高速公路工程水土流失预测研究

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的1篇高速公路工程水土流失预测研究，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

引言

我国西南某地区存在非常严重的水土流失情况，并且经常发生崩塌、泥石流、滑坡等自然灾害，严重影响了公路正常运行和安全。下面将结合某高速公路建设实例，分析预测高速公路工程水土流失的相关内容，并且以预测结果为依据探讨水土流失的危害和制定防治水土流失的方案。

1研究背景

在制定水土保持方案的过程中水土流失预测属于难点和重点内容，能够在防治与监测生产建设项目水土流失方面发挥重要作用[1]。在水土流失预测过程中，类比法是目前应用最广泛的方法，能够发挥出简单易行、直观快速等优势，但其缺陷也非常明显，主要分为以下方面：首先，由于生产建设项目分布在不同地域属于不同的类型，导致很多项目水土流失预测类比资料的获取情况并不理想；其次，由于现阶段水土流失监测工作并不成熟，导致检测资料很难有效满足代表性和连续性的要求，进而导致类比法存在较大的修正系数弹性和取值空间；最后，水土流失预测需要以工程建设造成地表扰动为前提，并且不能采取任何防治措施，在这个过程中会产生一定程度的水土流失和其他危害，而在进行实际施工时，设置的水土保持措施会对水土流失监测资料产生一定影响，会在一定程度上限制类比资料的适用性。水利部门在2018年出台了《生产建设项目土壤流失量测算导则》，这一导则能够有效计算风力和水力环境下生产建设项目土壤流失量，能够为顺利开展生产建设项目提供有效保障[2]。经过近年来的不断实践，证明其具有较为准确的测算效果和较为广泛的适用性，但仍需进行进一步研究。高速公路工程具有扰动类型多、占地广、土石方工程量大以及线路长等特征，在工程建设过程中会出现地表的剧烈扰动，在很大程度上破坏景观生态、土壤结构以及地形地貌，会导致大量的水土流失，严重威胁当地的社会效益、经济效益以及生态效益。

2某高速公路工程水土流失概况

2.1某高速公路工程概况

某工程为四车道双向设计，拥有25.5m的路基宽度，80km/h的设计最高时速。在工程设施中拥有5座隧道、65座桥梁，共拥有约43km的桥隧，在整个工程中占据58%的比重。该工程一共需要总占地面积735.95hm2，其中247.50hm2为临时征地，488.45hm2为永久占地，全线拥有434.05万m3填方总量，1408.12万m3挖方总量，挖方量能够满足自身工程建设需求，建设后其弃方高达974.07万m3。

2.2工程区水土流失概况

工程区存在多种土壤侵蚀类型，但是绝大部分为水力侵蚀，其存在两种主要的表现形式，分别为沟蚀和面蚀，其中沟蚀主要集中在河流两侧、未被植被覆盖的山坡以及陡坡耕地，面蚀主要集中在缓坡耕地、荒山以及树木较少或较小的林地。与相关的调查结果相结合，该工程沿线拥有较为完善的植被，主要存在坡地自然水蚀、河谷冲刷等导致的水土流失，究其原因主要是由于人为因素和地面植被被破坏。工程区内的降雨时段较为集中，在暴雨天气中可能存在较大的强度，能够在很大程度上侵蚀土壤，进而导致当地出现水土流失的情况[3]。根据国家相关土壤侵蚀分类分级标准进行研判，该工程区的调查结果证明其侵蚀程度属于较轻水平。

2.3工程区水土流失特点

（1）本次工程土石方作业规模较大，本工程预估存在1408.12万m3挖方总量，而土石方工程极易导致基建面和地表出现大面积土壤裸露，在这时如果出现降雨，会在很大程度上提升边坡发生水土流失情况的几率，将会导致整体水土流失问题变得更加严重[4]。（2）有一定的扰动破坏存在，在开挖隧道、路基时，因为人为原因的影响会打破原有地层应力平衡，会在一定程度上改变地层结构，如增加沟壑、裂缝发育等，会在一定程度上提升水土流失的程度[4]。（3）拥有明显的水力侵蚀现象。该工程处于我国西南地区，土壤大多属于潮土类，具有透气性好、表层质地疏松等特点，在降雨的情况下出现水土流失现象的几率很大，所以该工程存在明显的水力侵蚀现象。

3工程水土流失预测

该高速公路建设工程由于线路较长，所以存在多种不同的地貌区，分别为断陷盆地地貌、构造溶蚀侵蚀低中山地貌以及峰林谷地地貌，沿线拥有较多的桥梁隧道，沟壑纵横，山岭起伏，并且需要较大的填挖方量，会导致沿线的植被和地貌被严重破坏，将会导致原有的水土保持设施受到不同程度的破坏，剥夺其正常的水土保持功能，从而导致水土流失现象加剧。

3.1选取预测方法和修正土壤侵蚀模数

与水土流失预测实际情况相结合，相关人员主要使用类比法、试验法以及实测法等预测水土流失。由于本次工程存在情况高度一致的工程，并且相关工程拥有较为完整且准确的水土流失资料，所以在本次预测水土流失的过程中选择类比的方法。借助分析比对可知，两工程在气候条件、土壤条件以及防护设计方案等方面高度一致。所以，直接采用类似工程的水土保持监测数据作为本工程各预测单元侵蚀模数，确定1为土壤侵蚀模数修正系数。

3.2损坏水土保持设施、扰动地表预测

与工程项目的主体设计相结合，已经完成土地利用类型和永久占地面积的计算，与勘察人员勘察结果相结合，最终确定在该工程中将会导致大面积的水土保持设施被破坏，面积总量高达585.31hm2，扰动735.95hm2的植被面积、土地以及原地貌，具体情况如表1所示。

3.3弃渣量预测

与工程主体设计文件相结合，本工程拥有434.05万m3填方总量，1408.12万m3挖方总量，挖方量能够满足自身工程建设需求，建设后拥有974.07万m3弃方总量。

3.4确定预测范围与预测时段

公路预测和扰动地表拥有相同的范围，均为735.95hm2，在充分考虑工程水土流失特点的基础上划分预测单元11个，主要集中在临时堆土场、沿线设施、弃渣场、桥隧以及路基等。该工程的主要内容是建设新的高速公路，可以通过施工期和自然恢复期两个方面完成水土流失预测，在设计规划阶段规定了该工程需在3.5年内建设完成，在完成施工后就属于自然恢复期[5]。自然恢复期就是在完成所有施工后，以不建设新的水土保持设施为前提，土壤侵蚀强度需要多久的时间才能够达到工程前的水平，该工程的自然恢复期为1年。与各工程单元的施工进度安排相结合，对各预测单元的预测时段进行合理确定，详细情况如表2所示。

3.5水土流失预测结果

在充分考虑各个单元土壤侵蚀模数、预测时段、水土流失面积的基础上，借助类比法完成水土流失量的计算工作。与预测水土流失的结果相结合，在建设该高速公路的过程中拥有28.334万t土壤侵蚀总量，26.310万t新增土壤侵蚀量，证明在该工程建设过程中显著提升了工程区及附近的水土流失量，相比于工程前的水土流失量，最终出现了13倍左右的新增水土流失量，增长情况非常明显。其中施工便道区、路基区、互通区、表土堆放场，桥梁区以及弃渣场区等重点水土流失部位，占据98.31%比重，如图3所示。

4水土流失的危害分析

4.1导致水土资源破坏

本次工程建设开挖土石方的规模较大，会在很大程度上造成土地扰动，水土流失程度加剧，破坏土壤结构，导致土壤有机质流失，降低土壤中有机物及无机盐的含量[6]。同时，也会在很大程度上降低土壤中微生物及动物的数量，从而对立地条件产生不良影响，降低土地的保水能力。水土流失还会带走地表比较肥沃的土壤，对周围农田及村庄都会形成危害，导致自燃灾害发生率提高。

4.2导致生态环境破坏

高速公路建设中的填筑和开挖会导致原有的植被被损坏，使沿线景观遭到破坏。在工程施工过程中如果存在管理上的缺失，大风天气还会吹起地表的尘土，导致空气中的TSP含量增加，大雨天气会泥水横流。另外，水土流失还会造成泥沙淤积库、河道及沟渠等问题，影响河道，这都会给当地开展防洪及河道整治等工作带来极大困难。

4.3导致水质被破坏

在本次工程中，高速公路需要通过建设桥梁来越过沿线水库和河流，在建设桥梁时如果相关的防护措施不完善，会导致风力和水力将尘土带入水库、河道中，会在很大程度上影响水库的水质和泥沙淤积情况。4.4对公路安全产生影响由于高速公路建设是以坡地为路基，若是无法完善的开展防护工作，可能导致严重的水土流失产生，对高速公路自身的安全性能产生影响。另外，如果不能采取合适的水土流失防治措施处理施工产生的弃渣，在外应力的作用下，可能导致相应的次生灾害产生，对公路安全产生影响。

5防治水土流失的方案

5.1主体工程水土流失防治方案

5.1.1路基路面

在实际工程建设过程中，施工单位可以通过泄水槽、排水沟等实现路基路面的水土流失防治，使雨水储存减少，同时对于存水可以使用渗透排水手段完成疏导[7]。应在路基两侧完成排水沟建设，在实际工程中相关人员可以对C25预制块蝶型排水沟进行合理利用，具体规范为0.6m的沟深、0.8m的底宽、1∶1.5的边坡比。

5.1.2中央分隔带

施工单位应利用绿化带来防治中央分隔带水土流失，在绿化带设计中以当地各种防眩植物为主，在这个过程中应该以保证安全性为中心，合理利用各种各样的植物来提升高速公路景观的美观性。另外，在绿化带中也可以适当点缀观赏性植物。

5.1.3路基边坡

路基边坡的建设质量能够在一定程度上决定水土流失防治方案的效果，若是在边坡中无法有效预防水土流失，会导致空洞在路基中产生，进而产生各种路面病害，如沉陷、裂缝等，将会在很大程度上降低高速公路的安全性能，缩短其实际使用寿命。在制定路基边坡水土流失防治方案时可以分三层设计路基护坡结构，从下至上依次为土工布层、砂砾石垫层以及护坡，其中最主要的就是设计护坡，具体方式如下：（1）设计护坡。当边坡拥有4m以下的高度时，想要提升护坡的排水性能，可以合理开展坡面漫流、灌草种植等；当坡面高度超过4m时，在护坡时可以使用拱形骨架植草的方式，选用3.0m内径的拱形骨架，C25预制混凝土制成的泄水槽、骨架以及拦水坎。另外，将黏性壤土铺设在拱圈内，保持大约25cm的厚度，并将适合当地生长的草籽撒播其上；护坡道进行灌木种植。（2）设计砂砾石垫层。在选择砂砾时可以选择5%以下含泥量、50mm以下粒度的粗砂或中砂。可以每层填筑20cm的厚度，需要先对填筑层洒水再碾压，最好保持大约10%的砂石含水量。在夯实作业中的主要设备为蛙式打夯机，落距应保持约450mm。（3）土工布层设计。可以利用横向铺设的方式完成土工布拼接，保持50cm宽度，需要注意的是不能拉扯过紧，富余应在10cm以上。

5.2弃渣场水土流失防治方案

在设计弃渣场时应遵循尽量少占土地的原则，然后选择存在均匀地质条件、地势平坦且高的场地。在设计弃渣场时，应填铺20cm粗颗粒砂卵石并简单碾压。为了对河流冲刷进行有效预防，需要在废渣场周围堆砌浆砌石，并根据当地最高洪水位完成高度设计。在完成施工后，应该对弃渣场进行整平和绿化，铺设30cm以上的壤土厚度，保持1∶1.7以下的土堆边坡斜率以及1∶1以下的岩石边坡斜率。另外，对于土体不稳固的地段可以使用分层压实桩进行处理。

6结束语

高速公路的施工效率会受到水土流失的影响。本文结合西南地区某高速公路建设工程实例，使用类比法来预测该项目水土流失情况，以验证高速公路工程中导则的适用性，为进一步完善导则提供数据资料，根据施工现场地形地貌以及地质特点开展相应的水土流失强化措施，做好水土流失防控，进而为预测高速公路工程水土流失工作提供借鉴，以此最大程度缩小水土流失范围及危害范围，希望能够帮助相关人员更好的保持工程区的水土，保证建设高速公路的工作顺利完成。

【参考文献】

[1]汪鹏.会宁至老君坡高速公路工程水土流失预测[J].山东工业技术，2019，16(21):75-75.

[2]王玉华.韶关市翁源至新丰高速公路工程水土流失危害及综合治理效益评价[J].陕西水利，2021，7(3):39.

[3]伏文兵，王凯，李尤孟.高速公路建设水土流失与水土保持研究[J].工程建设与设计，2020(13):107-109.

[4]喻文远.高速公路工程建设水土流失防治措施[J].黑龙江交通科技，2021，44(7):262，264.[5]刘宏强.西铜高速公路扩建项目区水土流失防治措施评价分析[J].地下水，2021，43(5):228-229.

[6]江丽.高速公路项目水土流失成因与水土保持策略[J].低碳世界，2020，10(6):184，186.

[7]李浩宏.高速公路项目水土保持监测及设施验收工作要点[J].河北水利，2021，6(10):40-41，43.

作者:兰展鹏 单位:广西路建工程集团有限公司