晋城市环城公路西北段水土保持措施与效益分析

冯裕华

(晋城市城区水利局)

晋城市环城公路西北段工程，是山西省高速公路网“3纵11横11环”总体规划中的其中一环的一部分，其建设，对优化市域公路网布局，改善行车条件，促进经济发展，将起到巨大的推动作用。项目区途径泽州县、晋城城区，所经地区自然环境脆弱，水土流失较为严重。工程实施过程中，建设单位将水土保持工程建设纳入到了整个公路工程的建设和管理体系中，较好地控制了工程建设造成的水土流失，改善了工程建设区的生态环境，保证了公路的安全运营。

1 项目概况

1.1 项目工程概况

路线起点位于泽州县北义城镇张庄村东，接已建成的长晋高速公路互通立交枢纽，经过泽州县、晋城城区2个县区，终点与晋阳高速公路相接，形成南村互通立交枢纽。

1.2 项目区自然概况

项目沿线主要地貌类型为黄土丘陵，地形起伏较大。气候类型属暖温带大陆性季风气候区，多年平均气温10℃。年平均降水量633.6 mm，年内分配不均，70%的降雨量集中在7、8、9三个月。最大冻土深度76 cm，平均风速2.0-2.9 m/s。公路沿线的土壤类型主要为褐土、褐土性土、红黏土和草甸土。沿线植被类型属落叶阔叶林向森林草原过渡的地带性植被，林草覆盖率17.68%。

2 水土流失成因及防治责任范围

项目区土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，土壤侵蚀强度以中轻度为主，年土壤侵蚀模数1 000-3 500 t/km2。

水土流失的成因:一是自然因素。项目区位于山西省东南部，区内山峦重叠，丘陵起伏，土质疏松，抗蚀力弱，加之植被稀少，降水集中，雨型多属历时短、高强度暴雨，容易形成地表径流，引起较为严重的水土流失。

二是人为因素。首先，工程施工过程中扰动了沿线的地形地貌，损坏了原有的地表、植被和水土保持设施，土地大片裸露，使土壤原有的蓄水保土功能和肥力丧失或降低;其次，由于工程施工中的基础开挖、填筑、取土、取石、弃渣等，易造成坍塌、滑坡、淤积河道、破坏自然景观等水土流失现象，对区域生态环境造成危害。据测算，该项目由于施工扰动，新增土壤流失量53 280 t。

该项目的水土流失防治责任范围包括项目建设区和直接影响区两部分，建设区面积368.32 hm2，直接影响区面积73.39 hm2，总计441.71 hm2。

3 水土保持措施体系

针对本项目的建设特点，其水土保持防护应建立集预防监督、工程措施、植物措施、临时防护措施、监测管理等为一体的水土流失综合防治体系。

谭刚毅，博士，教授，华中科技大学建筑与城市规划学院院长，主要研究方向为乡土建筑、文化遗产保护与建筑设计；

本工程中的水土保持措施，主要包括主体工程中具有水土保持功能的工程和水土保持方案中提出的新增防治措施两部分。具有水土保持功能的工程主要有路基防护工程、排水工程、绿化工程。在水土保持方案新增措施中，工程措施主要有表土剥离、土地平整、护坦、排水沟以及沉沙池、浆砌石骨架护坡等;植物措施主要包括主线路基两侧的绿化措施、边坡植物防护措施、施工便道两侧的绿化措施、取土场的植物护坡工程和植被恢复措施、施工生产生活区的植被恢复措施等;临时防护措施指建设期采取的临时措施，包括彩钢板临时防护、防护网苫盖、临时排水沟、沉沙池、挡土埂等。

3.1 水土保持措施总体布局

晋城环城公路西北段工程水土保持措施总体布局为工程措施与植物措施紧密结合，“点、线、面”相结合的防护体系，以路基段和取土场作为水土流失重点防治区域。在取土场、停车区等“点”状位置，以截排水、拦挡工程措施为主，结合临时性防护措施，辅以土地整治措施、植物措施，合理利用土地资源;在公路主线“线”状位置，以护坡、排水工程措施为主，植物措施为辅;在整个项目区及周边区域的“面”上，以“点”、“线”为基础，综合配置措施，形成一个有机结合的水土流失防治体系。

按照工程的分布特点以及实际发生的扰动区域，将项目区分为:主线路基段防治区(包括桥涵工程、分离立交工程)、互通工程防治区、停车区防治区、施工临建防治区、施工便道防治区、取土场防治区六部分。各分区均按照因地制宜、因害设防、突出重点、拦蓄结合、美化环境的原则，适时、适地、适量实施水土保持措施。

3.2 水土流失防治措施

3.2.1 路基、互通、停车区防护措施

(1)路基边坡防护。路基、互通、停车区边坡防护主要以工程与植物措施结合为主。对填方边坡，当路堤边坡高度小于5 m时，采用三维网垫植草防护;当路堤边坡高度大于5 m时，边坡采用浆砌片石拱型骨架防护，并在拱圈内采用三维网种植草灌。挖方路段边坡防护包括碎落台、植草防护，对于深挖路堑设置浆砌石护面墙进行防护，对挖方边坡采用三维网植草(紫穗槐)以及拱型骨架+三维网植草防护等形式进行边坡防护。

(2)路基排水系统。主体工程设计分路基和路面排水、中央分隔带排水、路面边部排水、线外排水等。排水形式主要有:线外排水沟、急流槽、边沟涵、倒虹吸、截水沟等，采用拦截引排、疏干、降低等措施，将地表排水和地下排水顺利疏导排至附近的沟渠、沉淀池或蒸发池，有效减轻径流对基础和边坡的冲刷，保证路基稳定与安全。

路基、互通、停车区工程防护，除了主体工程中兼有水土保持功能的拦、排、挡及植物防治措施外，还增加了施工过程中的临时防护措施，以形成有效的综合防护体系。

(3)绿化工程区防治措施。绿化工程包括:公路主线、互通、服务区等永久性建筑工程区美化绿化、路基两侧护坡景观绿化、中央分隔带植草防护、植树防眩及绿化。路基边坡防护主要采用浆砌石护面墙、网格骨架种草等措施;景观工程采用人字架+喷播植草、三维植被网垫喷植、乔灌草混交立体绿化等措施。并根据地形地貌，按照适地适树适草的原则，在充分利用现有乡土植物的基础上，引进植物种类，丰富植物的多样性。

3.2.2 施工临建区防治措施

施工便道和施工生产生活区是施工期间的临时场地，主要布置一些临时性水土保持措施。如修建临时排水沟和沉沙池，在临时堆土(堆料)的四周用彩钢板档护，顶部用防护网进行覆盖。施工结束后，对占地部分进行土地整治和植被恢复等。

3.2.3 取土场防治措施

公路沿线共设9个取土场，取土方式为贴坡式取土。开挖时，对于占用耕地部分首先进行表土剥离，设置合理稳定的取土边坡。对于取土后产生的边坡，采用削坡开级方式处理，当高度小于10 m时，坡面不设平台，从上至下削成1∶2的缓坡;高度大于10 m时，每隔7 m设2 m宽的马道。同时设置砌石护脚、排水沟等设施，保证坡面稳定和避免水土流失。对占用耕地的取土场施工结束后，尽可能恢复原有利用方式。对于开挖的取土场所形成的边坡，进行植草绿化。

4 水土保持效益

工程建设过程中，建设单位严格按照水土保持方案及设计开展水土保持措施的施工，使水土流失的各项防治目标均达到了规范规定的一级标准，取得了较好的预防和治理水土流失效果。

4.1 生态效益

4.1.1 扰动土地治理率及水土流失治理度

本工程在建设期扰动原地貌、损坏土地和植被的面积为368.32 hm2，各防治分区内建筑物占地面积132.25 hm2，各项水土保持工程措施、植物措施面积为234.25 hm2。总计扰动土地整治面积366.5 hm2，扰动土地整治率达到99.5%。项目区实际造成水土流失面积236.07 hm2，施工结束后，通过对可绿化地的绿化以及临时占地的植被恢复，使项目区的周边生态环境得到改善，项目区的水土流失治理度达到99.2%。

4.1.2 拦渣率

本工程挖方量为609.35万m3，水保措施实施以后由于对回填前临时堆放以及弃渣场采取了防护措施，对临时堆土和堆渣给予了有效的防护，使得大部分弃渣得到有效拦挡，拦渣率达到90%以上。

4.1.3 土壤流失控制比及水土流失控制率

本工程在设计水平年水土流失量为72 880 t。在建设过程中采取水土保持防治措施后，水土流失量可减少64 207 t。根据建设期水土流失监测结果，年土壤侵蚀模数为1 000-2 500 t/km2。项目区属黄土高原区，土壤侵蚀容许值为1 000 t/km2.a，土壤流失控制比为0.9，水土流失控制率达到88.1%。

4.1.4 林草覆盖率

指水土流失防治责任范围内的林草面积与总占地面积的百分比。工程建设设计水平年扰动面积为368.32 hm2，工程中采取植物措施的面积为123.34 hm2，防治责任范围内林草覆盖率为33.5%。

4.1.5 林草植被恢复率

指林草植被恢复的面积占可恢复植被面积的百分比。自然恢复期末的植物措施总面积123.34 hm2，可绿化面积为127.98 hm2，林草植被恢复率达到96.4%。

4.2 经济效益和社会效益

由于本工程实施了土地平整、排水措施、植物措施，主体工程也采取了边坡综合防护工程，直接的经济效益是使得该工程的运营安全保障程度加强。另外，通过对项目区一些原有土地利用类型的改变及对土地的整治，有效地提高了土地生产率和劳动生产率，促进了当地和周边地区的经济发展。

5 结语

晋城环城公路西北段工程通过实施水土保持措施，通过建设单位对水土保持措施实施的质量、数量及时跟踪调查，对运行中出现的局部损坏及时进行修复、加固，对损毁的林草及时进行抚育、补植，通过水保监测单位对项目实施适时的监测、监控，各项水保措施已达到了预期的治理目标。项目区及周边直接影响区范围内的生态环境得到明显改善，生态效益、社会效益和经济效益显著。