阜新市彰武縣滿堂紅鎮(zhèn)和大冷鎮(zhèn)旱改水項(xiàng)目水土流失分析與預(yù)測

鐘 笑

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽110006）

1 項(xiàng)目概況

阜新市彰武縣滿堂紅鎮(zhèn)和大冷鎮(zhèn)旱改水項(xiàng)目位于阜新市彰武縣滿堂紅鎮(zhèn)，主要是將彰武縣滿堂紅鎮(zhèn)的蘑菇溝村和大冷蒙古族鎮(zhèn)的程溝村、上三家子村、蛤蟆屯村中部分旱田改造成水田，并配套相應(yīng)的灌溉配套工程。旱改水的建設(shè)規(guī)模為793.48 hm2。其中灌溉配套工程等別為III等，工程總投資30347.30萬元，其中土建投資22307.69萬元。

2 水土流失現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)主要涉及阜新市彰武縣的滿堂紅鎮(zhèn)和大冷鎮(zhèn)。項(xiàng)目區(qū)總面積為45449.13 hm2，現(xiàn)有水土流失面積10661.0 hm2，占項(xiàng)目區(qū)總面積的23.46%。其中輕度水土流失面積為8665.0 hm2，占總水土流失面積的81.28%，中度水土流失面積為1996.0 hm2，占總水土流失面積的18.72%。土壤侵蝕類型以輕度水力侵蝕為主，項(xiàng)目區(qū)平均土壤侵蝕模數(shù)為1 500 t/（km2·a）～3717 t/（km2·a），容許土壤流失量為200 t/（km2·a）。

3 水土流失影響因素分析

工程所處區(qū)域的地形地貌主要為低山丘陵，坡度較大，多年平均降雨量為510 mm，植被狀況較好，林草覆蓋率為29.75%。工程建設(shè)過程中，將破壞原有建筑物和地表植被，形成裸露地面。項(xiàng)目區(qū)在汛期降雨過程中，工程區(qū)域?qū)⑷菀桩a(chǎn)生較大的水土流失，造成水土流失危害，破壞水土資源。此外，工程施工還將臨時占用土地，影響局部區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，特別是施工機(jī)械的運(yùn)行和施工人員的活動將破壞周圍的生態(tài)環(huán)境。

3.1 擾動地表面積及植被面積

依據(jù)項(xiàng)目可研報告及圖紙，結(jié)合征地使用范圍，在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，對工程建設(shè)擾動地表、占地面積情況進(jìn)行測算和統(tǒng)計(jì)，本工程建設(shè)擾動地表面積為849.01 hm2。其中耕地807.84 hm2，林地12.56 hm2，草地0.61 hm2，交通運(yùn)輸用地14.92 hm2，水域及水利設(shè)施用地10.24 hm2、其他土地0.48 hm2、城鎮(zhèn)村及工礦用地2.35 hm2。工程區(qū)域內(nèi)無水土保持設(shè)施。工程建設(shè)損壞的林草植被面積為13.17 hm2。

3.2 臨時堆渣量

根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)及土石方平衡計(jì)算，工程開挖總量221.32萬m3，工程回填利用總量218.27萬m3，棄渣3.04萬m3，全部為石方，以上方量均為自然方。項(xiàng)目產(chǎn)生的棄渣由滿堂紅鎮(zhèn)政府負(fù)責(zé)接收，用于廢棄坑的回填。工程臨時堆土量為108.32萬m3，其中剝離表土24.5萬m3，用于工程綠化；工程需臨時堆存的回填土石方83.82萬m3。

4 土壤流失量預(yù)測

4.1 預(yù)測單元

預(yù)測單元結(jié)合水土保持分區(qū)、工程布置、水土流失影響因素的分析，將本項(xiàng)目劃分為土地管理工程區(qū)、輸水工程區(qū)2個預(yù)測單元。

4.2 預(yù)測時段

預(yù)測時段根據(jù)本工程的建設(shè)性質(zhì)、施工特點(diǎn)和施工進(jìn)度，劃分為施工期（含施工準(zhǔn)備期）、自然恢復(fù)期2個預(yù)測時段。在施工期，由于對原地貌及植被的擾動，水土流失加劇，是水土流失預(yù)測的主要時段。自然恢復(fù)期不采取水土流失治理措施，僅靠其自然恢復(fù)，水土流失依然存在。施工期預(yù)測時間應(yīng)按連續(xù)12個月為1年計(jì)，不足12個月，但達(dá)到一個雨（風(fēng)）季長度的，按1年計(jì)，不足一個雨（風(fēng)）季長度的，按占雨（風(fēng)）季長度的比例計(jì)算；自然恢復(fù)期，項(xiàng)目區(qū)屬于半濕潤區(qū)取3 a計(jì)算。

土壤侵蝕模數(shù)根據(jù)項(xiàng)目區(qū)降雨，地形、植被等情況，采用適用的數(shù)學(xué)模型，其中：坡度＜15°、15°～25°、＞25°的非耕地的土壤侵蝕模數(shù)（包括林地、荒地）分別采用遼西丘陵區(qū)坡度＜15°、15°～25°、＞25°的數(shù)學(xué)模型，臨時堆土場的土壤侵蝕模數(shù)采用粘土礦排渣場的數(shù)學(xué)模型。

（1）原地貌土壤侵蝕模數(shù)

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)占地地類及現(xiàn)狀地形情況，分別以地形坡度和植被蓋度為主導(dǎo)因子，采取相應(yīng)的土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算。項(xiàng)目區(qū)占用的水域及水利設(shè)施用地，視其土壤侵蝕模數(shù)為0。各預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)背景值見表1。

（2）施工期土壤侵蝕模數(shù)值

伴隨施工活動，項(xiàng)目區(qū)地面組成物質(zhì)以及地形地貌受到擾動，造成表層土裸露，地表植被損壞，原地貌的防沖、固土能力喪失。較之?dāng)_動前，土壤侵蝕模數(shù)急劇增大。根據(jù)擾動區(qū)域原有地貌及擾動后地形地貌變化，分別采取相應(yīng)的土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算數(shù)學(xué)模型進(jìn)行確定。各預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)見表2。

（3）自然恢復(fù)期各預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)

自然恢復(fù)期主要是指施工擾動結(jié)束后，不采取水土保持措施的情況下，土壤侵蝕強(qiáng)度自然恢復(fù)到擾動前土壤侵蝕強(qiáng)度所需要的時間。因此，在自然恢復(fù)期，工程通過場地平整等措施，項(xiàng)目區(qū)地形地貌發(fā)生變化，水土流失程度較施工建設(shè)期有一定程度的緩解，但由于沒有采取相應(yīng)的植物措施，水土流失依然發(fā)生。自然恢復(fù)期各預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)見表3。

表1 各預(yù)測單元原地貌土壤侵蝕模數(shù)表

表2 施工期各預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)表

表3 自然恢復(fù)期各預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)

4.3 預(yù)測結(jié)果

4.3.1 預(yù)測公式

根據(jù)地形地貌、擾動方式、和本工程建設(shè)特點(diǎn)，工程建設(shè)對地表、植被的擾動情況，堆放土（石）方的物理組成、堆放位置和形式，對本工程建設(shè)中造成的新增水土流失量，采用數(shù)學(xué)模型方法進(jìn)行預(yù)測。

采用的水土流失量預(yù)測公式為：

式中：W為土壤流失量，t；n為預(yù)測單元，1，2，3，……n；k為預(yù)測時段，1，2，指施工期（含施工準(zhǔn)備期）、自然恢復(fù)期；Fi為第i個預(yù)測單元的面積，km2；Mik為不同預(yù)測單元不同時段的土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；Ti為預(yù)測時段，a。

4.3.2 原地貌水土流失預(yù)測量

根據(jù)確定的原地貌土壤侵蝕模數(shù)、以及相對應(yīng)的水土流失預(yù)測時段，預(yù)測原地貌水土流失量。經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)原地貌水土流失量為5217 t，其中施工期原地貌水土流失量為4110 t，自然恢復(fù)期原地貌水土流失量為1107 t。

原地貌水土流失預(yù)測量計(jì)算見表4、表5。

表4 施工期原地貌水土流失量表

表5 自然恢復(fù)期原地貌水土流失量表

4.3.3 施工期水土流失預(yù)測量

根據(jù)確定的施工期土壤侵蝕模數(shù)、以及相對應(yīng)的水土流失預(yù)測時段，預(yù)測施工期水土流失量。經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)施工期水土流失量為26554t（表6）。

表6 施工期水土流失預(yù)測量計(jì)算表

4.3.4 自然恢復(fù)期水土流失預(yù)測量

自然恢復(fù)期，各預(yù)測區(qū)域可綠化區(qū)域的植被尚未恢復(fù)至擾動前水平，依據(jù)各區(qū)域植被恢復(fù)能力，預(yù)測自然恢復(fù)期水土流失預(yù)測量為2084 t（表7）。

表7 自然恢復(fù)期水土流失預(yù)測量計(jì)算表

4.3.5 水土流失預(yù)測總量

通過預(yù)測公式計(jì)算，預(yù)測時段內(nèi)項(xiàng)目區(qū)水土流失總量為28638 t，其中原地貌水土流失量為5217 t，因工程建設(shè)新增水土流失量為23421 t。其中：施工期水土流失總量為26554 t，原地貌水土流失量為4110 t，新增水土流失量為22444 t；自然恢復(fù)期水土流失總量為2084 t，原地貌水土流失量為1107 t，新增水土流失量為977 t（表8）。

表8 工程水土流失量匯總表 單位：t

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

通過工程水土流失預(yù)測可以看出，施工過程中的基礎(chǔ)開挖、臨時堆土等，破壞了項(xiàng)目區(qū)原有地貌、植被及土壤結(jié)構(gòu)。工程建設(shè)中形成的松散堆積體和裸露地表，抗蝕能力極弱，減弱了原有水土保持設(shè)施的固土、攔擋能力。如不采取有效的水土保持防護(hù)措施進(jìn)行預(yù)防、治理，當(dāng)發(fā)生區(qū)域強(qiáng)降雨并形成較大的地表徑流時，濺蝕、細(xì)溝侵蝕均可產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失，影響項(xiàng)目區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境狀況。

5.2 建議

本工程防治措施應(yīng)采取場地平整、植物綠化及臨時攔擋等措施，做到工程措施、植物措施及臨時措施相結(jié)合，最大程度地避免水土流失的發(fā)生。主體工程區(qū)應(yīng)臨時堆土的防護(hù)、綠化等措施；施工工區(qū)應(yīng)進(jìn)行場地表土剝離及回覆、場地綠化、臨時排水溝等措施；施工道路區(qū)應(yīng)進(jìn)行全面整地、施工結(jié)束后的綠化、臨排水等措施；施工圍堰及臨時堆渣場區(qū)主要采取臨時防護(hù)措施。