王鋪節(jié)制閘除險(xiǎn)加固工程水土流失預(yù)測分析

王 雪

（水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

王鋪節(jié)制閘建設(shè)至今，雖經(jīng)20 世紀(jì)70年代及2001年的小范圍、局部的維修改造，但尚未進(jìn)行大規(guī)模的除險(xiǎn)加固工作，至今水閘帶病帶險(xiǎn)工作，嚴(yán)重影響了水閘工程除害興利功能的發(fā)揮，給防洪帶來安全隱患，一旦遭遇洪災(zāi)，開啟不靈影響泄洪與洪水調(diào)節(jié)將給當(dāng)?shù)厣鐣?huì)的穩(wěn)定與和諧帶來不利影響。2009年初水利部水利工作會(huì)議上，提出了要開展水閘的除險(xiǎn)加固工作的精神。因此，水閘除險(xiǎn)加固不僅十分必要。水閘除險(xiǎn)加固對(duì)改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)具有十分重要的意義。

1 項(xiàng)目概況

2 水土流失預(yù)測分析

2.1 預(yù)測范圍和時(shí)段

（1）預(yù)測范圍

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，水土流失預(yù)測范圍一般情況下為項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的面積，因此本工程水土流失預(yù)測范圍為4.17 hm2。

（2）預(yù)測單元

根據(jù)工程建設(shè)特點(diǎn)和土壤流失類型，對(duì)整個(gè)預(yù)測范圍進(jìn)行分區(qū)。本工程共劃分為建筑物工程、棄土區(qū)、施工臨時(shí)道路區(qū)、取土場區(qū)和施工生產(chǎn)生活區(qū)共五個(gè)預(yù)測單元。

（3）預(yù)測時(shí)段

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，結(jié)合工程建設(shè)項(xiàng)目特點(diǎn)，本工程水土流失預(yù)測時(shí)段分為施工期（含施工期準(zhǔn)備期）和自然恢復(fù)期兩個(gè)時(shí)段。

通過對(duì)工程所在區(qū)域的植被自然恢復(fù)情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)地表擾動(dòng)后的自然恢復(fù)期一般需2年，因此，自然恢復(fù)期確定為2年，即某一施工單元的土建施工期再加上2年作為該區(qū)域水土流失的預(yù)測時(shí)段。對(duì)于施工時(shí)段超過施工雨季長度（4 個(gè)月）的按全年計(jì)算，未超過長度的按占雨季長度（4 個(gè)月）的比例計(jì)算。

本工程水土流失預(yù)測時(shí)段劃分情況，不同施工單元的預(yù)測時(shí)段見表1。

在多路徑情況下，路徑3與路徑4均為非可行解，多路徑1與多路徑3為方案所對(duì)應(yīng)的可行解，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)選后，多路徑3所對(duì)應(yīng)的主變負(fù)載率更加均衡，以多路徑3與單路徑組合起來的解為最優(yōu)解。

表1 水土流失預(yù)測時(shí)段表

2.2 預(yù)測方法

本工程水土流失預(yù)測方法主要采取調(diào)查法、實(shí)地查勘法、類比分析法和經(jīng)驗(yàn)公式等[1]。采用公式：

式中：W 為擾動(dòng)地表土壤流失量，t；ΔW 為擾動(dòng)地表新增土壤流失量，t；i 為預(yù)測單元，i=1、2、3、……、n；j 為預(yù)測時(shí)段，j=1、2，指施工期和自然恢復(fù)期；Fi為第i 個(gè)預(yù)測單元的面積，km2；Mik為擾動(dòng)后不同預(yù)測單元不同時(shí)段的土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；ΔMik為不同單元各時(shí)段新增土壤侵蝕模數(shù)，t/ (km2·a)；Mio為擾動(dòng)前不同預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；Tik為預(yù)測時(shí)段即擾動(dòng)時(shí)段，a。

2.3 擾動(dòng)土地面積、損壞水土保持設(shè)施和棄土棄渣量預(yù)測

（1）擾動(dòng)土地面積和損壞水土保持設(shè)施面積預(yù)測

在工程施工期間，由于建筑物開挖、工程棄土、工程取土、施工臨時(shí)占?jí)旱然顒?dòng)，使原地貌、土地及植被均受到擾動(dòng)和破壞。經(jīng)計(jì)算，本工程擾動(dòng)土地面積4.17 hm2和損壞水土保持設(shè)施面積為2.15 m2(不包括水面面積)。見表2。

表2 擾動(dòng)土地面積、損壞水土保持設(shè)施面積統(tǒng)計(jì)表 單位：hm2

（2）棄土（石、渣）量預(yù)測

①棄方量預(yù)測

本工程共計(jì)土石方開挖4.64 萬m3，拆除砼及漿砌石0.2 萬m3；土石方回填3.89 萬m3；無借方，棄方0.95 萬m3，全部棄置在棄土場。

②臨時(shí)堆土量預(yù)測

本方案對(duì)于臨時(shí)堆土超過3 個(gè)月進(jìn)行預(yù)測，經(jīng)計(jì)算，工程共計(jì)產(chǎn)生臨時(shí)性堆土1.49 萬m3，主要為節(jié)制閘基坑開挖土方和各分區(qū)臨時(shí)占地的表層土，王鋪節(jié)制閘基坑回填土方周邊河灘地上，各分區(qū)表層土集中堆存在個(gè)防治分區(qū)內(nèi)[1]。施工期臨時(shí)堆存量見表3。

表3 施工期臨時(shí)堆存量預(yù)測表

2.4 新增水土流失分析與預(yù)測

項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀土壤侵蝕類型以風(fēng)力侵蝕為主，兼有水力侵蝕，侵蝕強(qiáng)度以輕度為主。根據(jù)本工程建設(shè)特點(diǎn)，建設(shè)期造成的水土流失量預(yù)測主要包括施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期。

（1）土壤侵蝕模數(shù)的確定

①原地貌土壤侵蝕模數(shù)的確定

土壤侵蝕強(qiáng)度取500 t/（km2·a）。

②擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)的選取

通過采用類比法和調(diào)查法確定擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)。

本工程與南水北調(diào)東線一期工程魯北輸水工程聊城段在地形地貌、降雨特征、土壤植被等水土流失影響因子相同或相近，水土流失類型、擾動(dòng)破壞形式相近，因此兩者具有可比性。本方案選用山東省南水北調(diào)一期工程魯北段作為類比工程：2011年年均降雨量低于平均降雨量，土壤侵蝕模數(shù)較小，為4499 t/(km2·a)，2012年年降雨量高于平均降雨量，土壤侵蝕模數(shù)相對(duì)較高，為6472 t/(km2·a)。

通過比較兩個(gè)工程的水土流失背景，提出修正系數(shù)，對(duì)自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)進(jìn)行修正。經(jīng)比較，項(xiàng)目區(qū)土壤植被、地形地貌以及施工期間水土流失類型等與本項(xiàng)目基本一致，最大差別在于多年平均降雨量與本工程項(xiàng)目區(qū)存在差異。因此根據(jù)降雨量比例，并在考慮工程背景值差別的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目在類比工程原測定值基礎(chǔ)上修正0.9，即自然恢復(fù)期第一年土壤侵蝕模數(shù)平均為2200 t/(km2·a)，第二年土壤侵蝕模數(shù)平均為800 t/(km2·a)。施工期土壤侵蝕模數(shù)取4000 t/（km2·a）～5800 t/（km2·a），見表4。

表4 本工程各預(yù)測區(qū)域土壤侵蝕模數(shù)取值匯總表單位：t/（km2·a）

（3）可能造成的水土流失量預(yù)測

工程建設(shè)期間可能造成的水土流失量和新增水土流失量預(yù)測采用經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行。經(jīng)計(jì)算，本工程建設(shè)期產(chǎn)生土壤流失總量314 t，新增土壤流失量268 t。其中施工期新增流失量225 t，自然恢復(fù)期新增流失量43 t。見表5。

表5 工程建設(shè)期水土流失預(yù)測結(jié)果分析表

3 結(jié)語

通過水土流失預(yù)測可知，工程建設(shè)期間如不及時(shí)采取任何防護(hù)措施，將產(chǎn)生土壤流失總量314 t，其中新增土壤流失量268 t；工程建設(shè)期水土流失重點(diǎn)防治區(qū)域?yàn)榻ㄖ锕こ虆^(qū)和取土場，水土流失防治的重點(diǎn)防治時(shí)段為施工期。施工過程中如果不采取任何水土保持措施，工程建設(shè)過程中臨時(shí)堆放的土方產(chǎn)生松散土體，遇到大雨天氣，引起道路泥濘，遇到大風(fēng)天氣容易引發(fā)揚(yáng)塵，對(duì)周邊居民環(huán)境造成不利影響。