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西藏地区生产建设项目水土保持措施设计

本期期刊速读内容来自《中国水土保持》杂志2020年第5期文章《西藏水土流失特征及生产建设项目水土保持措施设计——以川藏铁路拉萨至林芝段供电工程为例》,作者杨贺菲,张长伟,陈兰。

杨贺菲(1988—),女,湖北武汉市人,工程师,博士研究生,主要从事水土保持、自然地理、人文地理相关研究工作。

摘要

受高原气候、地理特征和人类活动影响,西藏地区水土流失呈现冻融侵蚀为主,物理风化、水力侵蚀作用广泛,自然侵蚀为主、人为侵蚀加剧,水土流失治理难度较大等特点。

基于西藏地区自然环境特点和水土流失现状,以川藏铁路拉萨至林芝段供电工程为例,介绍了西藏地区生产建设项目水土保持措施的设计原则,包括:减少扰动范围,减少裸露时间和裸露面积;根据所处土壤侵蚀类型区,结合水土流失现状,科学配置;保护表土,因地制宜实施植物措施。同时,对项目的具体水土保持措施布设进行了分析。

正文

青藏高原自然环境独特、资源丰富,因孕育了黄河、长江、恒河、湄公河、印度河、萨尔温江和伊洛瓦底江等7条亚洲的重要河流,而被称为“亚洲水塔”。但是受高原自然条件影响,西藏自治区生态环境十分脆弱,加之近年来社会经济快速发展和生产建设规模不断扩大,导致了日益严重的水土流失,已成为制约西藏人民生活水平提高和社会经济可持续发展的障碍。

为了在发展经济的同时尽可能地保护生态环境,在生产建设项目建设中要根据西藏地区的自然地理和社会经济状况,因地制宜地设计水土保持措施,这是西藏水土保持工作的重点之一。

在分析西藏自治区水土流失特点及成因的基础上,以川藏铁路拉萨至林芝段供电工程为例,讨论西藏地区生产建设项目水土保持措施设计特点,希望能为西藏地区水土保持工作提供新的思路和经验。

1 西藏地区自然环境概况

(1)海拔高,气候寒冷。

西藏自治区位于我国西南边陲,土地面积120多万km2,86.1%的土地海拔超过4000m,地势总趋势是西北高、东南低,高原边缘高、中部低,最高点珠穆朗玛峰海拔8844.43m。属青藏高原气候区,气候高寒、类型复杂多样,区域差异和垂直变化十分明显,气温低,空气稀薄,大气干洁,干湿季分明,冬春季多大风。

温度最高的地方分布于雅鲁藏布江大拐弯以南低山区和横断山脉地区的“三江”并流区,其年均气温分别在16、10℃以上;藏西北高原温度较低,多数地区年均气温在0℃以下,极端最低气温达-44.6℃。

(2)年降水量少,季节分布不均。

西藏属半干旱和干旱气候区,受西南暖湿季风影响,降水量大致从东南向西北逐渐减少,藏东南低山河谷区年降水量在4000mm以上,是我国降水量最多的地区之一,而在藏北羌塘高原年降水量仅为100~300mm,到藏西北改则、日土县北部年降水量则不足100mm。

此外,降水季节分配不均,每年10月至翌年4月降水量仅占全年的10%~20%,5—9月降水则非常集中,占年降水量的80%~90%。

(3)植被种类丰富,生态系统自我恢复能力差。

西藏植被种类异常丰富,包含阔叶林、针叶林、灌丛、草甸、草原、荒漠和高山流石坡植被7 个类型,植被组成以耐旱的高山型植物占优势。土壤类型独具特色,具有成土过程的年轻性和土壤发生的多元性,成土过程中生物与化学作用弱,物理风化作用强,土壤普遍发育程度低、淋溶作用微弱、生物体积累不明显且分解缓慢,特别是在生产建设过程中植被一旦遭到破坏则难以恢复。

2 水土流失特点与成因

(1)冻融侵蚀为主,物理风化、水力侵蚀作用广泛。

《西藏自治区水土保持公报》(2009—2013年)中第一次全国水利普查西藏自治区水土保持情况普查成果显示,全区水土流失总面积为421961.74km2,其中:冻融侵蚀面积为3232.30km2,占水土流失总面积的76.6%;水力侵蚀面积为61601.85km2,占14.6%;风力侵蚀总面积为37129.59km2,占8.8%。

在西藏东部“三江流域”和南部喜马拉雅山海拔低于4200m 的高山峡谷区,土壤侵蚀以水蚀为主;在北部、中部及南部的河谷区域,土壤侵蚀以风蚀为主;在西部、北部、中部及南部的高海拔地区,地势高、气候寒冷、降水稀少、多大风,风化作用、冻融交替作用、冰雪作用及气候干暖化的影响导致冻融侵蚀广泛分布。

从不同土壤侵蚀类型的侵蚀强度特征来看,水力侵蚀以轻度、中度侵蚀为主,风力侵蚀以强烈、轻度侵蚀为主,冻融侵蚀以轻度侵蚀为主。

(2)自然侵蚀为主,人为侵蚀加剧。

西藏自治区地广人稀,全区平均人口密度2.42人/km2(2012年),各地市人口密度差异较大,最大的拉萨市为18.95人/km2,最小的阿里地区仅0.32人/km2(藏北羌塘高原保护区为无人区),因此西藏大部分地区土壤侵蚀以自然侵蚀为主。

但是目前人为活动所导致的水土流失也不容忽视,特别是随着国家支持力度的加大,西藏自治区人口和社会经济持续快速发展,农牧业生产与开发建设规模不断扩大,对自然资源的开发利用强度及对脆弱生态环境的干扰影响越来越大,尤其在人类活动比较活跃的地区,人为侵蚀较为严重,且多为强烈以上土壤侵蚀。

生产建设过程中存在忽视水土保持、重建设轻保护的问题,新增水土流失有逐渐加剧的趋势。

(3)水土流失治理难度大。

西藏自治区地处青藏高原,生态环境独特、脆弱,水土流失严重且治理难度大。

首先,76.6%的水土流失面积为目前难以治理的冻融侵蚀;

其次,分布在藏西阿里地区和藏北那曲地区的风蚀区面积也相当大,由于当地气候干旱、生态环境脆弱,因此人工造林种草成活率极低;

再次,在“一江两河”谷地两侧水土流失严重的山体近乎荒山秃岭,土层单薄,生态环境脆弱,同时区域内人口密度大,是西藏经济较发达的地区,生产建设活动频繁,新增水土流失日趋严重,从技术、经济角度考虑,水土流失治理的难度相当大。

3 生产建设项目水土保持措施设计

3.1 项目概况

以川藏铁路拉萨至林芝段供电工程为例,该项目横跨西藏自治区拉萨市、山南地区、林芝地区,为新建输变电工程,项目区属于雅江流域。

工程包括新建、扩建变电站工程和新建线路工程:新建变电站工程包括3座500kV变电站、2座220kV变电站;扩建4座变电站;新建线路工程包括500kV新建线路2条、220kV新建线路12条和10kV新建线路8条。该项目占地面积246.40hm2,其中永久占地93.66hm2、临时占地152.74hm2,原土地利用类型为林地、草地、耕地、住宅用地和其他土地。

项目区中变电站站区多为高山山麓冲洪积地貌,线路区以构造侵蚀、剥蚀高山地貌及河谷侵蚀堆积地貌为主;气候类型包括高原温带半湿润季风气候、高原亚寒带半干旱气候、温带及寒带半干旱季风气候并存的多种气候带,多年平均降水量392.1~707.7mm,降水主要集中在5—9月;涉及的土壤类型复杂多样,以高山寒漠土、高山草甸土、亚高山草甸土和山地灌丛草原土等为主;植被类型以山地灌丛和高寒草甸植被为主。

3.2 水土保持措施设计原则

(1)减少扰动范围,减少裸露时间和裸露面积。

《生产建设项目水土保持技术标准》(GB 50433—2018)明确规定,青藏高原区应严格控制施工扰动范围,保护地表、植被。

因此,在水土保持措施设计时应严格遵从“保护优先,减少扰动” 的原则,在渣场、料场、施工场地和施工道路的措施布置中,应结合工程实际,尽量控制占地。施工中产生的临时堆土应尽量堆放于相应工程的占地范围内,减少临时占地,同时增加临时拦挡等措施,减少新增水土流失量。

(2)根据所处土壤侵蚀类型区,结合水土流失现状,科学配置。

本项目所在地侵蚀类型以冻融侵蚀为主,水力、风力侵蚀次之。通过调查分析及现场勘测,了解项目区水土流失类型,其中:

在冻融侵蚀区,气温低,生长期短,植被恢复困难,工程建设时应考虑冻土翻浆的影响;

在水力侵蚀区,弃渣场的选址、弃渣的堆放和防护应考虑防止泥石流发生,沟道的拦挡措施应提高设计标准;

在风力侵蚀区,应考虑防风固沙措施,加强临时苫盖和拦挡。

(3)保护表土,因地制宜实施植物措施。

表土是西藏地区非常珍稀的资源,一旦破坏难以恢复,因此施工前应对土壤层较厚、植被覆盖良好的表土进行剥离并集中保存,用于后期绿化;对于土壤层薄、植被稀疏的表土应尽量避免大量剥离,也不宜种植灌木。

项目区海拔高,降水量变化跨度较大,气温较低,植被较难存活,在确定防治目标值时可适当降低林草植被恢复率和林草覆盖率的指标值,同时选择当地原生草种和树种,采取适当的养护措施,并且加强对生产建设项目水土保持工作的监督管理,最大限度地减少工程施工对植被的破坏。

3.3 具体水土保持措施布设

川藏铁路拉萨至林芝段供电工程采取的水土保持措施量见表1。

表1 水土保持措施量汇总

(1)表土剥离和回覆。

在工程建设中对具有表土的施工地段,在施工前期进行表土剥离并集中堆放于临时堆土区域,施工结束后用于迹地覆土,为植被生长创造良好的立地条件,以利于植被恢复。本工程表土剥离后全部回覆,表土利用率为100%。

(2)土地整治工程。

施工结束后对可恢复植被的地区进行疏松平整,再回覆表土,进行植被恢复;对于难以恢复植被的扰动地表采取压实、块砾石压埋措施,减少水土流失。

(3)排水工程。

为了保证工程地基稳定,防止冲刷和水毁,结合项目区地形、地质状况,设计各类截排水沟,将降水引入天然沟渠,构成有效的防排水系统。

(4)坡面防护工程。

工程在填方边坡防护时采用混凝土网格骨架植草护坡,具有较好的水土保持和美化景观的效果。

(5)林草植被措施。

通过实地踏勘,筛选出了一批适宜项目区气候、土壤特征的草种植被,实施林草植被恢复措施,同时加强对现有草甸、草原的保护,植被恢复期加强对草地的围栏保育,减少放牧对草地的压力。工程在变电站站前区道路两侧、消防通道两侧栽植绿篱,树种选择侧柏,绿篱双排布置,株距25cm、行距30cm。

(6)临时防护措施。

①编织袋装土临时拦挡和拆除。临时堆土周边设置袋装土临时拦挡措施,将装填好的编织袋以“品”字形错缝堆筑成高0.5m、宽0.3m的临时挡墙。袋装土石料可就地取材,价格低廉,水土保持效果显著。

②临时苫盖。对于施工开挖、填埋、临时堆土区等裸露面采用防尘网或彩条布临时苫盖,有较好的水土保持效果。

③临时围界。对场地内扰动区铺垫彩条布及棕垫隔离;施工过程中在场地边界处设置彩条旗和棕垫围界、铺垫限定作业范围,实施封闭施工,既能保持水土,又能减轻施工对附近居民的影响。

④临时排水设施。在降水汇集区可修建临时排水沟、沉沙池,以降低地表径流对施工面的冲刷。

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