公路建设项目水土保持设计.ppt
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1、公路建设项目水土保持设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望4.1 概述概述4.1.1 我国水土流失概况我国水土流失概况 一份由水利部、中国科学院和中国工程院联合形一份由水利部、中国科学院和中国工程院联合形成的成的“中国水土流失与生态安全综合科学考察中国水土流失与生态安全综合科学考察”报告报告显示,目前我国土壤侵蚀面积达到显示,目前我国土壤侵蚀面积达到356.92万平方公里,万平方公里,亟待治理的面积近亟待治理的面积近200万平方公里。万平方公里。科考
2、专家、中科院院士孙鸿烈指出,在所有开发建设项科考专家、中科院院士孙鸿烈指出,在所有开发建设项目中,目中,农林开发项目、公路铁路项目、城镇建设工程引农林开发项目、公路铁路项目、城镇建设工程引起的水土流失最为严重起的水土流失最为严重,占总面积的,占总面积的78.2%。4.1 概述概述4.1.2 土壤侵蚀的概念及分类土壤侵蚀的概念及分类1、概念:土壤侵蚀是指地球陆面上的土壤、概念:土壤侵蚀是指地球陆面上的土壤、成土母质和岩屑受水力、风力、冻融和重成土母质和岩屑受水力、风力、冻融和重力等营力作用,发生磨损、结构破坏、分力等营力作用,发生磨损、结构破坏、分散、移动和沉积等的过程与后果。散、移动和沉积等的
3、过程与后果。土壤在外营力作用下产生位移的物质量,土壤在外营力作用下产生位移的物质量,称土壤侵蚀量。称土壤侵蚀量。“水土流失水土流失”习惯叫法习惯叫法土壤侵蚀分类:土壤侵蚀分类:1)按照侵蚀营力,可将土壤侵蚀分为)按照侵蚀营力,可将土壤侵蚀分为水力侵蚀水力侵蚀(水蚀水蚀)风力侵蚀风力侵蚀(风蚀风蚀)重力侵蚀重力侵蚀(如山地滑坡,崩塌等由重力如山地滑坡,崩塌等由重力 因素因素)冰川侵蚀冰川侵蚀海岸线侵蚀等类型。海岸线侵蚀等类型。黄河水蚀浮雕 风蚀城堡冰川侵蚀成的海螺沟第四纪冰川侵蚀 作用形成的石河 海岸线侵蚀海岸线侵蚀海岸线侵蚀海岸线侵蚀土壤侵蚀分类土壤侵蚀分类2)按照侵蚀方式,水力侵蚀又可分为)
4、按照侵蚀方式,水力侵蚀又可分为面蚀、面蚀、沟蚀和潜蚀沟蚀和潜蚀等。等。面蚀(发生在坡面上)包括溅蚀、片蚀、面蚀(发生在坡面上)包括溅蚀、片蚀、细沟状面蚀等;细沟状面蚀等;沟蚀(发生在沟壑中)可形成浅沟、切沟、沟蚀(发生在沟壑中)可形成浅沟、切沟、冲沟及河沟等冲沟及河沟等(它们是沟谷发育的不同阶段它们是沟谷发育的不同阶段),是最重要的侵蚀方式。,是最重要的侵蚀方式。土壤侵蚀分类土壤侵蚀分类3)按照人类活动的影响,还可将土壤侵蚀分为)按照人类活动的影响,还可将土壤侵蚀分为自然侵蚀与加速侵蚀。自然侵蚀与加速侵蚀。自然侵蚀自然侵蚀,是由自然因素引起的不断进行的,是由自然因素引起的不断进行的土壤更新土壤
5、更新作用,即因侵蚀而消失的表土层同作用,即因侵蚀而消失的表土层同时由风化产生的新土层所补偿,消失和补偿时由风化产生的新土层所补偿,消失和补偿基本维持平衡,因而在正常自然条件下,土基本维持平衡,因而在正常自然条件下,土壤侵蚀速度缓慢,一般危害不大,故又将此壤侵蚀速度缓慢,一般危害不大,故又将此称为称为正常侵蚀正常侵蚀。加速侵蚀加速侵蚀,是由人类活动引起的,可使正常,是由人类活动引起的,可使正常侵蚀条件下需千百年才能损失的表土,在极侵蚀条件下需千百年才能损失的表土,在极短时间内流失殆尽,其危害严重。短时间内流失殆尽,其危害严重。2、土壤侵蚀的危害、土壤侵蚀的危害土壤侵蚀的主要危害可分为四个方面:土
6、壤侵蚀的主要危害可分为四个方面:一是一是破坏土地资源破坏土地资源,使土地支毛沟密布,沟道纵横,使土地支毛沟密布,沟道纵横,直至形成类似黄土高原千沟万壑的景象,使土地丧直至形成类似黄土高原千沟万壑的景象,使土地丧失利用价值;导致土壤肥力降低,质量变差,失利用价值;导致土壤肥力降低,质量变差,生产生产能力降低能力降低;二是损坏基础设施:冲毁道路、水利设施等二是损坏基础设施:冲毁道路、水利设施等三是加剧洪涝灾害:导致下游河床、湖泊和水库淤三是加剧洪涝灾害:导致下游河床、湖泊和水库淤塞,使河流行洪不畅,航运受阻,使渠道湮灭,水塞,使河流行洪不畅,航运受阻,使渠道湮灭,水利工程失效,湖泊水库淤废,失去蓄
7、水调洪等重要利工程失效,湖泊水库淤废,失去蓄水调洪等重要功能。功能。四是恶化生态环境:四是恶化生态环境:2、土壤侵蚀的危害、土壤侵蚀的危害 在我国陕、湘、在我国陕、湘、鄂、黔等省,山鄂、黔等省,山区严重的水土流区严重的水土流失还使岩石大片失还使岩石大片裸露,发生裸露,发生石漠石漠化化过程,并以每过程,并以每年年5%-7%的速的速度扩大其面积。度扩大其面积。2、土壤侵蚀的危害、土壤侵蚀的危害土壤侵蚀与公路建设:土壤侵蚀与公路建设:一方面,公路建设过程破坏地表植被,扰动一方面,公路建设过程破坏地表植被,扰动地表土壤,动用大量土石方,从而引起大量地表土壤,动用大量土石方,从而引起大量的土壤侵蚀;的土
8、壤侵蚀;另一方面,土壤侵蚀可使公路边坡失稳,土另一方面,土壤侵蚀可使公路边坡失稳,土壤侵蚀的后果直接危害公路安全。壤侵蚀的后果直接危害公路安全。所以,公路建设过程的水土保持工作所以,公路建设过程的水土保持工作既包既包括采取适当措施防止土壤侵蚀对区域环境的括采取适当措施防止土壤侵蚀对区域环境的危害,也包括公路本身的路基边坡稳定性保危害,也包括公路本身的路基边坡稳定性保护。护。3、土壤侵蚀的影响因素、土壤侵蚀的影响因素 土壤侵蚀的影响因素包括土壤母质、降土壤侵蚀的影响因素包括土壤母质、降雨、地形及地表植被等因素。雨、地形及地表植被等因素。1土壤母质:土壤母质:母岩种类不同,母岩种类不同,其侵蚀方式
9、、其侵蚀方式、侵蚀强度和侵侵蚀强度和侵蚀率也不同。蚀率也不同。四、土壤侵蚀的影响因素四、土壤侵蚀的影响因素2降雨:一年中,少数几次暴雨所产生的侵降雨:一年中,少数几次暴雨所产生的侵蚀量,往往占全年侵蚀量的主要部分。蚀量,往往占全年侵蚀量的主要部分。3地形:影响土壤侵蚀的地形因素主要地形:影响土壤侵蚀的地形因素主要是坡是坡长和坡度长和坡度。一般而言,土壤侵蚀量随坡度。一般而言,土壤侵蚀量随坡度增大而增大;但在黄土地区,坡度在增大而增大;但在黄土地区,坡度在0度度25度度之间时,土壤侵蚀量随坡度增大而增之间时,土壤侵蚀量随坡度增大而增大,当坡度超过大,当坡度超过25度时,土壤侵蚀量反而度时,土壤侵
10、蚀量反而减少。减少。四、土壤侵蚀的影响因素四、土壤侵蚀的影响因素4地表植被:地表植被对土壤侵蚀有明显的地表植被:地表植被对土壤侵蚀有明显的减缓作用,植被覆盖率越大,减缓作用越减缓作用,植被覆盖率越大,减缓作用越明显。明显。在黄土高原地区,植被对侵蚀的减缓效在黄土高原地区,植被对侵蚀的减缓效果依次为:果依次为:灌丛最好,草地次之,再次之灌丛最好,草地次之,再次之是林地是林地。4.1.3 水土流失分级标准水土流失分级标准1土壤侵蚀强度分级土壤侵蚀强度分级土壤侵蚀强度是指地壳表层土壤在自然营土壤侵蚀强度是指地壳表层土壤在自然营力和人类活动综合作用下,单位面积、单力和人类活动综合作用下,单位面积、单位
11、时间内被剥蚀并发生位移的土壤侵蚀量,位时间内被剥蚀并发生位移的土壤侵蚀量,用用土壤侵蚀模数土壤侵蚀模数表示。表示。单位通常为单位通常为吨平方千米吨平方千米年年 (tkm2a)4.1.3 水土流失分级标准水土流失分级标准(1)土壤侵蚀容许量土壤侵蚀容许量 土壤侵蚀容许量或称土壤容许流失土壤侵蚀容许量或称土壤容许流失量,是指在量,是指在长时期内,能保持土壤的肥力和维持土地长时期内,能保持土壤的肥力和维持土地生产力基本稳定的最大土壤流失量生产力基本稳定的最大土壤流失量。各水力侵蚀类型区土壤容许流失量各水力侵蚀类型区土壤容许流失量 侵侵蚀蚀区区类类型型土壤土壤容容许许流失量流失量侵侵蚀蚀区区类类型型土
12、壤土壤容容许许流失量流失量西北黄土高原西北黄土高原区区1000东东北黑土区北黑土区200北方土石山区北方土石山区200南方南方红红壤丘壤丘陵区陵区500西南土石山区西南土石山区5004.1.3 水土流失分级标准水土流失分级标准(2)土壤土壤水力侵蚀强度分级水力侵蚀强度分级 土壤水力侵蚀强土壤水力侵蚀强度分级如表度分级如表4.2所示。所示。表中第表中第2、3行的年平行的年平均侵蚀模数对应于表均侵蚀模数对应于表4.1中的侵蚀区类型中的侵蚀区类型。(3)土壤土壤风力侵蚀强度分级风力侵蚀强度分级 土壤风力侵蚀强土壤风力侵蚀强度分级按植被覆盖度、年风蚀厚度和侵蚀模度分级按植被覆盖度、年风蚀厚度和侵蚀模数
13、三项指标划分,如表数三项指标划分,如表4.3所示。所示。4.1.3 水土流失分级标准水土流失分级标准钦州市土壤侵蚀强度分级情况参见广西区钦州市土壤侵蚀强度分级情况参见广西区水土流失现状图,各县区土壤侵蚀面积见水土流失现状图,各县区土壤侵蚀面积见下页表下页表钦州以轻度侵蚀为主,土壤侵蚀模数(钦州以轻度侵蚀为主,土壤侵蚀模数(200,500,10002500)2000年广西水土流失遥感调查面积统计表年广西水土流失遥感调查面积统计表(钦州)(钦州)km2县县名名水力侵水力侵蚀蚀风风力力侵侵蚀蚀重力重力侵侵蚀蚀工程工程侵侵蚀蚀毁毁坏坏型型合合计计轻轻中中强强极极强强剧剧烈烈小小计计钦钦北北82.522
14、8.817.651.750.06120.79004.170钦钦南南19.5910.039.390.37039.380016.480灵山灵山207.2949.2815.085.620.13277.4002.350浦北浦北70.8818.483.120.07092.54001.610总计总计002、我国土壤侵蚀区划、我国土壤侵蚀区划按土壤侵蚀外营力不同,我国土壤侵蚀区按土壤侵蚀外营力不同,我国土壤侵蚀区划分为划分为3个一级区,分别是:个一级区,分别是:水力侵蚀为主区水力侵蚀为主区风力侵蚀为主区风力侵蚀为主区冻融侵蚀为主区冻融侵蚀为主区根据地质、地貌和土壤形态,根据地质、地貌和土壤形态,3个一级区又
15、个一级区又相应划分为相应划分为5个、个、2个和个和2个二级区。个二级区。2、我国土壤侵蚀区划、我国土壤侵蚀区划1水力侵蚀为主的类型区水力侵蚀为主的类型区 (1)西北黄土高原区:主要在黄河上中游。西北黄土高原区:主要在黄河上中游。(2)东北黑土区东北黑土区(低山丘陵和漫岗丘陵区低山丘陵和漫岗丘陵区):主要在松:主要在松花江流域。花江流域。(3)北方土石山区:主要在淮河流域以北黄河中下游、北方土石山区:主要在淮河流域以北黄河中下游、海河流域。海河流域。(4)南方红壤丘陵区:主要在长江中游及汉水流域、南方红壤丘陵区:主要在长江中游及汉水流域、洞庭湖水系、鄱阳湖水系和珠江中下游,包括江苏和洞庭湖水系、
16、鄱阳湖水系和珠江中下游,包括江苏和浙江等沿海侵蚀区。浙江等沿海侵蚀区。(5)西南土石山区:主要在长江上中游及珠江上游。西南土石山区:主要在长江上中游及珠江上游。2、我国土壤侵蚀区划、我国土壤侵蚀区划2风力侵蚀为主的类型区风力侵蚀为主的类型区 (1)三北戈壁沙漠及沙地风沙区:包括青海、三北戈壁沙漠及沙地风沙区:包括青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西和黑龙新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西和黑龙江等省区的沙漠戈壁和沙地。江等省区的沙漠戈壁和沙地。(2)沿河环湖滨海平原风沙区:主要在山东沿河环湖滨海平原风沙区:主要在山东黄泛平原、鄱阳湖滨湖沙地及福建、海南黄泛平原、鄱阳湖滨湖沙地及福建、海南滨海区。滨
17、海区。2、我国土壤侵蚀区划、我国土壤侵蚀区划3冻融侵蚀为主的类型区冻融侵蚀为主的类型区 (1)北方冻融土壤侵蚀区:主要在东北大兴北方冻融土壤侵蚀区:主要在东北大兴安岭山地及新疆的天山山地安岭山地及新疆的天山山地 (2)青藏高原冰川侵蚀区:在青藏高原和高青藏高原冰川侵蚀区:在青藏高原和高山雪线以上山雪线以上4.2 公路建设项目水土流失的特点公路建设项目水土流失的特点及影响因素及影响因素4.2.1 特点及分类特点及分类1、公路建设项目对土壤环境的影响有:、公路建设项目对土壤环境的影响有:1)由于施工)由于施工开挖开挖而土壤裸露造成的侵蚀而土壤裸露造成的侵蚀2)项目)项目建成后建成后,土壤植被条件的
18、变化改变了,土壤植被条件的变化改变了地面径流条件而造成的侵蚀。地面径流条件而造成的侵蚀。4.2 公路建设项目水土流失的特点公路建设项目水土流失的特点及影响因素及影响因素2、公路施工期引起土壤侵蚀的主要因素有:、公路施工期引起土壤侵蚀的主要因素有:山体开挖造成地表裸露;山体开挖造成地表裸露;填筑路堤增加裸露面;填筑路堤增加裸露面;取、弃土场产生裸露面;取、弃土场产生裸露面;施工过程中损坏原有地表植被及水保设施;施工过程中损坏原有地表植被及水保设施;干扰不良地质增加其不稳定性等引起水土流失干扰不良地质增加其不稳定性等引起水土流失 其中,对地表植被的破坏引起的水土流失的其中,对地表植被的破坏引起的水
19、土流失的工程环节有:施工便道、施工机械碾压及施工工程环节有:施工便道、施工机械碾压及施工人员践踏等。人员践踏等。4.2 公路建设项目水土流失的特点公路建设项目水土流失的特点及影响因素及影响因素 3、公路营运期引起的土壤侵蚀主要表现、公路营运期引起的土壤侵蚀主要表现在在营运初期营运初期。当施工过程产生的能引起土壤侵蚀的因当施工过程产生的能引起土壤侵蚀的因素,如挖方路段的上边坡、路基边坡、取弃素,如挖方路段的上边坡、路基边坡、取弃土场产生的裸露面、破坏了地表植被的施工土场产生的裸露面、破坏了地表植被的施工临时用地等尚未消除时,临时用地等尚未消除时,在生态恢复措施尚在生态恢复措施尚未恢复到建设项目施
20、工前的水平时未恢复到建设项目施工前的水平时,仍然存,仍然存在一定程度的土壤侵蚀。在一定程度的土壤侵蚀。4.2 公路建设项目水土流失的特点公路建设项目水土流失的特点及影响因素及影响因素随着公路水土保持的生态措施的逐渐恢复随着公路水土保持的生态措施的逐渐恢复和改善,施工过程中影响水土流失的一些和改善,施工过程中影响水土流失的一些因素将逐渐消失,水土流失量将逐渐减少,因素将逐渐消失,水土流失量将逐渐减少,直到达到新的稳定状态。直到达到新的稳定状态。因此,公路建设对土壤侵蚀的影响主要表因此,公路建设对土壤侵蚀的影响主要表现在现在施工期施工期。4.2 公路建设项目水土流失的特点公路建设项目水土流失的特点
21、及影响因素及影响因素4.2.2 影响因素影响因素公路施工主要从四个方面影响土壤侵蚀:公路施工主要从四个方面影响土壤侵蚀:改变局部面貌,特别是边坡改造;改变局部面貌,特别是边坡改造;废渣、弃土处理不当废渣、弃土处理不当破坏植被破坏植被路面排水不当路面排水不当1.水土保持的指导方针:中华人民共和国水土保水土保持的指导方针:中华人民共和国水土保持法中确定的持法中确定的“预防为主预防为主”。与公路建设相结合,提出公路建设水土保持与公路建设相结合,提出公路建设水土保持的指导方针是?的指导方针是?2.水土保持坚持的原则:水土保持坚持的原则:(1)坚持坚持“预防为主、防治结合预防为主、防治结合”的水土保持方
22、针。的水土保持方针。(2)水土保持与公路建设相结合。水土保持与公路建设相结合。(3)加强水土保持设施的布设。加强水土保持设施的布设。(4)公路水土保持管理与地方水土保持管理相结合。公路水土保持管理与地方水土保持管理相结合。4.3 公路建设水土保持的原则和目标公路建设水土保持的原则和目标4.3 公路建设水土保持的原则和目标公路建设水土保持的原则和目标3公路建设水土保持的预期目标:公路建设水土保持的预期目标:(1)通过采取有效的水土保持措施使边坡稳定,通过采取有效的水土保持措施使边坡稳定,岩石、表土不裸露,为公路安全运行服务,岩石、表土不裸露,为公路安全运行服务,避免水土流失对工程本身的危害;避免
23、水土流失对工程本身的危害;(2)取土场全部做防护处理,使开挖坡面不裸取土场全部做防护处理,使开挖坡面不裸露,并覆土加以利用;露,并覆土加以利用;(3)通过对弃土场进行综合治理,使工程施工通过对弃土场进行综合治理,使工程施工过程中产生的弃土、石渣总量的过程中产生的弃土、石渣总量的80以上以上得到有效拦挡或利用;得到有效拦挡或利用;(4)工程与生物措施相结合,使泥沙不进入下工程与生物措施相结合,使泥沙不进入下游河道,不影响河流正常行洪能力;游河道,不影响河流正常行洪能力;(5)做好公路绿化美化工程的养护,使生态环做好公路绿化美化工程的养护,使生态环境明显改善。境明显改善。4.3 公路建设水土保持的
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