集寧至包頭段增建第二雙線工程水土保持監(jiān)測技術(shù)及方法交流

1、142內(nèi)蒙古水利2011年第2期(總第132期)【水土保持監(jiān)測】集寧至包頭段增建第二雙線工程水土保持監(jiān)測技術(shù)及方法交流李林虎。，肖冬，薛平‘，康占艷(1內(nèi)蒙古水利科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特010020；2內(nèi)蒙古巴彥浩特水文水資源局，內(nèi)蒙古阿左旗075300)[摘要]通過對集寧至包頭段增建第二雙線工程水土保持監(jiān)測試驗(yàn)區(qū)的布設(shè)和觀測，分析鐵路項(xiàng)目水土保持監(jiān)測的內(nèi)容和方法，同時(shí)分析監(jiān)測過程中對監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響因素，對探索相同地區(qū)類似開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目

2、的水土保持監(jiān)測技術(shù)、方法具有借鑒意義。[關(guān)鍵詞]鐵路工程；水土保持監(jiān)測中圖分類號：S157文章標(biāo)識碼：B文章編號：1009—0088(2011)o2—0142—02I項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況11項(xiàng)目概況集寧至包頭鐵路位于內(nèi)蒙古中部的烏蘭察布市、呼和浩特市及包頭市境內(nèi)，線路自京包線集寧南站引出，沿既有線向西依次經(jīng)過集寧區(qū)、察哈爾右翼前旗、卓資縣、呼和浩特市區(qū)、土默特左旗及土默特右旗等，最終進(jìn)入包頭市區(qū)接入包頭站，線路全長307955km，其中新建

3、線263213km，改造利用既有線44742km。本工程共征用土地281889hm，其中新增永久占地166247hm、臨時(shí)占地115642hm。全線土石方量49160810m，其中填方35774210m，挖方13386610nl(包括隧道出碴405910II1)。利用方6918710m，取(借)方28855510m’，棄方64679x10m。12項(xiàng)目區(qū)概況本線基本為東西走向，由東向西分別經(jīng)過中低山及丘陵區(qū)、大青山山前傾斜平原區(qū)兩大地貌單

4、元。從集寧至郭家營(CK491100一CK626450)，為大青山及山前丘陵，郭家營至包頭(CK626450一包蘭K22000)為大青山山前沖洪積傾斜平原區(qū)。察右前旗及集寧區(qū)鐵路沿線地帶的土壤分布主要是暗栗鈣土，低山丘陵頂部分布著粗骨栗鈣土，在平緩丘陵及臺地頂部分布著黃沙土和暗栗黑土，河漫灘的二級階地分布著草甸栗鈣土。沿線土地利用類型主要為耕地、草地等，草地分為干草原、低濕地草甸類草地等，植被蓋度一般大于40％，沿線主要河流有屬霸王河、

5、大黑河。沿線屬于中溫帶亞干旱氣候區(qū)，干旱缺雨，夏季炎熱，冬季嚴(yán)寒，晝夜溫差大，無霜期短，春、秋季大風(fēng)頻繁，多風(fēng)沙。多年平均氣溫51℃，多年平均降水量3099mm，多年平均風(fēng)速22m／s。2工程水土流失特點(diǎn)在鐵路工程中，主要是開挖路塹和填筑路堤、架設(shè)橋梁、隧道挖掘、取土(石)料、棄土(石)料等施工活動，導(dǎo)致地表抗侵蝕力降低，引發(fā)和加速水土流失。(1)路基挖、填、整平：由于剝離表土、整平、填筑等活動，形成線性疏松沙土質(zhì)裸露面。但經(jīng)過人工挖、

6、填擾動的土體，土壤的固結(jié)能力已大大降低，結(jié)構(gòu)變得松散，尤其是在高路堤和深路塹段，極易發(fā)生風(fēng)、水復(fù)合侵蝕。在路基兩側(cè)的施工區(qū)域，由于車輛來往頻繁，破壞、占壓地表植被，影響植被生長，降低了水土保持功能。(2)橋涵修筑：橋涵施工時(shí)臨時(shí)堆放的挖基余土堵塞或壓縮溝道，洪水期容易在橋涵前積水，造成水流集中，下游流速過快對溝坡造成沖刷。溝道除汛期外多處于干涸狀態(tài)，沙質(zhì)河床裸露，在施工期間，挖基臨時(shí)堆土土質(zhì)疏松，在大風(fēng)季節(jié)易造成風(fēng)力侵蝕。(3)隧道挖掘

7、：施工期間，隧道口兩側(cè)土(巖)層遭到擾動，土(巖)體松動裸露，在風(fēng)力和水力的作用下造成水土流失，同時(shí)也可能發(fā)生重力侵蝕。(4)站場基礎(chǔ)開挖、填墊：站場施工進(jìn)行大量的土方開挖及回填，破壞了原地面植被，在基礎(chǔ)挖方處和臨時(shí)堆土處形成松散邊坡，在風(fēng)水侵蝕營力的作用下加劇水土流失。(5)取土(石)料：該鐵路工程設(shè)置取土場多處，取土深度4～7m不等，取土場多為不規(guī)整的坑、穴，坑底較平整。取土挖方使土沙(石、礫)疏松裸露，風(fēng)季易發(fā)生風(fēng)蝕；而坑周邊坡度

8、陡，處于非穩(wěn)定狀態(tài)，無植被和其它防護(hù)措施，雨季極易發(fā)生水蝕和塌陷等重力侵蝕。(6)棄土(渣、石)：本鐵路沿線設(shè)置棄土(渣)場多處。路塹挖方、路基整平與清基棄方、隧道挖掘余方及其它施工多余土(石)方棄于棄土場。棄土高度5—15m。組成物質(zhì)為沙質(zhì)土及超粒徑塊石，邊坡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，極易形成風(fēng)水復(fù)合侵蝕。3監(jiān)測內(nèi)容依據(jù)《水土保持監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》(SL277—2002)及《水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理辦法》(水利部令第12號2000年1月31日)

9、，結(jié)合張集鐵路工程的實(shí)際情況，監(jiān)測內(nèi)容包括4個(gè)集寧至包頭段增建第二雙線工程水土保持監(jiān)測技術(shù)及方法交流李林虎等143方面：一是影響水土流失的主要因子，包括降雨、地形地貌、地面組成物質(zhì)、植被類型與覆蓋度、水土保持設(shè)施和質(zhì)量等；二是水土流失形式、面積、強(qiáng)度等；三是水土保持工程效果，工程主要包括攔渣工程、護(hù)坡工程和土地整治等；四是路基邊坡、取土場及棄渣場等的降雨徑流泥沙。4監(jiān)測點(diǎn)位地面觀測點(diǎn)的布設(shè)按分區(qū)特點(diǎn)、水土流失強(qiáng)度等指標(biāo)布設(shè)。項(xiàng)目監(jiān)測區(qū)域

10、重點(diǎn)主要放在丘陵區(qū)水土流失較嚴(yán)重的地方，重點(diǎn)監(jiān)測路基、隧道出人口、橋梁施工場地、取棄土(碴)場等的水土流失情況，觀測點(diǎn)布設(shè)見表2一表6。針對各防治責(zé)任分區(qū)水土流失特點(diǎn)及施工進(jìn)度，適當(dāng)增加臨時(shí)觀測點(diǎn)。表2主體工程區(qū)監(jiān)測點(diǎn)位行政域地形地貌監(jiān)測點(diǎn)位置監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)侵蝕類型DK545768左傅200m姑家照腱道一號渡槽棄渣場I水蝕、風(fēng)蝕丘陵DK533180左側(cè)500m八蘇術(shù)隧道出口棄渣場頂部1風(fēng)蝕DIC505351左側(cè)500m棄土場坡面I承蝕行

11、政區(qū)域地形地貌監(jiān)測點(diǎn)位置監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)侵蝕類型卓資縣低山區(qū)八蘇木隧道進(jìn)口施工便道1水蝕土右旗平原區(qū)大黑河6號特大橋施工便道1風(fēng)蝕5主要監(jiān)測方法51調(diào)查監(jiān)測(1)實(shí)地調(diào)查法：對與項(xiàng)目區(qū)背景值有關(guān)的指標(biāo)，通過查閱主體工程設(shè)計(jì)資料，收集氣象、水文、土壤、土地利用等資料，結(jié)合實(shí)地調(diào)查分析給各指標(biāo)賦值。(2)實(shí)地量測法：對防治責(zé)任范圍、擾動地表面積、損壞水土保持設(shè)施面積采用CPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的RTK技術(shù)，沿占地紅線和擾動邊界跟蹤作業(yè)確定；對排棄量

12、采用全站儀通過現(xiàn)場地形測量并結(jié)合施工資料和監(jiān)理資料確定。(3)樣方調(diào)查法：對植被狀況的監(jiān)測采用樣方法或標(biāo)準(zhǔn)行法，樣方投影面積為：喬灌木林30mx30m或標(biāo)準(zhǔn)行測定法，人工種草2Illx2m，每一樣方重復(fù)3次，查看林木生長情況、成活率。52定位監(jiān)測定點(diǎn)監(jiān)測法：對水土流失強(qiáng)度采用定點(diǎn)觀測的方法。(1)風(fēng)蝕監(jiān)測(包括土壤含水量及土壤容重)：對風(fēng)蝕強(qiáng)度采用測釬法測定，同時(shí)測定土壤含水量、土壤容重及林草植被覆蓋度等。在選定的每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，沿主風(fēng)方向

13、每隔20m布置1個(gè)，每組布置5個(gè)測釬，共布設(shè)3組15個(gè)。每半月量取測釬離地面的高度變化，并計(jì)算風(fēng)蝕模數(shù)。風(fēng)蝕觀測場設(shè)置風(fēng)速風(fēng)向自記儀，記錄每天的地面風(fēng)速、大風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)間、頻次，整理統(tǒng)計(jì)監(jiān)測年內(nèi)各級起沙風(fēng)的歷時(shí)，同時(shí)收集氣象站的平均起沙風(fēng)速、大風(fēng)日數(shù)、頻次等。土壤含水量采用烘干稱重法，土壤容重采用環(huán)刀法，與風(fēng)蝕量觀測同步進(jìn)行。(2)水蝕監(jiān)測：本項(xiàng)目水蝕多發(fā)生在外排土場邊坡、形成時(shí)間較長的坡面、建構(gòu)筑物臨時(shí)堆土區(qū)等，分別采取不同方法監(jiān)測。水

14、蝕監(jiān)測采用侵蝕溝法和徑流小區(qū)法監(jiān)測，具體方法如下：①侵蝕溝法：在存在一定時(shí)間且發(fā)生侵蝕的坡面上，首先量測坡面的坡度、坡長及侵蝕溝的體積，調(diào)查坡面形成存在的時(shí)間，量算侵蝕量。具體是對一定面積內(nèi)(實(shí)測樣方面積根據(jù)具體情況確定，一般為100m的坡面)的侵蝕溝數(shù)量及斷面形狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，每條溝測定溝長和各部位的溝頂寬、底寬、溝深，最終推算其流失量。②徑流小區(qū)觀測法：根據(jù)中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水土保持監(jiān)測技術(shù)規(guī)程SL227—2002))，徑流小

15、區(qū)因坡長而設(shè)，一般寬5r／l(與等高線平行)，長20In(水平投影)，長度可視坡面情況而定，可適當(dāng)縮短。由于排土臺階高度為15m，坡度較陡，按標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)布設(shè)邊坡水平投影長度不夠，因此將小區(qū)長度縮小到10m，寬度不變。小區(qū)上部及兩側(cè)設(shè)置鍍鋅鐵皮擋板，下部設(shè)置集流槽、引水管和集流桶。每次降雨后觀測集流桶中雨水體積計(jì)算小區(qū)徑流量，取水樣分析泥沙含量計(jì)算小區(qū)泥沙侵蝕量，經(jīng)分析后得出小區(qū)水蝕量。53臨時(shí)監(jiān)測臨時(shí)監(jiān)測主要采用集沙儀法，在建構(gòu)筑物基礎(chǔ)開