曾新云,尉軍耀，申 劍，彭松濤，張乃暢，周明濤

(1. 三峽大學(xué) 土木與建筑學(xué)院，湖北 宜昌 443002；2. 中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710065；3.華電西藏能源有限公司大古水電分公司，西藏 山南 856200)

水電開發(fā)促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善了國民生活水平。然而，在人力與機(jī)械的介入下，水電工程建設(shè)不可避免地對項目集中區(qū)帶來強(qiáng)烈擾動，形成大量次生裸地，導(dǎo)致水土流失加劇[1-2]。西藏DG水電站地處青藏高原的雅魯藏布江流域，項目所在地山高坡陡、原生植被稀疏、全年干旱少雨，發(fā)育了獨特的生態(tài)系統(tǒng)[3]。在這種生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱的環(huán)境中開展水電工程建設(shè)，會對本來就十分稀疏的植被造成嚴(yán)重影響，也會與該區(qū)原本已經(jīng)非常發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害構(gòu)成惡性循環(huán)，危害區(qū)域生態(tài)安全、公共安全和水電工程安全。文章針對西藏DG水電站建設(shè)期的水土流失情況展開調(diào)查分析，旨在為水土保持建設(shè)提供基礎(chǔ)資料及參考。

1 研究方法

1.1 調(diào)查區(qū)域

大壩開挖、填筑造成擾動的樞紐工程及周邊區(qū)域、施工場地、便道、承包商營地等施工生產(chǎn)區(qū)，工程涉及的棄渣場、中轉(zhuǎn)料場，場內(nèi)外交通工程開挖填筑形成的施工跡地，遷移人口安置區(qū)等，面積合計4.2 km2。

1.2 調(diào)查方法

先采用無人機(jī)對整個調(diào)查區(qū)域進(jìn)行航測解譯，而后對重點部位或有爭議的部位現(xiàn)場實地調(diào)查。無人機(jī)型號DJI大疆精靈PHANTOM4RTK，像素4000萬，航拍高度控制在500 m以內(nèi)。無人機(jī)航片利用PIX4軟件處理為影像，并基于ArcGIS平臺解譯。

2 結(jié)果與分析

2.1 水土流失類型

DG水電站工程區(qū)水土流失以水力侵蝕為主，伴有重力侵蝕、凍融侵蝕、風(fēng)力侵蝕、混合侵蝕和生物侵蝕等。其中，水力侵蝕多表現(xiàn)為面蝕(圖1)，部分區(qū)域存在溝蝕(圖2)與山洪侵蝕(圖3，多發(fā)生在雅魯藏布江江面兩側(cè)及支溝，如路壟溝、右下溝、DG溝、阿莊南溝和孟達(dá)溝等)；重力侵蝕多表現(xiàn)為瀉溜(圖4，調(diào)查區(qū)內(nèi)陡坡較多所致)，存在少量崩塌和滑坡現(xiàn)象(主要有10處，其中庫區(qū)左岸、奴覺溝下游、距壩址5.00～5.35 km處的崩坡積體潛在危害大)；風(fēng)力侵蝕多表現(xiàn)為揚失，存在少量躍移和滾動現(xiàn)象；凍融侵蝕多表現(xiàn)為融雪徑流侵蝕。

圖1 面蝕

圖2 溝蝕

圖3 山洪侵蝕

圖4 瀉溜

2.2 水土流失成因

水土流失是自然因素和人為因素干擾綜合作用的產(chǎn)物，自然因素是水土流失的基礎(chǔ)和潛在條件，人為因素干擾則是水土流失發(fā)生發(fā)展的驅(qū)動因子和主導(dǎo)因素[4-5]。

2.2.1 自然因素

2.2.1.1 氣候

(1)降雨。工程區(qū)屬于高原溫帶或寒溫帶季風(fēng)半濕潤氣候區(qū)，多年平均降雨量527.4 mm，歷年最大日降水量51.3 mm，年內(nèi)分配極不均勻，冬春兩季氣候干燥，85%以上的降雨集中在夏秋的6—9月，降雨強(qiáng)度大且集中，雨滴濺蝕地表土壤，然后出現(xiàn)超滲形成徑流，此是工程區(qū)水土流失的主要原因。同時，因降雨集中連續(xù)，使土壤含水飽和，土體在重力作用下也存在著重力侵蝕的潛在隱患。

(2)風(fēng)力。工程區(qū)風(fēng)力較大，多年平均風(fēng)速1.6 m/s，歷年最大定時風(fēng)速達(dá)19.0 m/s，加之除6—9 月份外，工程區(qū)大多具有干旱少雨、蒸發(fā)量大(多年平均蒸發(fā)量為2075.2 mm)、土質(zhì)疏松、植被覆蓋度低下(林草覆蓋率約45.0%)的顯著特點，裸露和半裸露狀態(tài)的地表物質(zhì)易被風(fēng)力吹揚而形成風(fēng)力侵蝕。

(3)凍融。工程區(qū)年無霜期常常少于180 d，極端最低氣溫達(dá)-16.6 ℃，土體凍融易產(chǎn)生冰凍風(fēng)化現(xiàn)象，從而造成凍融侵蝕。另外，在融雪的季節(jié)，土壤表層疏松，易沖刷，冰雪融化引起的地表徑流沖刷也是產(chǎn)生水土流失的重要原因。

(4)溫差。工程區(qū)晝夜溫差大，日溫差最高超過20 ℃，導(dǎo)致巖體極易破碎，并塌落于坡腳,為水土流失創(chuàng)造了條件。

2.2.1.2 地形地貌

工程區(qū)為典型的高山深切峽谷地貌，區(qū)內(nèi)溝壑縱橫、地表破碎、谷坡陡峻、河谷深切，降雨時易形成地表徑流，造成水力侵蝕。

2.2.1.3 植被覆蓋度

工程區(qū)地處青藏高原，熱量不足、干旱多風(fēng)、生長季節(jié)短等導(dǎo)致植被生長緩慢，林分組成以中覆蓋度的中高山灌叢地分布較多，高覆蓋度的林地所占比例較少。地表植被覆蓋率不足，難以實現(xiàn)水土的有效保持，對暴雨、地表徑流沖刷的抵御能力較弱。

2.2.1.4 地表組成物質(zhì)

工程區(qū)以山地灌叢草原土、風(fēng)沙土、粗骨土為主，具有土層淺薄、土體疏松、含砂量大、結(jié)構(gòu)性差、持水能力弱、土間黏結(jié)力小等特點，其抗沖、抗蝕性能差，當(dāng)?shù)乇碇脖辉獾狡茐暮?，表層土中有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀養(yǎng)分隨之流失，極易發(fā)生強(qiáng)烈侵蝕。

2.2.2 人為因素

2.2.2.1 生產(chǎn)建設(shè)活動

DG水電站建設(shè)過程中高強(qiáng)度的擾動占壓地表植被，改變原地貌，產(chǎn)生出大面積的開挖赤裸地及松散的土石堆棄體，使得植被覆蓋率迅速降低，部分區(qū)域天然植被急劇退化甚至絕跡。工程區(qū)所在青藏高原自然景觀體系組成簡單，生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力極端脆弱，受人為干擾超過其所承受的限度后，難以自我恢復(fù)，高強(qiáng)度的生產(chǎn)建設(shè)活動造成了新的水土流失，導(dǎo)致水土流失侵蝕模數(shù)增大。

2.2.2.2 配套設(shè)施欠完善

水電項目建設(shè)期間，對部分破壞的區(qū)域沒有及時采取有效的防護(hù)措施、水利水保工程滯后、灌排系統(tǒng)不健全、水土保持方案執(zhí)行力度欠缺等，均削弱了該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)涵蓄水分的能力，從而了加劇水土流失的發(fā)生與發(fā)展。

2.3 水土流失強(qiáng)度

參照《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)標(biāo)準(zhǔn)[6]，西藏DG水電站在全國土壤侵蝕類型分區(qū)中位于水力侵蝕區(qū)的西南土石山區(qū)的橫斷山山地區(qū)，其微度侵蝕、輕度侵蝕、中度侵蝕、強(qiáng)烈侵蝕、極強(qiáng)烈侵蝕和劇烈侵蝕調(diào)查區(qū)內(nèi)年均土壤侵蝕總量為14 199.38 t、年均土壤侵蝕模數(shù)為3373 t/(km2·a)，屬于中度侵蝕強(qiáng)度級別。

野外實地調(diào)查具體結(jié)果見表1所示，其中度侵蝕地表面積1.3 km2，面積占比最大，為31.42%，與上述計算結(jié)果一致。

表1 DG水電站工程區(qū)水土流失調(diào)查結(jié)果(2018年)

2.4 水土流失源

根據(jù)工程布局、影響范圍、建設(shè)時序、水土流失、施工擾動等特點，將DG水電站工程區(qū)在空間上劃分為主體工程樞紐區(qū)、渣(料)場區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、場內(nèi)交通道路區(qū)、遷移人口安置區(qū)、水庫淹沒區(qū)六大部分。

2.4.1 主體工程樞紐區(qū)

分布在雅魯藏布江河谷及河谷兩岸，主要包括擋水建筑物、引水建筑物、廠區(qū)樞紐、泄洪及消能建筑物、生態(tài)流量泄放設(shè)施、魚道設(shè)施及下游影響區(qū)等，區(qū)域面積93.94 hm2。此區(qū)域施工擾動對原生地貌破壞極大，開挖、回填工程量較大，形成的人工地貌(當(dāng)前未完全硬化)在降雨、重力等的作用下水土流失嚴(yán)重，約占水土流失總量的40.61%。

2.4.2 渣(料)場區(qū)

分布在雅魯藏布江河谷兩岸，主要包括1#渣場兼表土堆存場(左岸，DG水電站建設(shè)未啟用)、2#渣場兼中轉(zhuǎn)料場(左岸)、3#渣場兼中轉(zhuǎn)料場(右岸)、白溝場平區(qū)(左岸，承包商營地下側(cè)或業(yè)主當(dāng)前營地大門口右外側(cè))，多由主體工程施工形成的大量棄渣或中轉(zhuǎn)料形成，區(qū)域面積46.28 hm2。由于地形所限，DG水電站建設(shè)渣(料)采取坡地堆棄，形成了較陡的坡面，在一段時間內(nèi)處于松散、無覆蓋狀態(tài)，既有石渣，也有土渣，成分復(fù)雜，在降雨、重力、風(fēng)力等的作用下水土流失最為嚴(yán)重，約占水土流失總量的42.09%。

2.4.3 施工生產(chǎn)生活區(qū)

分布在雅魯藏布江河谷兩岸，主要包括現(xiàn)場辦公生活區(qū)、砂石混凝土加工系統(tǒng)、金屬結(jié)構(gòu)加工系統(tǒng)、風(fēng)水電供應(yīng)系統(tǒng)、施工機(jī)械停放場、各類倉庫、施工污廢水處理系統(tǒng)等，區(qū)域面積61.74 hm2。當(dāng)前該區(qū)的大部分土地被臨時建筑物占壓，水土流失較上述區(qū)域少。

2.4.4 場內(nèi)交通道路區(qū)

分布在雅魯藏布江河谷兩岸，包括永久道路、施工臨時便道及其周邊影響區(qū)，面積71.49 hm2。由于DG水電站地處高山峽谷區(qū)，區(qū)內(nèi)地形坡度陡、地質(zhì)條件復(fù)雜，其修建多釆用開挖形式，施工過程中破壞原生地貌、改變地表坡度及坡長，水土流失呈線狀分布，水土流失較為嚴(yán)重，約占水土流失總量的7.99%。

2.4.5 遷移人口安置區(qū)

分布在雅魯藏布江河谷左岸，包括達(dá)古村移民安置點、承包商營地、業(yè)主當(dāng)前營地(白溝場平區(qū)旁)及業(yè)主永久營地(藏嘎村與桑日縣城之間)四部分，面積3.41 hm2。該區(qū)域的前三者現(xiàn)均已建設(shè)完畢，絕大部分土地被永久建筑物占壓或植被美化，水土流失甚微；后者僅完成場平及少量建筑物建設(shè)工作，原生地貌破壞嚴(yán)重，且當(dāng)前處于停工狀態(tài)，水土流失較嚴(yán)重。

2.4.6 水庫淹沒區(qū)

分布在DG水電站壩址上游雅魯藏布江河谷的兩岸，包括水庫淹沒區(qū)及其庫周影響區(qū)等區(qū)域，面積141.57 hm2。該區(qū)現(xiàn)處于封育治理中，水土流失相對較少。

3 結(jié) 論

(1)DG水電站工程區(qū)水土流失以水力侵蝕為主，伴有重力侵蝕、凍融侵蝕、風(fēng)力侵蝕、混合侵蝕和生物侵蝕等，中度侵蝕強(qiáng)度級別。

(2)氣候、地形地貌、植被覆蓋率及地表組成物質(zhì)是DG水電站工程區(qū)水土流失的主要自然因素，生產(chǎn)建設(shè)活動、配套設(shè)施欠完善是DG水電站工程區(qū)水土流失的主要人為因素，各因素相互影響制約。

(3)DG水電站工程區(qū)內(nèi)水土流失主要來源于主體工程樞紐區(qū)和渣(料)場區(qū)，應(yīng)作為水土保持的重點建設(shè)區(qū)。