山区开发建设活动对水土流失的影响机制研究
张杰
新疆铁道勘察设计院有限公司 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011
(一)面蚀
面蚀是山区开发建设引发水土流失的常见表现形式,当工程扰动破坏地表植被后,裸露的疏松土体直接暴露在降雨冲刷下,极易发生面状剥蚀,尤其在高陡边坡地表径流汇集后往往具有较强冲刷力,能够快速带走表层土壤,从而形成密集细沟。如果不及时采取植被恢复或工程护坡等措施,面蚀会逐渐向面积侵蚀发展,最终会导致区域生态环境严重退化,据调查我国公路建设扰动区土壤侵蚀模数是原地貌50 倍以上,所以在山区开发建设中必须把预防面蚀作为水土保持首要任务,从源头上减少水土流失。[1]
(二)沟蚀
沟蚀是面蚀发展到一定程度产物,开发建设活动往往会加剧这一过程,工程开挖形成高陡裸露边坡,汇水条件和汇流速度发生改变,地表径流极易发生集中,切割地表形成细沟,如果缺乏必要排水和拦挡措施,在暴雨等极端天气下细沟会迅速发展扩大,从而形成深达数米冲沟。沟蚀不仅带走大量土壤还会冲毁施工便道,严重危及主体工程安全,同时沟蚀发育区还易诱发崩塌、滑坡等地质灾害,会进一步加剧区域水土流失,所以在工程施工组织设计中必须充分考虑沟蚀防治,合理布设截排水系统,并采取边坡防护和沟道治理措施。
(三)崩岗
崩岗是一种在陡峭坡面上突然发生的、规模较大的崩塌现象,往往与工程扰动密切相关,开挖高边坡、路堑等都会破坏山体自然稳定状态,在自身重力及外营力作用下容易沿一定软弱结构面发生体滑移进而突然崩塌,加之工程爆破震动、降雨入渗等扰动因素,更易诱发崩岗。一旦发生崩塌不仅会造成巨大直接经济损失,崩塌土体与暴雨径流混合还会演化为泥石流,危及下游居民生命财产安全,崩塌松散堆积体导水性强,易被进一步侵蚀冲刷,成为区域水土流失和泥沙来源“源头活水”。[2]
(四)滑坡
滑坡是山区开发建设引发另一种典型重力侵蚀现象,修筑公路、铁路等线状工程经常需要对山体进行大规模切坡开挖,这一过程严重破坏自然界长期形成的地应力平衡,致使上部土体或岩体沿一定结构面整体下滑,从而形成滑坡,暴雨、地震等因素也会进一步诱发或加剧滑坡,滑坡体高速滑动时会沿程冲刷夹带大量土石,当堆积在沟谷后极易形成泥石流。滑坡体遇水软化液化会沿沟道快速泄流,对两岸进行强烈冲刷并沿程侵蚀,进一步加剧区域水土流失,从某种意义上说滑坡对生态的破坏强度甚至超过崩塌。
二、山区开发建设活动影响水土流失的作用机制分析(一)改变下垫面条件,破坏水土保持功能
下垫面条件,特别是地表植被覆盖度和土地利用方式,直接影响降雨下渗、滞留和径流,在水土保持中发挥关键作用,开发建设活动往往需要占用大量用地,需要对地表植被进行铲除,进而改变土地利用性质,而植被具有减少径流、涵养水源、固土护坡等水土保持功能。研究表明裸露地表径流系数和输沙模数,是草地的10倍、林地的 20 倍以上,可见植被破坏会显著降低下垫面水土保持功能,加剧水土流失,开发建设还可能压占、割裂已有梯田、水平沟等水保工程设施,进一步削弱区域水保能力。[3]
(二)改变地形地貌,加剧水土流失强度
地形地貌条件对水土流失强度具有重要控制作用,开发建设中土石方工程会对原地形地貌进行较大改造地表坡度、坡向、沟谷形态等都发生改变,地形起伏加剧,地表粗糙度变大,而地形愈陡、沟谷愈密集,径流冲刷侵蚀力愈大,更容易引发崩塌、滑坡等重力侵蚀,进而带走大量泥沙。有研究发现边坡坡度每增加 5∘ ,土壤侵蚀模数就增加 30%以上,工程开挖形成高陡边坡、巨大弃渣场等极不稳定,遇强降雨极易发生崩塌,最终成为水土流失和泥石流重要源头。
三、山区开发建设过程水土流失防治对策(一)加强山区开发建设规划管控
山区开发建设规划是开发建设活动行动指南和重要依据,在编制山区开发建设规划时要以水土保持作为重要约束性指标,将开发建设活动可能造成水土流失的预测评估结果作为规划选址选线和布局方案优化重要依据,要合理布局产业项目、基础设施、城镇居民点等建设用地,尽量避免占用水土保持功能较强的林地、草地等生态用地。对不可避免占用的要控制占地规模,并提出相应补偿措施,还要进行优化场地、道路等工程设计方案,最大程度上减少土石方开挖和弃土弃渣,尽可能降低开发强度,要合理安排施工组织避开雨季等水土流失易发期。在开发建设项目立项审批环节,相关主管部门要严格执行建设项目水土保持方案编报和审批制度,对不符合水土保持要求的项目坚决不予审批,从源头预防人为水土流失,建设单位要高度重视水土保持,积极落实水土流失防治责任,并将水土保持纳入工程建设全过程,与主体工程设计、施工和验收同步规划、同步实施、同步验收。要建立健全水土保持工作机制,明确专门机构和人员,要落实防治经费,确保水土流失得到有效防控。
(二)优化工程占地与取弃土
工程占地与取弃土是山区开发建设引发水土流失的重要诱因,优化工程占地与取弃土布局安排是防治水土流失重要抓手,一是要严格工程占地管理最大限度提高土地利用效率,尽量避免占用林地、草地等生态用地,最大限度减少对原生植被破坏,确需占用要优先利用荒地、废弃地等边际土地,并及时采取表土剥离回覆、土地整治等生态恢复措施。二是要合理布设取土场和弃渣场,要科学编制专项规划,取土场要布设在土质好、运距短区域,弃渣场要选择在地势相对平缓、离水系较远区域,并严禁在陡坡、沟谷等水土流失易发区布设,三是要加强取弃土过程管理,避免随意开挖和乱弃渣。要严格按照规划确定位置、范围、深度进行开挖,并及时采取护坡、排水等防护措施,尽快实施土地整治和复垦,对废弃取弃土区域要及时开展生态修复防止水土流失。在工程占地与取弃土优化中还要注重与相关规划衔接,如在农业规划中要合理安排补充耕地,在生态修复规划中要统筹安排弃渣场生态修复,在矿山开发规划中统筹解决废石消纳等。还要加强跨区域、跨部门之间协同配合,鼓励土石方综合利用,推进阶段性矿山修复和废弃地复垦,最大化减少水土流失,通过多规合一、区域统筹、综合利用,才能系统优化工程建设用地,最终从根本上破解工程建设与水土保持矛盾。
参考文献
[1] 张 克 斌 . 开 发 建 设 项 目 水 土 保 持 方 案 中 的 水 流 失 控 制 比 指 标 分 析 [J]. 长 江 技 术 经济,2021,5(01):59-62.DOI:10.
[2] 姜 浩 . 浅 析 晋 北 土 石 山 区 露 天 煤 矿 辅 助 生 产 设 施 建 设 水 土 流 失 预 测 [J]. 农 业 与 技术,2024,44(02):33-36.DOI:10.
[3]舒成博,沈影利,刘刚,等.南方山区典型小流域桉树人工林种植对水土流失的影响[J].应用生态学 报,2023,34(04):1015-1023.