久马高速公路建设工程水土流失防治难点与对策_崔豪.pdf

年 月 第 卷第 期收稿日期：基金项目：青年人才托举工程项目（编号：）；湖北省自然科学基金项目（编号：）；长江科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（编号：）作者简介：崔豪（），男，工程师，主要从事水土保持及山洪灾害防治研究工作。久马高速公路建设工程水土流失防治难点与对策久马高速公路建设工程水土流失防治难点与对策崔 豪，蔡道明，黄金权，李 力，张志华，（长江水利委员会长江科学院，湖北 武汉 ；水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心，湖北 武汉 ）摘要：由于高寒区特殊的地理因素及脆弱的生态环境，高速公路建设存在植被破坏与水土流失等问题，需要更长的时间恢复。以 线久治（青川界）至马尔康段高速公路工程为例，从水土流失影响因素、土石方量、弃渣情况及水土保持措施设计等方面分析了川西高原高速公路建设项目水土流失防治工作存在的困难与问题，提出了加强机构建设、规范过程管理、强化科技支撑等对策与建议，以期为类似区域或相似工程的水土流失防治工作提供参考。关键词：川西高原；高寒区；高速公路；水土流失中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，（），：；引言交通运输的快速发展对偏远高寒地区共享社会经济繁荣、实现经济社会跨越式发展作出了巨大贡献。国家发展改革委员会发布的 国家高速公路网规划（年）以及 四川省高速公路网布局规划（年）中涉及多条高寒区高速公路，然而，高速公路建设工程由于线路长，扰动面积DOI:10.16663/ki.lskj.2022.24.030崔豪，等：久马高速公路建设工程水土流失防治难点与对策生态文明建设：自然与生态大，往往造成较严重的水土流失问题，学者们针对高速公路工程的水土流失问题的研究取得了较多成果。高寒区生态系统脆弱、生态承载力低，对生产建设活动的干扰破坏高度敏感，植被一经破坏，难以恢复。针对川西高原等高寒区高速公路水土流失特征及防治对策的研究目前较少，本文以 线久治（青川界）至马尔康段高速公路工程（以下简称久马高速）为例，对川西高原高速公路建设项目水土流失特点及防治对策进行了研究，为高寒区高速公路建设水土流失防治提供参考。项目基本情况久马高速位于四川盆地向青藏高原过渡的边缘地带，在阿坝州阿坝县、红原县、马尔康市境内，起点为青海省久治县川青边界处的甲尔多乡扎隆，北接 线青海段，途经德格互通、阿坝互通、查理寺互通、龙日坝互通、中埌口互通、刷经寺互通、王家寨枢纽互通，终点为马尔康市王家寨。久马高速作为四川省连接川西北地区的重要通道，是 国家高速公路网规划（年）中德令哈至马尔康高速公路的重要组成部分，其建设在完善四川省乃至国家高速公路网方面具有重要作用，对于推动四川成为西部综合交通枢纽、加快省内社会经济发展方面具有重要的现实意义。久马高速线路总长 ，项目区地面海拔 ，平均海拔在 以上，地质极其复杂，生态极其脆弱。根据工程水土流失特点、主体工程布局、施工时序及扰动地表特点等，本工程防治分区一级分区为高原山原地貌类型 区（、）、高山峡谷地貌类型区（、），一级分区再分为路基工程防治区、桥梁工程防治区、隧道工程防治区、互通立交防治区、服务设施防治区、弃渣场防治区、施工生产生活防治区、施工便道防治区和表土堆放场防治区，共个二级防治分区。问题分析 水土流失影响因素水土流失影响因素分为自然因素和人为因素。自然因素方面，在气候上，夏季降雨时间集中，春季融雪面广量大，导致了严重的水力侵蚀和冻融侵蚀。项目区内降水主要集中在月份，降水历时长，径流冲刷明显，伴随暴雨发生的极端侵蚀较为常见，容易引发高强度的水土流失，。春季，气温回升迅速，秋冬时节的积雪消融，产生大量的融雪径流，在植被尚未恢复的情况下，土壤上覆冰雪融化后裸露在外，随即被融雪径流冲刷，不但面蚀严重，也促进了侵蚀沟的蔓延与发展。在地形上，项目区山高谷深，地形起伏大，项目区东南部的梭磨乡砍竹沟海拔高达 ，与党坝乡的克尔苦河坝的 高差达 ，崖悬壁陡，分水岭崎岖破碎，在高陡山坡上，径流速度增加较快，加大了对地表物质的冲刷，径流裹挟泥沙能力大大增加，含沙量明显提高。同时，受低寒、高湿交替的影响，在风化作用的影响下，基岩裸露，地表岩体刚性较差，抗蚀能力较低；同时，项目区亚高山草甸土、高山草甸土、暗棕壤、沼泽土等，质地偏砂性，为水力侵蚀的发展提供了基础条件。人为因素方面，项目开工建设对地表造成的扰动是导致区域水土流失显著增加的主要因素。在施工过程中，一般扰动地表、工程开挖面和工程堆积体直接或间接加重了水力侵蚀。一般扰动地表包括植被破坏型和地表翻扰型。由人为活动导致原有林草植被遭受破坏，造成了植被破坏型扰动，虽未扰动地表土壤，但由于地表植被覆盖度减少，间接导致了水土流失量增大。由于人为活动导致地表土壤翻动，使原有植被覆盖明显减少或裸露所造成的地表翻扰型扰动，则破坏了原有的土体结构，遇到降雨时直接导致了不同程度的水土流失。在工程建设过程中形成的不同类型的开挖面直接导致包括母质在内的基岩裸露，为严重水土流失的发展提供了物质条件。本工程全长 ，桥隧比高，挖填方总量超过 万，弃方量超 万。如此大规模的建设活动不论从扰动面积、扰动强度、挖填方量、堆积程度的哪一个方面来看，都会显著增加水土流失的概率。因此，实际建设过程中，在无法改变自然因素的前提下，应尽最大可能采取措施削减人为因素的不利影响：一是严格控制扰动范围，减少对原地表水土保持设施的破坏；二是严格控制扰动强度，尽可能少地翻扰土体，减少地表植被破坏与压占；三是严格落实水土保持措施，在开挖面和堆积体上方建设截排水沟，在下方建设沉沙池，对松散的土体进行有效苫盖，减少过程中的土壤流失；四是加大对弃渣场的管理力度，确保实际弃土位置与方案一致，做到不占河道、不影响防洪、先拦后弃、及时分级削坡并恢复绿化。土石方量项目区的特殊自然地理属性，决定了植被恢复的难度较大。因此，对含有较高有机质的表层土进行剥离、存放、转运和利用是必须要采取的措施。根据项目区实际情况，已批复的水土保持方案规定：耕地、林地和草地按照 的厚度进行表土剥离，对 年 月绿 色 科 技（）第 期高原山原地貌类型区中海拔高于 的草甸区还需进行草皮移植，各分区表土剥离量及草皮移植面积见表。根据方案，本工程需剥离表土 万，剥离草皮 ，其中主体工程部分剥离表土 万，剥离草皮面积 ，临时工程部分 剥 离 表 土 ，剥 离 草 皮 面 积 。方案指出表土应就近运往表土堆放场存放或在互通立交、服务设施、临时用地等空地暂存，并未详细规划堆放地点、方量与时长。因此要合理安排已剥离表土和草皮的保护事项，确立从剥离到再利用的全过程防护方案，明确暂存期间的临时防护措施，确保以最小的损失实现最大程度的表土及草皮再利用。对于一般土石方（扣除表土剥离量），方案统计的挖方量高达 万，填方量 万，扣除 万 借 方 后 全 线 土 石 方 利 用 率 达 ，但仍存在着超过 万 的弃方量，一般土石方统计数据见表。实际施工过程中，受线路微调、和具体施工调整等各种因素的影响，土石方量可能会出现较大变化，应根据工程实际，动态调整完善土石方平衡分析，根据工程实际填方、挖方量，调整并计算借方量和弃方量。同时，土方开挖与回填要避开公路沿线生态环境较为脆弱的四川阿坝多美林卡国家湿地公园、梭磨河省级森林公园等环境敏感区。表各分区表土剥离量及草皮剥离面积防治分区表土剥离量万草皮剥离面积 主体工程路基工程区 桥梁工程区 互通立交区 服务设施工程区 改移工程区 小计 临时工程弃渣场区 取土场区 施工便道区 施工生产生活区 小计 合计 表一般土石方平衡数据万 防治分区工程区挖方填方借方弃方主体工程路基工程区 桥梁工程区 隧道工程区 互通立交区 服务设施 小计 临时工程施工生产生活区 施工便道 小计 合计 弃渣本工程产生逾 万的弃方，共设计了 处弃渣场，占地 。从选址上看，弃渣场下方均没有公共设施、工业企业和居民点，也未在对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全有重大影响的区域弃渣。受项目区地形限制，部分弃渣场选择设置在了缓坡地，尽量避开了风口和易产生风蚀的地方，总体上选址基本合理。从类型上看，坡地型弃渣场 处，平地型弃渣场处、沟道型弃渣场处，渣场周围地质条件良好，不在河道、湖泊、水库管理范围内，不影响行洪安全。从级别上看，级弃渣场处、级弃渣场处、级弃渣场处、级弃渣场 处，其中，堆渣量在 万 以上的弃渣场处。从恢复方向上看，复耕面积 、草甸回铺面积 、乔灌草综合绿化面积 ，满足水土保持要求，具体分类统计见图。运距方面，大部分弃土运距在 以内，受风景名胜区和生态红线影响及其他因素影响，部分弃渣场运距超过 ，最大达 ，可能会给施工带来一定的影响。实际施工中，施工单位应严格按要求，将弃渣运至方案制定的弃渣场内堆弃，严禁在风景名胜区和生态保护红线内弃渣，落实先拦后弃原则，从低处分层堆弃，逐层碾压，压实度不低于。水土保持措施设计水土保持措施的设计是水土保持工程建设的基础与保障。受区域范围与地形限制，本工程水土保持措施设计应多采用单项设计与典型设计相结合，初步设计与施工图设计相结合的方式，在满足施工要求的前提下，尽可能简化。本工程水土保持方案在主体设计的基础上，新增了多项水土保持防治措施，久马高速水土保持防治措施体系见表。从表中可看出，水土保持方案报告针对弃渣场区增加了大量水土保持措施，设计单位对全部 处弃渣场进行了施工图设计，以减少弃渣场区水土流失，确保不发生重大水土流失事件，某弃渣场水土保持工程措施示意及效果现状如图所示，施工单位严格按照水土保持方案及后续设计要求施工，取得了良崔豪，等：久马高速公路建设工程水土流失防治难点与对策生态文明建设：自然与生态好的防治效果。图弃渣场分类统计在工程建设过程中，建设单位及施工单位应严格对照水土保持方案，落实各项水土保持防治措施，尤其是草皮移植、表土剥离等重要措施，保证实施的措施能够有效控制生产建设及运行中产生的水土流失。图某弃渣场水土保持工程措施示意及效果现状表水土保持防治措施体系水土保持措施防治分区路基工程区桥梁工程区隧道工程区互通立交区服务设施工程区弃渣场区施工生产生活区施工便道防治区表土堆放场区工程措施排水工程表土剥离土地整治挖基清运挡渣墙沉沙池挡水坝复耕植物措施骨架植草护坡高山草甸回铺三维网喷播植草植草护坡中央分隔带绿化高山草甸剥离和暂存景观绿化植灌木撒播草籽植乔木临时措施临时挡水坎临时导流槽临时排水沟临时沉砂池临时覆盖袋装土拦挡泥浆池临时围堰临时撒播草籽注：表示主体设计已列措施，表示水土保持方案新增措施。本工程剥离表土方量高达 万，剥离的草皮面积近 。水土保持方案中明确了不同土地利用方式下表土剥离的厚度、确定了表土资源利用的方向（回覆区范围、面积、厚度）、做了表土平衡分析，满足水土保持要求。实际操作时，要先清除土层中较大的树根、石块、建筑垃圾等异物；详细记录每一个剥离单元内的土壤类型、剥离量、储存区，做好表土剥离与回覆台账。对于需临时堆放的表土，选取排水条件良好的地点堆放，并采取临时拦挡、苫盖等防护措施，并加强防护，对于破损措施，及时修补。如有剩余的表土量，应与当地土地等部门协同规划利用；若剥离的表土不能满足复垦需求，应采取合法合理的方 年 月绿 色 科 技（）第 期式获取，并明确相应的水土流失防治责任。草皮剥离前，应查明草皮的类别，在铲切过程中注意保护好植物的根系，剥离后不能及时利用的，要注意做好临时储存与防护。月份草皮中植物贮藏的营养物质含量高，将来移植的成活率也高，因此建议该时段内进行草皮移植工作。临时堆存时，应注意草皮附着土壤的通气条件，要提高土壤的透水性和透气性，同时加强对草皮的养护，提高移植成活率。根据草皮的成活和生长情况，定时浇水和施肥，一般在移植初期每天浇水次数不少于次，施肥以商品复合有机肥或化肥为宜。草皮移植前，应根据草皮的平均厚度 和 施 工 面 的 平 整 度，在 基 底 面 上 铺 厚的有机土，并适当施肥，同时洒水使有机土层保持湿润，再移植草皮。在生产建设活动中，建设单位还应充分依靠水土保持监理、监测单位，及时跟进各防治分区设计水土保持措施的实施情况，确保各项水土保持