公路工程水土流失預(yù)測及防治策略

摘要：隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，公路工程作為我國基礎(chǔ)交通設(shè)施，國家從政策、資金等方面給予強有力的支撐，公路工程施工數(shù)量不斷增加。公路工程施工作為一項綜合性、長期性工作，一定程度上破壞了沿線原有地貌植被和水土保持設(shè)施，導(dǎo)致地表出現(xiàn)裸露，土體自身疏松，可侵蝕性增加，進而出現(xiàn)水土流失。此種水土流失對公路建設(shè)周圍農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、水文特性等構(gòu)成嚴重的危害，增加各類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的風險。因此，需高度重視公路工程施工引發(fā)的水土流失，明晰水土流失相關(guān)機理，做好水土流失精準性預(yù)測，提供強有力的防治策略。

關(guān)鍵詞：公路工程 水土流失 預(yù)測 防治策略

Abstract： With the rapid development of my country's economy， highway engineering as my country's basic transportation facilities， the state provides strong support from the policy， capital and other aspects， the number of highway engineering construction is increasing. As a comprehensive and long-term work， highway engineering construction has damaged the original landform， vegetation and water and soil conservation facilities along the line to a certain extent， resulting in bare surface， loose soil itself， increased erodibility， and then water and soil loss. Such water and soil loss poses serious harm to the agricultural production environment and hydrological characteristics around the highway construction， and increases the risk of various geological disasters. Therefore， it is necessary to attach great importance to water and soil loss caused by highway engineering construction， clarify the relevant mechanism of water and soil loss， make accurate prediction of water and soil loss， and provide strong prevention and control strategies.

Key Words： Highway engineering; Soil erosion; Prediction; Prevention strategy

1公路工程水土流失機理及其危害

1.1公路水土流失機理

水土流失作為一種在土壤處于水浸濕和較大沖擊下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變更，隨水流動而散失的現(xiàn)象，其形成因素和特征規(guī)律較為復(fù)雜。宏觀層面分析主要包含兩大類別，即自然因素、人為因素，前者主要局限于地形、土壤、氣候等作用下產(chǎn)生的水土流失;后者主要特指人類實施各項活動，促使原有植被自身受損傷，土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變更產(chǎn)生水土流失。公路工程正式建設(shè)過程中，包含多個環(huán)節(jié)，如路基開挖、填筑、取土場等，均對周圍環(huán)境產(chǎn)生損壞，導(dǎo)致水土流失較為嚴重。充分結(jié)合公路工程水土流失核心表現(xiàn)，以水土流失外營力的不同作為基準點，其水土流失主要因素體現(xiàn)在以下幾方面。（1）水力侵蝕。公路工程實際建設(shè)過程中，施工工作面、料場等產(chǎn)生相應(yīng)的渣土，受外界雨水沖擊可造成水土流失;降水對裸露的邊坡、開挖面等部分區(qū)域內(nèi)土壤造成侵蝕，促使其發(fā)生流失。（2）風力侵蝕。公路施工過程中各類臨時堆放渣土，受外界風力作用下產(chǎn)生表土流失，施工全過程及結(jié)束一段時間內(nèi)，因植被自身并未全面恢復(fù)，地表長周期處于裸露狀態(tài)，外界風力作用下一定程度上促使表土流失。（3）重力侵蝕。由于公路工程建設(shè)過程中土石方開挖，將原有地形、地貌變更，重力作用下發(fā)生滑塌，進而產(chǎn)生水土流失。（4）混合侵蝕。水力和重力協(xié)同作用下產(chǎn)生侵蝕，施工所使用的原材料受雨水侵蝕，破壞原有穩(wěn)固平衡，增加塌落的風險[1]。

1.2公路工程水土流失危害

公路建設(shè)對水土流失會造成多方面的危害，具體體現(xiàn)在以下幾方面。（1）水土流失造成大量泥沙入侵于農(nóng)田中，進一步促使農(nóng)田肥力、結(jié)構(gòu)和特性發(fā)生變化，從本質(zhì)層面破壞農(nóng)田原有機質(zhì)，一定程度上影響農(nóng)田生產(chǎn)能力。（2）水土流失產(chǎn)生的泥沙，有可能隨著雨徑流一同進入河道內(nèi)，尤其針對坡度較為緩和的河口、水庫等區(qū)域內(nèi)，便會產(chǎn)生泥沙淤泥，進而抬高河床，影響防洪能力，產(chǎn)生水質(zhì)污染，對下游生態(tài)環(huán)境和局部景觀產(chǎn)生干擾。（3）水土流失也是影響施工進度、質(zhì)量的關(guān)鍵因素，公路后續(xù)運行過程中可能發(fā)生滑坡等災(zāi)害，不利于保證行車安全性及可靠性，加大后續(xù)維護成本造價。

2公路工程水土流失預(yù)測方法

公路工程水土流失預(yù)測主要是人們通過相關(guān)信息資料，掌握水土流失的認識及其相關(guān)特征規(guī)律，結(jié)合項目整體規(guī)劃布局、施工工藝，進行系統(tǒng)性分析，對可能發(fā)生的水土流失量做好精準性估測。科學(xué)、合理估測公路工程建設(shè)產(chǎn)生水土流失量，為后續(xù)增設(shè)強有力的防治措施，從源頭減少對原有地貌的損傷，保證公路未來運行可靠性及生態(tài)環(huán)境處于良性循環(huán)，實現(xiàn)經(jīng)濟良好發(fā)展。當下用于預(yù)測公路工程水土流失的預(yù)測方法較多，需結(jié)合項目實際狀況合理選取，包含以下幾種類型。

2.1數(shù)學(xué)模型法

充分利用各區(qū)域內(nèi)水土保持試驗站、研究所等長周期匯集的相關(guān)成果和資料，主要是降雨、地形、植被等與水土流失自身關(guān)聯(lián)性，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建完善的數(shù)學(xué)模型做好未來預(yù)測。數(shù)學(xué)模型法最為典型、最具影響力的便是美國通用土壤流失方程，計算公式如下：

A=R*K*LS*C*P

式中：A為土壤實際流失量;R為降雨侵蝕因子;K為土壤可侵蝕性因子;LS坡長坡度因子;C為作物管理因子;P為水土保持措施因子。

2.2實地測試法

實地測試法作為水土流失預(yù)測最直接、最有效的方法之一，其通常與其他預(yù)測方法相融合進行應(yīng)用，一般實際選用方法包含以下幾種類型。（1）體積估算法。處于順坡上布設(shè)相應(yīng)的水準測量斷面，以此為核心基礎(chǔ)估測整個坡面水土流失量，一般正常狀況下需處于坡面上以25～100m為間隔單位進行測量，換算為其實際體積，最終轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒焦飮崝?shù)，獲取水土流失量。（2）徑流場法。作為野外直接測量徑流、土壤流失量最具可靠性的方法。（3）集水區(qū)法。充分以一個匯水流域為基本單元，對其內(nèi)部降雨、徑流等進行動態(tài)化觀測，預(yù)測該區(qū)域內(nèi)年土壤流失量。

2.3物理模型法

充分利用物理理論基礎(chǔ)知識構(gòu)建完整的模型，預(yù)測水土流失量，一般常用的物理模型包含神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、混沌理論模型、協(xié)同論模型等，當下已經(jīng)開發(fā)出混沌動力學(xué)預(yù)測法、混沌情景預(yù)測法、分形預(yù)測法等，其中發(fā)展具有一定成熟性便為小波分析、分形預(yù)測，其具有較強的適應(yīng)性[2]。

3公路工程水土流失防治策略

公路工程水土流失防治應(yīng)結(jié)合不同區(qū)域內(nèi)水土流失特征及其原因，采取針對性防治策略，保證獲取較佳的成效。

3.1主體工程水土保持措施

（1）路基路面排水工程。需積極完善路基路面排水基礎(chǔ)設(shè)施，將其下方地下水自行排放干凈，以免長周期水對其結(jié)構(gòu)侵蝕，影響其自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?？蛇x取邊溝、截水溝等基礎(chǔ)設(shè)施，因勢利導(dǎo)，保證排水工作可靠性。

（2）路基防護、泥水流等防治需充分建議選取合理結(jié)構(gòu)，一般選取剛性和柔性相銜接的結(jié)構(gòu)，多層防護與植被防護聯(lián)動方法，達成綜合性防治目標。填方路基需結(jié)合當?shù)厥┕さ匦?、邊坡高度等增設(shè)擋土墻，始終保證路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及可靠性，并處于路基兩側(cè)增設(shè)相應(yīng)的排水溝，避免坡面產(chǎn)生水土流失。

（3）綠化工程、防風固沙等工程。結(jié)合當?shù)貐^(qū)域內(nèi)土壤實際狀況，選取適應(yīng)本地的花草進行種植，建議優(yōu)先選取本地植物，提高成活率，保證水土保持效果。為從源頭避免公路兩側(cè)水土流失，需積極做好綠化工程。

（4）橋涵工程中橋臺形式及部位選取過程中，不建議對河床斷面產(chǎn)生壓縮，其自身導(dǎo)流基礎(chǔ)設(shè)施需始終與河岸保持自然銜接。

3.2取土場水土保持措施

（1）合理選取取土場部位。取土場場地選取與后續(xù)水土維護工作密切相關(guān)，取土場盡量布設(shè)于沿線周圍，進一步減少實際運輸路徑，取土過程中對原有地形、地貌產(chǎn)生一定的損傷，開采過程中布設(shè)水土保持基礎(chǔ)設(shè)施難度較大，需進一步將重點用于上攔和下截方面。一般建議選取在植被稀疏的丘陵、山包等荒地，不建議處于農(nóng)田區(qū)、林地等區(qū)域內(nèi)。棄土場應(yīng)布設(shè)于存儲體量大、地形較低，不易受水流侵蝕沖刷的干擾的荒地。

（2）適當選用防護措施。取土場自身形成邊坡缺乏穩(wěn)定性，需積極采取相應(yīng)的防護措施加以穩(wěn)固，如支護防護、工程防護等，保證其自身可靠性及安全性。取土場自身高度超過4m，坡比超過1：1.5，建議選取削坡措施，其形成的裸露邊坡，應(yīng)在保證做好現(xiàn)場工程防護的基礎(chǔ)上，力爭創(chuàng)設(shè)強有力的條件恢復(fù)植被。取土場腳坡易受外界水流沖刷侵蝕區(qū)域，建議選取干砌石護坡、漿砌片石護坡等。

（3）取土場排水工程應(yīng)結(jié)合取土實際狀況布設(shè)。為避免取土場裸露受水流沖刷，需在其外側(cè)布設(shè)相應(yīng)的擋水基礎(chǔ)設(shè)施，內(nèi)部增設(shè)排水溝，排水坡面徑流。處于山坡地取土場，建議在內(nèi)部和坡腳增設(shè)排水溝[3]。

（4）取土場的整治。為從本質(zhì)層面提高土地資源利用率，做好植被恢復(fù)工作，公路工程施工結(jié)束之后，需對取土場進行綜合性整治。正式取土之前，將其面層厚度為25cm熟化土予以匯集，堆放于取土場旁邊，待取土工作完成之后應(yīng)做好平整工作。整治之后的土地應(yīng)結(jié)合其自身質(zhì)量、用途及規(guī)劃明確其使用方向。

3.3棄土場水土保持措施

棄土棄渣水土流失一般主要匯聚于坡面上，通常發(fā)生水土流失頻次較高的形式包含溝地、滑坡和坍塌。從影響棄土棄渣水土流失原因角度分析，其與地理部位、地形條件等密切相關(guān)，其實際水土保持措施如下。

（1）棄土場護坡工程。護坡工程主要取決于棄土堆放實際部位、高度等，其邊坡應(yīng)利用植物做好防護工作，不僅具有固土保水作用，而且還可進一步恢復(fù)地力，針對地形坡度較大的棄土場，需修建相應(yīng)的攔截大壩，避免棄土場底部發(fā)生嚴重的水土流失。棄土場自身產(chǎn)生不穩(wěn)定邊坡可建議選取工程防護措施，選取漿砌片石護坡[4]。

（2）棄土場排水系統(tǒng)需充分結(jié)合當?shù)氐匦?、地質(zhì)等基礎(chǔ)設(shè)施進行布設(shè)，以免水流嚴重沖刷造成農(nóng)田等損傷;處于溝谷內(nèi)部棄土場需布設(shè)相應(yīng)的排水基礎(chǔ)設(shè)施，若其周圍存在匯流條件時，可建議選取相應(yīng)的排水措施，及時排放內(nèi)部水流。

（3）棄土場改造。棄土場滿足設(shè)計高程之后，考量后續(xù)土地資源應(yīng)用，需積極做好整治工作，待整治工作完成之后需充分種植相應(yīng)的樹木，進一步實現(xiàn)改良土壤，作為農(nóng)業(yè)或林業(yè)用地[5]。

3.4臨時工程水土保持措施

首先，針對施工營地和場地。施工場地在正式投入使用之前，需在下游一側(cè)布設(shè)相應(yīng)的臨時排水溝，其布設(shè)尺寸應(yīng)與主體工程施工期臨時水保工程相吻合;施工單位動土工程一般需避免處于雨季，場地平整需盡量做到挖與填保持均衡，嚴控施工中料和渣的堆放和處理。其次，施工便道。公路工程建設(shè)過程中便道較多，且施工過程中不采取路面硬化措施，需積極布設(shè)相應(yīng)的水土保持措施，如施工便道線形應(yīng)保持一定的曲率，以免產(chǎn)生較長的順直線路，降低地表徑流下泄實際速度。最后，料、渣場臨時堆置用地。堆料和堆渣之前需做好場地排水設(shè)施，有助于將其上游坡面水流予以疏導(dǎo)，減少水流沖擊及侵蝕[6]。

4結(jié)語

公路工程建設(shè)過程中，大量土方開挖等操作，促使周圍水土流失較為嚴重。應(yīng)充分掌握水土流失機理及其危害，合理化選取預(yù)測方法，對施工區(qū)域內(nèi)水土流失做好精準性預(yù)測，結(jié)合實際狀況采取強有力的措施，減少水土流失，在保證公路良好建設(shè)的同時，保護周圍生態(tài)環(huán)境。

參考文獻

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作者簡介：陳清泉（1984—），男，本科，工程師，研究方向為水土保持。

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