張承高速公路水土保持設(shè)計研究

　　一、項目規(guī)模簡介

　　在建張承高速公路張家口至崇禮段位于冀西北山間盆地北部，區(qū)內(nèi)山地、丘陵、河谷和盆地相間分布，排列有序。該項目按照四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，全線路基計價土石方1782.9萬方，棄土766.1萬方，路基填筑借土356.7萬方，路基占地7926.4畝，取土場占地672.8畝，棄土場占地766.1畝。

　　二、項目區(qū)水土流失預(yù)測

　　1.水土流失時段的劃分

　　水土流失預(yù)測時段分為公路建設(shè)施工期和運行期兩個時段。建設(shè)施工期，由于路基開挖 、回填、取土及臨時便道的修筑等原因，破壞了公路沿線原有的地貌和植被，擾動土壤表土結(jié)構(gòu)，降低土體抗蝕能力，侵蝕加劇。路基開挖造成大量的廢土棄于溝頭、溝岔、山坡上或河道岸坡上，這些松散土石廢料極易隨洪水流失。公路運行期，因施工破壞而導(dǎo)致水土流失的各種因素，隨著各項水土保持措施功能的日益完善而逐漸消失，水土流失量逐漸減少直至達到新的穩(wěn)定狀態(tài)，使得生態(tài)環(huán)境慢慢得到恢復(fù)、改善和平衡。因此，水土流失預(yù)測時段主要以公路建設(shè)施工期確定。該項工程總施工期為3.5年，水土流失預(yù)測時段也定為3.5年。

　　2.項目區(qū)水土流失背景值及各區(qū)流失量

　　根據(jù)路經(jīng)張家口、崇禮的水土流失強度分級圖，結(jié)合類比調(diào)查，由統(tǒng)計分析的各區(qū)平均土壤侵蝕模數(shù)乘以相應(yīng)的征占土地面積，棄土場、取土場現(xiàn)狀水土流失量按其占地面積乘以相應(yīng)的土壤侵蝕模數(shù)計算出各區(qū)3.5年(同施工期長短)的正常水土流失量。其中塬間河川區(qū)線路、棄土場、取土場占地總面積為1352340m2，水土流失量為5097m3; 黃土塬區(qū)占地總面積為2005167m2，水土流失量為22677m3;清水河階地區(qū)占地總面積為2097937m2，水土流失量為11862m3;全線在不建公路情況下的原地貌水土流失總量為39639m3。計算過程中流失土壤容重采用1.3t/m3。

　　3.施工期水土流失預(yù)測

　　根據(jù)水土流失預(yù)測，公路建設(shè)施工期間共破壞水土保持設(shè)施面積3370588m2，新增水土流失總量為877675m3，新增水土流失總量為不建公路情況下原地貌水土流失總量的22.14倍。導(dǎo)致水土流失加劇三大因素中(棄土場、取土場、線路)棄土、棄渣流失最多，占總流失量的97.8%，公路位于清水河南岸，烏拉哈達水庫上游，大量的水土流失會使清水河中游河段河床淤積，侵占烏拉哈達水庫庫容;大洪水時很可能誘發(fā)泥流，不僅影響公路自身的安全營運、 周邊環(huán)境、沿線城鎮(zhèn)、農(nóng)田及公共設(shè)施的安全，而且會影響水土資源和生態(tài)環(huán)境。因此，迅速采取有效的水土保持措施勢在必行。

　　三、水土流失防治措施

　　張承高速水土保持體系按其特點分為公路建設(shè)區(qū)、棄土、棄石區(qū)及取土區(qū)。根據(jù)各區(qū)水土流失特點采取相應(yīng)防治措施，從而形成一套完整的水土流失防治體系：

　　1.公路建設(shè)區(qū)

　　(1)路基、路面排水及路基防護。對張承高速設(shè)計施工圖和實際施工情況的綜合分析，路基路面排水和路基防護設(shè)計均符合我國公路設(shè)計有關(guān)規(guī)范要求。

　　(2)深挖方土質(zhì)路段，路塹坡面的坡率在1∶0.5～1∶0.75之間，對路塹坡面的裸露部分直接植樹或植草難度較大，采用沿每一級路塹坡腳種植一排爬墻虎對坡面進行植物防護。

　　(3)路區(qū)綠化布局采取點、線、面結(jié)合，喬、灌、草、花結(jié)合。

　　2.棄土棄石區(qū)

　　(1)溝頭棄土場防護措施。溝頭土場7座，在頂部靠近臨空面坡肩以上3～5m處，圍繞棄土場坡面修筑土埂，攔蓄坡面以上來水，坡面上采用漿砌片石排水溝，溝與溝之間采用植物防護設(shè)計，坡腳修筑漿砌片石擋渣墻，對棄土場頂面進行平整，覆蓋耕作層，迅速復(fù)耕。

　　(2)河道岸坡棄土場。這類棄土場6座，擬定設(shè)計方案前對各土場進行水文計算，凡是河道洪水影響土場坡腳的，坡腳作防護處理。在土場頂部靠近臨空面坡肩處圍繞棄土場臨空坡面修筑土埂，攔蓄棄土場頂面來水，斜坡采用植物或綜合護坡措施。邊坡采用大平臺形削坡開級型式，經(jīng)抗滑穩(wěn)定計算分析：凡土場高度在30m以內(nèi)，設(shè)二級邊坡，一級邊坡1∶1.75，二級邊坡1∶1.5;凡土場高度在50m以內(nèi)，設(shè)四級邊坡，一級邊坡1∶2.25，二級坡1∶2.0，三級邊坡1∶2.0，四級邊坡1∶1.75;為防治坡頂雨水沖刷棄土坡面，在坡肩設(shè)置擋水土埂，并在棄土坡面設(shè)漿砌片石排水溝，改造棄土場頂面使之迅速轉(zhuǎn)化為農(nóng)田。

　　3.取土區(qū)

　　全線共設(shè)21個取土場，根據(jù)取土位置及地形條件分別治理如下：(1)農(nóng)田挖取土抗取土后，因地區(qū)水資源短缺，將坑壁用漿砌片石護砌，坑底平整后用作蓄水池;(2)河邊取土場取土后，坑底標(biāo)高經(jīng)水文計算仍在河道洪水位以上，土場坡腳不受河道洪水沖刷，將土場坡面削坡開級后在中間平臺和排水溝內(nèi)側(cè)植爬山虎，將土場坡面平整后覆土造田;(3)切坡取土破壞了梯田、樹木、草地等水土保持設(shè)施，并造成原來山坡變陡失穩(wěn)，這類土場應(yīng)綜合防治，在坡頂設(shè)截流溝防止坡頂來水，將土場坡面削坡開級，在平臺及排水溝內(nèi)側(cè)植爬山虎，平臺外側(cè)植兩排紫穗槐，株距1m，土場四周山坡植刺槐。在土場中間平臺和坡腳設(shè)排水溝使溝中水沿坡面漿砌片石急流槽排入坡腳排水溝。取土結(jié)束后平整場地實行造田復(fù)耕;(4)切崗取土場與切坡取土場防護排水措施相同，僅崗頂不設(shè)截流溝;(5)梁峁取土場4處，這類土場位于小山頂一般取土后將底面平整，覆蓋壤土后迅速復(fù)耕，既便于耕作又滿足水土保持要求，僅個別坡面按常規(guī)防護即可。

　　四、水土保持工程效益分析

　　(1)生態(tài)效益

　　本方案實施后，共治理水土流失面積54554442m2，綠化面積735642m2，攔截棄渣469.2萬方，做到泥沙就地攔截，使水土流失降到最低點，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。

　　(2)社會效益

　　水土保持工程完工后，工程棄渣得到有效治理，開挖裸露面全部防護，部分植被得以恢復(fù)，邊坡得到了穩(wěn)定，可避免滑坡、崩塌、泥流的發(fā)生，減少水土流失的危害，減少棄渣侵占河道影響行洪的危害，減少入庫泥沙量，有力地保障了公路、隴海鐵路行車及周圍農(nóng)田、村莊居民的安全，對當(dāng)?shù)丶爸苓吔?jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

　　(3)經(jīng)濟效益

　　方案的實施可使荒地取土場、棄土場全部復(fù)墾為耕地達867畝，減輕當(dāng)?shù)厝硕嗟厣俚拿?，保護并合理利用寶貴的土地資源。平均每畝新造田價值按4000元計算，新增經(jīng)濟效益346.8萬元。沿線新植經(jīng)濟林27091株，其經(jīng)濟效益在逐年遞增。

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