杭新景高速公路水土保持監(jiān)測設(shè)計_石鑫

1、杭新景高速公路水土保持監(jiān)測設(shè)計石鑫1,邵建榮2,朱炳潤1,李奕建1(1浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江杭州310020;2開化縣水土保持與水資源管理站,浙江開化324300摘要:針對浙江省建德壽昌至開化白沙關(guān)(浙贛界公路工程特性及水土流失特點,設(shè)計制定了水土保持監(jiān)測工作方案,明確監(jiān)測重點,提出適宜、有效的監(jiān)測方法,并創(chuàng)新監(jiān)測技術(shù)手段,提高了水土保持監(jiān)測的整體技術(shù)水平。關(guān)鍵詞:杭新景高速公路;水土保持監(jiān)測;設(shè)計中圖分類號:S157文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1008-701X (201602-0081-02DOI :10.13641/ki.331162/tv.2016.02.023Soil and W

2、ater Conservation Monitoring Design of Hangxinjing ExpresswaySHI Xin 1,SHAO Jian rong 2,ZHU Bing run 1,LI Yi jian 1(1Zhejiang Guangchuan Engineering Consulting Co,Ltd,Hangzhou 310020,Zhejiang ,China ;2Soil and Water Conservation and Water esources Management Station of Kaihua County ,Kaihua 324300,Z

3、hejiang ,China Abstract :Considering engineering properties and soil erosion characteristics of the highway in Zhejiang province from Shouchang Town in Jiande to Baishaguan in Kaihua (Zhejiang Jiangxi border ,this paper designed soil and water conservation monitoring programs ,clarified monitoring p

4、riorities ,proposed appropriate and effective detection methods ,and innovated monitoring techniques ,improving the overall level of soil and water conservation monitoring technologyKey words :Hangxinjing expressway ;soil and water conservation monitoring ;design收稿日期:2015-07-15基金項目:浙江省科技計劃項目(2015F50

5、060。作者簡介:石鑫(1987,男,工程師,碩士,主要從事水土保持監(jiān)測、水土保持方案編制及水土保持研究工作。1工程概況浙江省建德縣壽昌至開化白沙關(guān)(浙贛界公路地處浙江省杭州市建德縣與衢州市的衢江區(qū)、柯城區(qū)、常山縣、開化縣境內(nèi),起點順接已建成的杭新景高速公路杭州至建德壽昌段的八畝丘,終點位于浙贛2省的分界點小關(guān),與江西境內(nèi)已建成的景婺常(黃高速公路相接。公路全長129.503km ,涉及橋梁139座、隧道55座、各類立交26處、通道與人行天橋120處、服務(wù)區(qū)2處、隧道管理站8處、收費站9處。工程水土流失防治責(zé)任范圍面積1127.90hm 2,其中項目建設(shè)區(qū)1044.88hm 2,直接影響區(qū)83

6、.02hm 2。工程涉及拆遷房屋20.39萬m 2,土石方開挖量2021.83萬m 3,填筑量2063.44萬m 3,借方314.23萬m 3,棄渣272.62萬m 3,共設(shè)置棄渣場15處。工程于2012年10月開工,共分21個標(biāo)段進行建設(shè),預(yù)計2016年底通車,總工期4a ,設(shè)計概算總投資101.14億元。根據(jù)水土保持相關(guān)規(guī)定與要求,建設(shè)單位自2014年2月開始開展水土保持監(jiān)測工作。水土保持監(jiān)測工作開展時,工程土建工程進度已超過1/2,部分路基工程已完成M7.5漿砌石排水溝、挖(填邊坡骨架護坡、開挖面坡腳擋墻以及填筑邊坡臨時集流槽等,大部分橋梁樁基施工已完成,隧洞工程已經(jīng)完成洞臉噴混凝土、頂

7、部截水溝以及開挖面覆土等,部分棄渣場已經(jīng)實施了擋渣墻及臨時排水溝等,施工工區(qū)的排水措施也已經(jīng)全部完成,上述措施的實施對本工程的水土流失防治起到了積極作用。2水土流失影響因素工程區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),多年平均氣溫16 18,年降水量1700 1900mm ,植被覆蓋率在75%以上。工程線路長,地形變化大,沿線涉及侵蝕剝蝕低丘夾河谷沖積平原、侵蝕溶蝕低山丘陵夾河谷沖積平原、侵蝕剝蝕中低山和侵蝕溶蝕中低山等地貌類型。工程沿線涉及國家級水土流失重點預(yù)防區(qū)、省級水土流失重點預(yù)防區(qū)、省級水土流失重點治理區(qū),主要侵蝕類型為水力侵蝕,部分區(qū)域還存在重力侵蝕。工程所處的自然環(huán)境復(fù)雜,土壤侵蝕第2期總第204期2

8、016年3月浙江水利科技Zhejiang Hydrotechnics No2Total No204March 2016原動力較強、抗侵蝕能力較弱;工程所處區(qū)域敏感,一旦產(chǎn)生水土流失,對周邊生態(tài)景觀環(huán)境將造成較大影響。本工程屬線性工程,線路長、工程類別繁多、橋梁隧道比例大、涉河數(shù)量多,建設(shè)過程中,工程將產(chǎn)生巨大的土石方挖填量和棄渣量,沿線將形成多處挖填邊坡,設(shè)置多處棄渣場及臨時堆渣場,如防護措施不合理將造成重大的水土流失;另外,工程沿線將穿越多條山區(qū)性河流,需布置大小橋梁139座、各類立交26處,均采用灌注樁基礎(chǔ),施工期間將產(chǎn)生大量的泥漿鉆渣,若泥漿鉆渣隨意排放,將對沿線河道造成嚴(yán)重污染。根據(jù)工

9、程建設(shè)特點及所處的自然條件,在工程建設(shè)過程中,若未能及時實施水土保持措施并開展有效監(jiān)管,工程建設(shè)極易產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失,并對工程自身安全及其周邊生態(tài)環(huán)境造成不利影響。因此,需結(jié)合工程實際情況,詳細設(shè)計并制訂水土保持監(jiān)測工作方案,明確監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測重點及監(jiān)測方法,以科學(xué)地指導(dǎo)工程建設(shè)全過程的水土保持監(jiān)測工作。3水土保持監(jiān)測重點區(qū)域工程水土保持監(jiān)測范圍為整個項目的建設(shè)區(qū)及直接影響區(qū)。針對工程建設(shè)特點,本工程重點監(jiān)測區(qū)域主要為路基工程、橋梁工程、隧道工程、改移工程以及棄渣場,具體包括路基工程中的開挖(填筑面防護,橋梁灌注樁施工時泥漿池的防護及恢復(fù),改河(路工程的完成情況,施工后期橋梁周邊及下部建筑垃

10、圾清理和場地平整情況、涉河土石方的清理情況,棄渣場的位置、堆渣量、堆渣材質(zhì)、綜合利用情況以及防護措施實施情況,施工臨時設(shè)施的布設(shè)位置、規(guī)模及防護措施情況,拆遷安置區(qū)的面積、位置、補償安置措施以及實施進度等內(nèi)容。4水土保持監(jiān)測內(nèi)容本工程水土保持監(jiān)測的主要內(nèi)容包括:水土保持工程設(shè)計措施落實情況、工程建設(shè)擾動地表面積、損壞植被面積、水土流失災(zāi)害隱患、水土流失及造成的危害、水土流失防治效果以及水土保持管理等情況。4.1監(jiān)測準(zhǔn)備期對工程所在地區(qū)的降雨、地面坡度、坡長、地面組成物質(zhì)、植被現(xiàn)狀等內(nèi)容進行調(diào)查、記錄,以期獲得該區(qū)域的水土流失影響因子。鑒于本工程已經(jīng)開工的實際情況,監(jiān)測準(zhǔn)備期還需對主體工程前期施

11、工情況、水土保持措施實施情況、對周邊的環(huán)境影響,以及可能存在的水土流失隱患等進行現(xiàn)場調(diào)查評估,并就存在的水土保持問題提出相應(yīng)的改進方案。4.2工程施工期工程施工期是水土保持監(jiān)測工作的重點時段。根據(jù)工程的實際情況,施工期監(jiān)測內(nèi)容主要包括以下幾個方面:地形、地貌的變化情況,工程建設(shè)占用地面積、擾動地表面積變化情況,工程建設(shè)挖方、填方數(shù)量,棄渣方量及去向等;水土流失面積變化情況、水土流失程度變化情況、對周邊地區(qū)造成的危害及其趨勢;水土流失防治措施的數(shù)量和質(zhì)量,臨時防護措施的布設(shè)、防治效果情況。4.3自然恢復(fù)期自然恢復(fù)期監(jiān)測內(nèi)容包括防護工程穩(wěn)定性、完好程度以及運行情況、林草措施的成活率、保存率、生長情

12、況及覆蓋率、擾動區(qū)域的恢復(fù)情況。5水土保持監(jiān)測方法根據(jù)本工程建設(shè)特點及易發(fā)生水土流失的重點部位,結(jié)合工程建設(shè)實際,本項目水土保持監(jiān)測以調(diào)查監(jiān)測和場地巡查為主,并分區(qū)域布設(shè)地面監(jiān)測點輔以地面監(jiān)測,同期開展無人機航測,具體的監(jiān)測方法簡述如下:5.1Cs137法Cs137法主要用于觀測原地貌土壤侵蝕模數(shù)。該方法的基本原理是示蹤元素或核素(Cs137自大氣沉降至地表后立即被土壤膠體顆粒強烈吸附,并伴隨著土壤顆粒的機械運動而遷移,根據(jù)其在土壤剖面中的分布規(guī)律判斷采樣點的侵蝕情況。5.2簡易徑流小區(qū)法簡易徑流小區(qū)法主要用于觀測棄渣場坡面的水土流失情況。5.3測釬法主要布設(shè)于表土臨時堆放場或土質(zhì)填筑邊坡等坡

13、面,將直徑為0.5 1.0cm、長50 100cm鋼釬按一定距離分上中下、左中右3排布設(shè)。鋼釬沿鉛直方向打入坡面,釘帽與坡面齊平,并在釘帽上涂上紅漆,編號登記入冊。5.4沉砂池法沉砂池法利用設(shè)置在路基排水溝出口處的沉砂池,每次降雨或多次降雨后,量測沉砂池內(nèi)泥沙淤積量,以監(jiān)測該排水系統(tǒng)匯水區(qū)域內(nèi)的水土流失量。5.5侵蝕溝量測法侵蝕溝量測法用于測量路基填筑邊坡或表土臨時堆放場坡面的水土流失量,每次降雨或多次降雨后量測侵蝕溝的體積,根據(jù)侵蝕溝的體積,推算坡面的水土流失量。5.6無人機航測法針對本項目線路長、地形復(fù)雜多變的實際情況,工程采用無人機航測法開展水土保持監(jiān)測,以能較準(zhǔn)確地獲取項目區(qū)的地表擾動

14、情況及植被變動情況。該法利用無人機低空飛行攝影獲取高分辨率數(shù)字影像后,先采用GPSTK進行外業(yè)像片控制點測量,再通過全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站進行內(nèi)業(yè)判繪及采集地物,并經(jīng)外業(yè)補繪后,輸出數(shù)字線劃圖的矢量數(shù)據(jù),最后在ArcGIS系統(tǒng)中進行編輯和整理,獲取水土保持相關(guān)信息。5.7調(diào)查、巡查法工程施工期通過日常的調(diào)查、巡查,對整個項目的占用土地面積、擾動地表面積及其類型、工程土石方挖填量、棄渣數(shù)量及去向、水土流失程度、水土(下轉(zhuǎn)第88頁石鑫,等:杭新景高速公路水土保持監(jiān)測設(shè)計波動,落潮分流比在84% 88%波動(見圖3。由圖3可知,航道整治工程實施后10a內(nèi)江心嶼南汊河道分流比快速增大。1980年左右,南

15、汊漲潮分流比約60%、落潮分流比約為70%。1980年后,分流比緩慢增大,20002005年南汊落潮分流比達到最大,約88%,隨后略有下降,漲潮分流比在82% 84%波動。分流比變化趨勢與南北汊沖淤變化趨勢基本一致。2005年以來南北汊潮動力逐漸趨于平衡,河道沖刷速率逐漸趨于一致,河道兩汊分流比逐漸趨于平衡,可見航道整治工程對江心嶼河段河勢的影響基本達到穩(wěn)定狀態(tài)。圖3分流比變化趨勢圖4結(jié)論及思考4.1主要結(jié)論20世紀(jì)70年代,航道整治工程實施后江心嶼河道主槽由北汊迅速向南汊轉(zhuǎn)變,受航道整治工程束流和挑流的影響,江心嶼南北汊漲落潮水流的主流均靠近汊道右岸,在工程實施后的前10a內(nèi)南北汊分流比快速

16、變化,河道呈現(xiàn)南汊沖刷、北汊淤積態(tài)勢。在長期的南沖北淤態(tài)勢下,南汊下游右岸已形成高程約17.00m的沖刷帶和局部沖刷深坑,北汊河道靠近右岸堤防位置存在高程5.00m左右的沖刷帶,并形成了2處高程約1.00m的河道淺灘。綜上所述,航道整治工程對江心嶼河勢的變化起決定性作用,但是根據(jù)2001年以來的沖淤變化和分流比變化,可知江心嶼南北汊漲落潮動力已逐漸趨于平衡。4.2思考(1據(jù)分析,江心嶼河道2001年以來整體處于沖刷態(tài),而南北汊主流均主要靠近右岸堤防,導(dǎo)致海塘堤防前形成了沖刷深坑帶,其中江心嶼南汊右岸最深處已達25.00m,而北汊也有進一步刷深的趨勢,此前已發(fā)現(xiàn)江心嶼局部堤防存在過度沖刷的情況2

17、。為確保堤防安全和穩(wěn)定,要加強對南北汊河道主流的調(diào)整研究,改變目前南北汊主流均靠向右岸堤防、沖刷帶緊貼堤防的現(xiàn)狀,重點是要加強上村丁順壩、甌北丁壩、江心嶼東丁壩、龜山東壩、龜山西壩的調(diào)整研究。(2啟動江心嶼南北汊分流比調(diào)整評估研究工作, 2000年左右南京水利科學(xué)研究院和浙江省水利河口研究院對江心嶼分流比調(diào)整進行了深入研究45,提出南北汊7030為較合理分流比的建議,并給出了整治措施。目前江心嶼南北汊分流比達到了漲潮8218、落潮8416,且南北汊潮動力正逐漸趨于平衡,以后應(yīng)在加強監(jiān)測的同時,適時啟動分流比調(diào)整評估研究工作,確保江心嶼河勢的穩(wěn)定。參考文獻:1李浩麟,黃廷蘭,姚興漢甌江溫州港航道整治分析J水利水運科學(xué)研究,1985(3:67802溫州市水利河口研究所甌江江道監(jiān)測簡報溫州:溫州市水利河口研究所,20153程鵬,林湘如基于水動力模型的感潮河段河口潮差變化分析J浙江水利科技,2015(3:464南京水利科學(xué)研究院溫州市城區(qū)防洪堤堤線及江心嶼南北汊道分流比改善措施動床模型試驗研究南京:南京水利科學(xué)研究院,20015浙江省水利水電河口海岸研究設(shè)計院溫州市江心嶼南北汊分流比調(diào)整工程研究報告杭州:浙江省水利水電河口海岸研究設(shè)計院,2002(責(zé)任編輯張書花檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪(上接第82頁流失