(shù)。

4、結(jié)果分析及結(jié)論

4.1 結(jié)果分析。根據(jù)各預(yù)測單元擾動地貌植被面積、施工擾動前后土壤侵蝕模數(shù)、預(yù)測時段，進(jìn)行水土流失預(yù)測，通過綜合分析及三個建設(shè)項目比較可以得出：

4.1.1 水土流失總量184595.2t，其中背景流失量67619.4t，新增水土流失量為116975.8t，。

4.1.2 建設(shè)項目水土流失預(yù)測時段為施工準(zhǔn)備期、施工期、自然恢復(fù)期，施工準(zhǔn)備期新增流失量226.6t，占全部新增水土流失量的0.19%；施工期新增流失量113214.4t，占全部新增水土流失量的96.78%；自然恢復(fù)期新增流失量3534.8t，占全部新增水土流失量的3.03%?？梢钥闯鏊亮魇е饕l(fā)生在施工期。施工期水土流失總量為171825t，其中背景流失量為58610.5t，新增水土流失量為113214.4t。施工期水土流失量占總新增流失量的96.78%，因此水土流失重點監(jiān)測及防護(hù)時段為施工期，4.1.3 從工程建設(shè)期各施工單元新增水土流失量可以看出重點水土流失量區(qū)在廠區(qū)，其在新增水土流失總量中占比86.29%。因此廠區(qū)是重點防治區(qū)。

4.2 結(jié)論

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，準(zhǔn)東地區(qū)此三個開發(fā)建設(shè)項目總占地面積為988.81hm2，擾動面積988.81hm2，預(yù)測期內(nèi)，可能造成的總水土流失量為184595.2t，其中新增水土流失量為116975.8t。通過對各預(yù)測單元在不同時段的新增土壤流失量定量分析，分析各預(yù)測單元水土流失量的影響，進(jìn)而確定建設(shè)項目水土流失重點區(qū)域，為水土保持措施布置及水土保持監(jiān)測提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)預(yù)測，該類開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測的重點時段應(yīng)為施工期，監(jiān)測的重點區(qū)域為廠區(qū)。

干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境在氣候變化的影響下已經(jīng)極端脆弱，人類的開發(fā)建設(shè)行為會造成大量水土流失，更是加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化，所以搞好干旱區(qū)的水土保持工作對環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展意義重大。合理預(yù)測開發(fā)建設(shè)項目的水土流失，可以有針對性地提出水土保持措施，利于在開發(fā)建設(shè)的同時做好環(huán)境保護(hù)工作。

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