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高速公路建设特别是山区高速公路建设将严重影响公路沿线原地貌及植被、扰动表土覆盖结构,导致土体稳定性降低,进而加剧区域水土流失。本研究以西商高速公路为例,采用野外勘察、实地调查、定点监测和模型模拟等方法,分析了高速公路建设期新增水土流失特征及其影响因素,并在水土流失防治分区的基础上估算了各分区的水土流失量,根据水土流失风险评价结果对水土流失防治措施进行了合理布局,阐明了高速公路不同建设阶段水土流失的动态变化过程,评价了高速公路工程水土流失防治措施的实施效果。本文取得的主要研究成果如下: (1)阐明了山区高速公路工程的水土流失特征及其成因。山区高速公路的水土流失特点为水土流失线状分布、类型多样、时空分布差异大、发生时段集中。山区高速公路水土流失的主要原因:在公路建设中大量采用的机械施工碾压以及路堑开挖、隧道开挖、路堤填筑、取土弃渣、架桥、砌涵等破坏了公路沿线原有地貌及植被,扰动了表土结构,致使土体稳定性和抗蚀性降低;同时,取土场、弃渣场、施工便道及施工临建用地等的水土流失防护措施不到位也将加剧水土流失。 (2)提出了山区高速公路工程水土流失防治分区并评价了各分区的水土流失风险。按地形地貌特征.西商高速公路水土流失防治区可以划分为阶地区和中低山区两个一级分区;按施工区域及其防治措施,将西商高速公路上述两个水土流失防治区一级分区细化为主线工程防治区、沿线附属设施防治区、取土场防治区、弃渣场防治区和临时工程防治区五个二级分区。经估算,西商高速水土流失防治区水土流失背景值为7.07万t,扰动后的水土流失量为22.83万t;建设期新增水上流失总量为15.76万t,其中阶地区10.87万t、中低山区4.89万t。根据水土流失风险评价结果,主线道路工程区的水土流失风险最高,且阶地区主线工程区的水土流失风险大于中低山区;阶地区的附属工程区、取土场、弃土场和临时施工区的水土流失风险小于中低山区。 (3)提出了山区高速公路工程水土流失防治对策。西商高速公路主线工程防治区、取土场防治区、弃渣场工程防治区以工程防护措施为主,辅以植物防护措施和临时防护措施;沿线附属设施防治区以植物措施和临时防护措施为主;临时工程防治区以临时工程防护措施为主。重点设计了西商高速公路取土场、弃渣场、土地整治等的工程防护措施,并进行了配套水土保持植物的种类优选;各水土流失防治区的边坡和场面应采用灌草或乔草结合的植物防护方式并进行了典型设计。 (4)阐明了山区高速公路工程不同阶段水土流失的动态变化过程。估算结果表明,中低山区土壤侵蚀模数高于阶地区;建设期、植被恢复期和水土流失防治措施实施后的弃渣场土壤侵蚀模数均最大,取土场和主线工程区次之,附属工程区最小。随着水土流失防治措施效益的逐步发挥,西商高速公路各水土流失防治分区的土壤侵蚀强度逐步降低。建设初期、植被恢复期、水土流失防治措施实施后的西商高速公路沿线土壤侵蚀总量分别为85199t、46727t、5621t。