高速铁路建设项目水土流失预测与保持对策研究

李 军

(南昌水兑工程咨询有限公司，南昌 330095)

0 引 言

自19世纪末，铁路就已经成为交通运输体系中必不可少的一项内容。经过一百多年的建设和发展，中国的铁路事业日益发达。截至2021年4月16日，中国铁路营业总里程已经达到了14.63万km，高速铁路运营里程达3.79万km，铁路运输网络越发完善。在越来越多高速公路建设项目出现之后，由于大量土石方挖填吊运、破坏植被、扰动地表等，使得建设区域内产生了较为严重的水土流失现象，开发更加高效的水土保持措施势在必行[1]。

1 工程概况

本项目全称为南昌高铁东站新区建设项目——站城一体及综合客运枢纽工程，该项目依托于京九高铁的未来通车，将南昌在环鄱阳湖区经济区的中心城市地位进行更深层次的强化，同时还可以将环鄱阳湖城市群的经济聚集效应进行进一步的提升，进而竞合长江周游城市群的发展，在长江经济带的发展进行积极地参与。在该项目建设完成并投入使用之后，南昌与京津冀的连通时间将缩短为5h，与粤港澳大湾区的连通时间将缩短为3h[2]。

南昌高铁东站新区建设项目——站城一体及综合客运枢纽工程属于一个新建项目，位于江西省南昌市青山湖区罗家镇秦坊村东站西路以东、祥豫路以南、南昌东站以西、东站南路以北，中心地理坐标E116°0′49″，N28°36′56″。南昌高铁东站新区建设项目占地面积共12.74hm2，在此之中，永久性占地总面积为10.33hm2，临时占地总面积为2.41hm2，包含YH1302-I05地块(以下简称A地块)和YH1302-I08地块(以下简称B地块)，总建筑面积 212538m2。

1)A地块地上用地面积 7.38hm2，总建筑面积 66061m2，计容建筑面积 66061m2。建筑密度 55.6%，绿地率 11%，容积率 0.89。

2)B地块地上用地面积 2.95hm2，总建筑面积 24348m2，计容建筑面积 24348m2。建筑密度 52.6%，绿地率 12%，容积率 0.83。

3)除A、B两个地块之外，工程项目中还存在着一块临时占地区，这一区域为该项目设计地下室及地下室顶部施工平台的过程中，超出占地红线范围的一部分地块，这一区域共占据了2.41hm2的面积，均为临时占地。这一区域的地面上不展开任何施工建设内容，待到建设后期场地平整之后，将会在临时占地中撒播草籽以恢复这一区域的植被[3]。

2 水土流失现状

2.1 青山湖区

通过查阅《江西省水土保持公报》(2019 年)可知，目前，南昌市青山湖区所拥有的土地面积共有213.87km2，水力侵蚀面积达到轻度以上的共有11.87km2，在青山湖区所拥有的土地面积中占有的比重为5.55%。在此之中，轻度侵蚀水土流失的土地面积共有8.89km2，在该地区水力侵蚀面积的74.90%；强烈侵蚀水土流失面积达到了0.62km2，占有的比重为5.22%；极强烈侵蚀水土流失的土地面积为0.53km2，占有的的比重为4.47%；达到剧烈侵蚀水土流失的土地面积为0.43km2，占有的比重为3.62%。青山湖区水土流失现状表，见表1。

表1 青山湖区水土流失现状表

2.2 项目建设所在地

按照《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190-2007)中的相关内容来看，该项目所处地区属于南方红壤区，水力侵蚀是土壤遭受侵蚀的最主要形式，容许土壤流失量为500t/(km2·a)。

在调查南昌高铁东站新区建设项目所在区域的水土流失情况并分析背景资料等多项内容之后，可以发现，项目建设区域的原始地貌为赣抚冲击平原地貌，微度侵蚀是最主要的土壤侵蚀强度，同时有小部分地区呈现出轻度侵蚀的局面。项目建设区所在地背景水土流失现状表，见表2。

表2 项目建设区所在地背景水土流失现状表

续表2 项目建设区所在地背景水土流失现状表

在针对南昌高铁东站新区建设项目建设区所在地的平均土壤侵蚀量以及平均土壤侵蚀模数进行计算时，采用如下公式：

1)年均土壤侵蚀量：

(1)

2)平均土壤侵蚀模数：

(2)

3 相关结果预测

3.1 土壤流失量预测方法

能够对水土流失量产生影响的因素包括临时堆土产生的土壤流失量以及破坏植被或土地所造成的土壤流失量，因此，对土壤流失量进行计算是一项比较重要的内容[4]。在计算本项目的土壤流失量时，需要采用如下的公式进行计算。值得一提的是，如果预测单元重新回归到原地貌土壤侵蚀模数以下时，将无需进行计算：

(3)

式中：W为扰动地表土壤流失量；j为预测时段，j=1、2……n-1、n；Fji为当处于第j预测时段时，第i预测单元的面积，这项内容的单位为km2；Mji为当处于第j预测时段时，第i预测单元的土壤侵蚀模数，这项内容的单位为t/(km2·a)；Tji为当处于第j预测时段时，第i预测单元的预测时长，这项内容的单位为a。

3.2 土流失量的预测

在南昌高铁东站新区建设项目建设过程中，所生成的水土流失量基本涉及两个方面的内容：①由于项目建设对所在地区的植被和土壤造成了损坏，加之项目建设扰动地貌，使得建设场地及周边地区现存的水土保持能力下降甚至是完全消失，在这种情况下，土壤侵蚀状况不断朝着更加严重的方向发展，进而致使水土流失量不断增加；②由于地面裸露而导致水土流失现象出现，在没有进行任何水土保持措施的情况下，出现一部分全新增加的水土流失量，这一部分水土流失量主要为水力侵蚀。南昌高铁东站新区建设项目水土流失量具体情况，见表3。

表3 南昌高铁东站新区建设项目水土流失量具体情况

4 工程项目水土保持的具体措施

4.1 防治分区划分

为了确保南昌高铁东站新区建设项目的水土保持工作落实的高质量，在工作开展的过程中，采用划分防治分区的形式。在划分的过程中，需要以项目本身的占地类型和方式、施工布置及施工时序、水土流失状况及水土 流失防治指标作为依据，并在与周边自然环境状况相结合的前提下进行分区。在分区时，首先将整个项目划分成了3个大区，即A地块、B地块以及临时占地区。其中，A地块拱北划分成了4个二级防止分区，分别是2#临时堆土放置区、绿化景观防治区、道路广场防治区以及建筑物防治区；B地块共被划分成5个二级分区，分别是1#临时堆土放置区、施工生产生活防治区、绿化景观防治区、道路广场防治区以及建筑物防治区。

4.2 分区措施布设

在南昌高铁东站新区建设项目建设期间，按照项目具体情况以及施工设计方案中的相关要求，该项目在进行水土保持时，所应用的措施多种多样，包括雨水花园、园林景观绿化、屋顶绿化、撒播草籽、混凝土底板拆除、洗车槽、施工围墙、透水铺装、植草沟、雨水口、雨水管、表土剥离、场地平整以及表土回填。其中，表土剥离进行的时间是在工程项目的施工前期，施工团队针对建设区域内能够剥离表层土壤的区域进行了表土剥离工作，这些剥离的土壤可以被用于后期的绿化用土。以A地块为例，在该地块中剥离的表土体积为2.42万m3。与此同时，该项目还在A地块中进行了临时措施的落实，在这一区域内共覆盖了面积为0.33hm2的苫布。另外，本工程中还应用了相应的植物措施用以实现水土保持的目的，在选择植物种类的过程中，遵循的是因地制宜、适地适树、符合地域的原则，基本选用本土的树种进行植被的修复。在此期间，追求美化与绿化同时实现，并对落叶树木与常绿树木、慢生树种与快生树种进行了科学合理的搭配，确保树种搭配的多品种化、多层次化，使植被呈现出高低有序、疏密有致的效果。举例而言，本工程在选择植物种类时，基本有单杆香樟、银杏、无患子、黄山栾、铁冬青、梓树、乐昌含笑、鸡爪槭、细叶紫薇、海桐、栀子花、金叶女贞、粉黛乱子草、鸢尾以及马尼拉草等多种植物。值得一提的是，在向临时占地区域撒播草籽的过程中，应当待到场地平整之后，才可以将混合草籽撒播到裸露的地表上。

4.3 雨水管、雨水口施工

为了获取良好的水土保持效果，实现积水的有效排出是一项必不可少的内容，因此，排水工程施工至关重要，高质量的排水工程可以减少强降雨天气产生的消极影响，提升工程整体质量[5]。而在排水工程施工中，雨水管、雨水口施工是其中最重要的环节，具体如下：

1)在本次工程主体建设过程中，进入后期施工阶段时，施工单位在项目建设所处区域完成了健全的排水系统的施工，使用的排水方式为雨污分流制排水，在实际应用期间，能够对道路和屋面的雨水进行有效收集。雨水会通过雨水口流入到排水管中，在之后还会在厂区雨水管线的集中作用下流向周边区域的市政雨水管网。在此次工程中，使用到的雨水管直径为D200-D1000。

2)按照《城市室外排水设计规范》中的相关内容，在设计雨水管实际流量时，可以使用如下公式进行计算：

Qs=qΨF

(4)

式中：Qs所表示的具体含义为雨水设计流量，L/s；q的含义为设计暴雨强度，L/(s·hm2)；Ψ的具体含义为径流系数，在本工程中，这项内容取0.6；F的具体含义为汇水面积；其单位为hm2。

3)在计算暴雨强度Q时，可以使用如下公式：

q=1589(1+0.69logP)/(t+1.4)0.64

(5)

式中：q的具体含义如式(4)，即为设计暴雨强度，L/(s·hm2)；t表示的含义为降雨历时，也可称之为降雨时长，其单位通常为min，本工程在计算时取10min作为观测时长；P表示的含义为设计重现期，其单位为a，在本工程中这项数值取3a。

4)在完成上述两点计算之后，还需要对相应的过流能力加以校核，此时需要使用到均匀流公式，具体如下：

(6)

式中：Q的含义为设计流量，m3/s；C的含义为谢才系数；A的含义为圆形断面的面积；R的含义为水力半径，R=A/X；X的含义为湿周，圆形断面；i的含义为底坡；n表示的具体含义则为糙率。

在经过相应的复核之后，本工程中的总雨水出口断面过流能力超出雨水设计流量，表明可以满足相应的排水要求。本次工程中共设置了34个雨水口和1050m的雨水管线。

5 总 结

综上所述，文章在研究高速铁路水土保持措施这一内容时，以南昌高铁东站新区建设项目作为研究案例。通过研究，可以得知，在铁路项目建设期间，由于大面积扰动地表、土石方填挖和调运、破坏植被等，均会对建设区域的水土保持带来不利影响，进而造成水土流失现象，产生多方面的危害。对于高速铁路项目建设而言，水土保持是其中的一项重要环节，同时，这也是衡量高速公路建设项目实际建设效果的一项重要指标。基于此，在建设期间，应当不断致力于水土保持措施的贯彻落实，同时做好相应的监测工作，确保水土保持工作的开展质量。