江苏省生产建设项目水土流失特点

闵兴华，张 洋，王新军，张娜娜，王 震，赵言文

（南京农业大学 资源与环境科学学院，江苏 南京210095）

我国是世界上水土流失最为严重的国家之一。据统计，我国“十一五”期间生产建设项目水土流失总量达9.46×108t［1］。近几十年来，各类生产建设项目激增，使长江中下游地区湖泊面积丧失约1.20×107hm2，丧失率达34%［2］。防治生产建设项目带来的生态环境恶化，已成为世界各国，尤其是发展中国家的重要议题［3］。随着江苏省经济的发展，基础设施建设项目密度大、速度快且类型多，生产建设活动造成的水土流失所占比例快速增长［4－7］。江苏省生产建设项目水土流失成的环境的破坏和劣变，已影响到的全面建设小康社会，引起越来越多的人关注。2010年新出台的《中华人民共和国水土保持法》要求加大对生产建设项目水土保持的监管力度，为生产建设项目水土保持提供法律依据。由于生产建设项目类型多样，水土流失的特点相对不同。本研究通过对江苏省2006—2011年部批、省批的191个生产建设项目，就水土流失量、土石方挖填量、侵蚀模数等方面进行探讨，分析出江苏省生产建设项目水土流失特点，为今后江苏省各级水行政主管部门对生产建设项目水土流失监管提供参考建议。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

江苏省位于我国东部沿海，地处美丽富饶的长江三角洲，东临黄海，河湖众多，水网密布，全省总面积1.03×105km2，占国土面积的1.10%。江苏省人口总数7 898.80万，占全国人口总数的5.90%。2011年地区生产总值为49 110.27亿元，占全国的10.4%，其中第二产业占全国的11.40%。据全国第二次土壤侵蚀遥感调查，江苏省现有水土流失面积4 351.3km2，其中中度以上的流失面积为180.5 km2，占总流失面积的4.2%［8］。江苏省年均降雨量均在800mm以上，降雨量较大。根据地形地貌形态，该省水土流失主要分布在丘陵山区和平原沙土区，流失类型以水力侵蚀为主，主要表现为面蚀和沟蚀。

江苏省生产建设项目类型众多，其中以电力、交通、水利、城镇建设、制造类项目为主。生产建设项目分布由以前的苏南地区较多，到现在苏南苏北地区逐渐趋于平衡。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源 本研究中降雨、水土流量等数据来源于承担生产建设项目监测的相关单位和部门。

1.2.2 地面观测与调查监测 通过在项目建设区布设雨量计、径流小区、简易径流观测场等来收集降雨、水土流失量等相关数据。通过现场测量、查阅施工图纸等确定项目扰动土地面积、土石方开挖量等相关数据。

1.2.3 数据处理

（1）样本项目扰动后土壤侵蚀模数，表达式为：

式中：Wi——项目水土流失总量（t）；i——样本数，i＝1，2，…，5；Mi——扰 动 后 土 壤 侵 蚀 模 数〔t／（km2·a）〕；Fi——扰动面积（km2）；Ti——建设总工期（a）。

（2）样本项目单位面积土石方填挖量，表达式为：

式中：Ai——单位面积挖填量（m3／m2）；i——样本数，i＝1，2，…，5；Vi——挖填总量（m3）；Fi——扰动面积（m2）。

所有数据采用Excel软件处理，在SPSS 18.0统计包中分别对施工期水土流失量与面积，单位面积土石方开挖量与扰动后土壤侵蚀模数进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 生产建设项目特点分析

生产建设项目根据其工程本身的特点，通常可以划分为点式工程和线式工程［9］。点式工程包括水利水电、火电、其他电力、城镇建设项目等等，通常工程项目建设范围相对较小［10］，因此扰动地貌较小。线式工程一般线路长，扰动时候长，沿线的地貌类型多且对地表的扰动形式多样，容易造成新的水土流失量。主体工程的这些特点直接决定了线式生产建设项目的土壤侵蚀特点，由连续或不连续的点（段）构成线型分布侵蚀带［11］。本研究将江苏省191个生产建设项目分为点式工程和线式工程，根据项目类型分为10个项目类别（表1）。点式工程包括水利水电、火电、其他电力、冶金化工与制造和城镇建设5个项目类别共计130个生产建设项目。线式工程包括铁路、公路、堤防河道整治、管线和输变电5个项目类别共计61个生产建设项目。从表1可以看出，191个生产建设项目为电力、交通、水利、城镇建设、制造类。造成这一现象的原因主要包括：（1）由于江苏省跨江滨海，河湖众多，水网密布，该省大部分地区水系相当发达，共有大小河流和人工河道2 900多条，陆域水面面积达1.73×104km2，水面所占比例之大，在全国各省中居首位。50a来，江苏省在对江堤不断加高培厚确保防洪安全的同时，对河道进行了持续的治理［4］；（2）公路建设快速发展，交通类项目增多，目前全省高速公路通车里程达到4 122km，处于快速发展阶段。2020—2025年江苏高速公路将由快速发展阶段进人相对稳定阶段。在快速发展阶段末江苏省高速公路的合理规模为5 100～5 400km，进人稳定期时的合理规模约为6 000km［5］；（3）21世纪以来，江苏省城市化发展水平一直在全国位居前列。从1979—2010年，江苏城镇化率由14.8%提升至57.0%，平均每年提高了1.4%［6］；（4）江苏省是工业大省，目前，江苏不少地区已经形成了“世界加工厂”或“世界车间”，同时江苏省也是缺电大省，夏季常出现电力供需缺口［7］。因此，从不同类型的生产建设项目来看，河道堤防整治类、公路类、城镇建设类和电力（水电、火电、核电等）类工程应列为今后江苏省人为水土流失防治的重点类项目。

表1 江苏省生产建设项目分类及水土流失防治分区

2.2 水土流失量特点分析

生产建设项目的建设造成的水土流失时段一般分为施工期和自然恢复期（也叫植被恢复期）。生产建设项目水土流失最主要时期为施工期。在施工期地由于原地貌被扰动，地面的覆盖物（建筑物及植被等）被清除，大面积的土地将完全暴露在外，容易导致水土流失，同时主体工程的基础的开挖及建设，以及挖方和填方在时间和空间的变化，导致土壤裸露或挖方临时堆放，容易导致水土流失。进入自然恢复期后，随着主体工程各项水土保持措施功能的发挥和植被的种植与恢复，水土流失将逐渐降低。对江苏省2006—2011年建设完工的191个生产建设项目水土流失特点进行了研究（表2），点式工程中的水利水电、火电、其他电力、冶金化工和城镇建设项目施工期水土流失量占总流失量的比例分别为98.97%，78.01%，93.94%，93.96% 和 92.07%，平 均 值 为90.26%。线式工程中的铁路、公路、堤防河道整治、管线和输变电项目施工期水土流失量占总流失量的比例分别为92.44%，90.21%，92.80%，84.84%和92.15%，平均值为92.15%。由此可见，不论点式工程还是线式工程施工期水土流失量都占到了总水土流失量的90.00%左右。因此，在生产建设项目水土流失防治和监测的重点时段为施工期。由表1还可以看出，点式工程中水利水电的水土流失量／单位面积为309.09t／hm2，火电的的水土流失量／单位面积为112.83t／hm2，其他电力的水土流失量／单位面积为102.95t／hm2，冶金化工的水土流失量／单位面积为70.54t／hm2，城镇建设的水土流失量／单位面积为48.11t／hm2，平均值为151.37t／hm2。线式工程中的公路的水土流失量／单位面积109.97t／hm2，公路的水土流失量／单位面积为205.49t／hm2，堤防河道整治的水土流失量／单位面积为250.33t／hm2，管线的水土流失量／单位面积为73.84t／hm2，输变电的水土流失量／单位面积为63.39t／hm2，平均值为200.00 t／hm2。综合结果表明，点式工程较线式工程施工期水土流失量占总量的比例及水土流失量／单位面积都小，从产生水土流失的机理分析，点式工程扰动面积范围较小，扰动的地貌比较单一，并且扰动时间较短。而线式工程扰动面积范围较大，扰动的地貌复杂，并且扰动时间相对较长。

表2 江苏省各类工程水土流失特点

拟合分析结果表明，无论点式工程还是线式工程随着面积增大，工程施工期水土流失总量也在增大，点式工程施工期流失量与面积表现为线性关系，关系式为（R2＝0.931 8）表明线型关系拟合较好，t＝6.401＞t0.025＝4.773说明存在显著性正线性相关。线式工程施工期流失量与面积为线性关系（R2＝9 439），表明对数关系拟合较好，t＝7.103＞t0.025＝4.773，说明存在显著性正线性相关关系。

2.3 不同项目类别土石方挖填量特点分析

生产建设项目在施工的过程中场地平整、建筑物基础开挖与回填、排水沟开挖等，会产生大量的土石方。土石方在开挖、运输、堆积、回填过程中会造成大量的水土流失。对江苏省2006—2011年建设完工的191个生产建设项目土石方挖填量进行了研究（表3）。由表3中数据分析可知，单个项目土石方挖填量以公路最大，为1.44×107m3；以输变电最小，为3.10×105m3。单个项目土石方挖填量超过5.00×106m3的有铁路，公路、堤防河道整治项目。点式工程中的水利水电、火电、其他电力、冶金化工和城镇建设项目单位面积挖填方量为2.45，1.18，1.25，1.39和1.43m3／m2。

线式工程中的铁路、公路、堤防河道整治、管线和输变电项目单位面积挖填方量分别为1.47，1.56，1.41，1.37和1.33m3／m2。由此可见，不论点式工程还是线式工程单位面积土石方挖填量都很大，均超过1.00m3／m2。

表3 江苏省各类生产建设项目土石方开挖量与水土流失强度

2.4 不同项目类型土壤侵蚀强度特点分析

对江苏省2006—2011年建设完工的191个生产建设项目土壤侵蚀强度进行了研究（表4）。由表4中数据分析可知，点式工程中的水利水电、火电、其他电力、冶金化工和城镇建设项目土壤侵蚀强度分别为12 586.22，5 754.45，6 984.65，8 156.43 和9 354.22t／（km2·a）。

线式工程中的铁路、公路、堤防河道整治、管线和输变电项目水土流失强度分别为10 853.21，12 064.28，10 023.32，8 598.82和7 512.46t／（km2·a）。由此可见，无论点式工程还是线式工程土壤侵蚀强度均在强度及以上等级。

表4 江苏省各类生产建设项目土壤侵蚀模数及土壤侵蚀强度分级

2.5 土石方填挖量与水土流失强度相关性分析

2.5.1 样本选取

（1）将191个项目按工程本身特点分为点式工程和线式工程2大类，每一类根据项目特点分为5组，每一组随机选取一个样本，用改进型格拉布斯（Grubbs）准则法进行异常数据剔除。

2.5.2 相关性分析 对5个样本和1个空白（原地貌）进行单因素分析，利用公式（1）—（2）分别求得点式项目与线式项目单位面积土石方挖填量与扰动后土壤侵蚀模数，空白样本为原地貌（开挖量为0）土壤侵蚀模数均值。X轴为单位面积土石方挖填量，Y轴为扰动后土壤侵蚀模数，利用SPSS软件，求得每组（x，y）的相关系数，进行显著性校验，求出一元线性回归方程。通过分析得出，无论是点式项目还是线式项目单位面积土石方挖填量与扰动后土壤侵蚀模数存在相关性，点式工程R2＝0.959 5，线式工程R2＝0.932 4，t检验证明存在显著性正线性相关，说明扰动后土壤侵蚀模数大小随单位土石方填挖量的增大而增大（表5）。

表5 江苏省生产建设项目单位面积土石方挖填量与扰动后土壤侵蚀模数相关性分析

3 结论

（1）无论点式工程还是线式工程施工期水土流失量都占到了总水土流失量的90.00%左右，因此生产建设项目水土流失防治的重点时段为建设期。

（2）分析结果表明，线式工程水土流失强度远大于点式工程的水土流失强度。

（3）无论点式工程还是线式工程占地面积与施工期水土流失量存在正相关性。

（4）无论点式工程还是线式工程土壤侵蚀强度均在强度及以上等级。

（5）无论点式工程还是线式工程扰动后土壤侵蚀模数与单位土石方填挖量存在正相关性。

（6）生产建设项目在施工过程中应尽量减少对地表的扰动面积和扰动时间，施工时间应该尽量避开雨季，优化施工工艺，减少土石方的挖填量，在土石方堆放、外运的过程中要进行苫盖，避免造成新的水土流失，合理布设防治措施，降低生产建设项目在建设过程中造成的水土流失。

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