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黄土地貌区高速公路边坡在建设过程中水土流失严重,对水土资源和生物资源破坏较大,制约着生态环境的可持续发展。黄土地貌区公路边坡土壤侵蚀过程复杂多样,公路边坡的不同水土保持措施发挥的效益存在较大差异,为总结不同地貌类型区公路边坡的水土流失规律和正确认识公路边坡水土保持措施的水土保持效应,本文以山西省典型地貌类型区高速公路为研究对象,通过无人机斜摄航测获取DEM数据、通用土壤流失方程和径流小区观测的方法,对比分析公路建设前后不同地貌类型区高速公路边坡的水土流失规律,基于保护水土资源、改善生态环境为目标对项目区水土保持效应进行定量评估,以期为同地貌类型地区公路水土保持工作提供参考。本研究的主要结论如下:(1)将地貌类型以地表形态指数分布数据进行量化,按照地表形态指数<20,20~25,25~30,30~40和40~50将四条高速公路分别划分为平原、台地、丘陵、小起伏山地和中起伏山地。边坡面积(Y,m~2)与公路征地面积(X1,m~2)、地表粗糙度(X2)、切割深度(X3)的关系模型方程如下:Y=-13515.18+21.27×X1-50913.69×X2+1380.76×X3+10076.77×X1~2-19.69×X1×X2+21.56×X1×X3+37766.45×X2~2-1570.52×X2×X3+7.85×X3~2,为公路规划阶段估算边坡面积和土石方工程量提供了参考依据。(2)2013年和2017年研究区的平均年降水量分别是511.29mm和507.39mm。大同至浑源高速公路沿线降雨侵蚀力最高为877.5MJ·mm/(hm~2·h·a),最低为741.8MJ·mm/(hm~2·h·a)。霍州至永和关高速公路沿线降雨侵蚀力最高为1916.8MJ·mm/(hm~2·h·a),最低点为1832.4MJ·mm/(hm~2·h·a)。平定至阳曲高速公路沿线降雨侵蚀力最高为1998.1MJ·mm/(hm~2·h·a),最低为1404.0MJ·mm/(hm~2·h·a)。神池至河曲高速公路沿线降雨侵蚀力最高为1259.2MJ·mm/(hm~2·h·a),最低为1160.4MJ·mm/(hm~2·h·a)。项目区土壤可蚀性因子位于0.1~0.3t·hm~2·h/(hm~2·MJ·mm)之间,坡长因子的平均值为0.34,1:1.5、1:0.75和1:0.125坡度条件下坡度因子平均值分别为7.35、16.95和20.1。(3)公路边坡采用频率最高的坡率分别为1:0.75、1:1.5。采用频率高的水土保持措施类型有护面墙+植物防护、填方边坡植物防护、挖方边坡植物防护、填方边坡拱形骨架+植物防护、全护面墙、浆砌片石护坡、片石护坡等7种。平原区公路边坡实施面积最大的为填方边坡拱形骨架+植物防护措施(1:1.5);其余地貌类型实施面积最大的为护面墙+植物防护(1:0.75)。平原区公路边坡植被防护面积占边坡总面积的比例最大,为70.9%,且显著高于其它地貌类型区域;小起伏山地和中起伏山地公路边坡植被防护面积占边坡总面积的比例在50%~55%,显著高于丘陵区的31.2%。台地区、平原区、丘陵区、小起伏山地和中起伏山地区高速公路边坡在建设完成后的平均土壤侵蚀模数分别为1857.85t/(km~2·a)、2157.64 t/(km~2·a)、1950.41t/(km~2·a)、1629.84t/(km~2·a)和2433.24t/(km~2·a),比建设前分别降低了76.1%,75.6%、62.6%、74.8%和65.0%,这表明平原区和台地区的土壤侵蚀治理效果较好。公路建设完成后,不同地貌类型区平均土壤侵蚀模数<1000t/(km~2·a)和1000~2000t/(km~2·a)的总面积占比约为50%,平均土壤侵蚀模数>3000t/(km~2·a)的面积占比<5%。(4)实施7种水土保持措施的公路边坡土壤容重差异不显著。不同地貌类型区在建设前后的边坡土壤N、P、K、有机质含量均有所增加,其中填方边坡拱形骨架+植物防护措施处理小区的土壤N、P增幅显著高于实施其它水土保持措施的处理小区。填方边坡植物防护措施处理小区的土壤K、有机质增幅较大。7种水土保持措施的平均保护水土资源价值为232.77万元。填方边坡拱形骨架+植物防护处理的价值总量最大,为427.53万元/km~2,显著高于其它处理。(5)水土保持措施服务平均总价值为2.91元/m~2。最大的为护面墙+植物防护处理措施,为7.58元/m~2,显著高于其它处理。从投入产出比来看,挖方边坡植物防护措施和全护面墙措施的收益率分别为23.76%和21.83%,显著高于其它措施。平原区、台地区、丘陵区、小起伏山地和中起伏山地公路边坡水保措施的综合效益分别为10.18%、6.38%、6.32%、7.04%和5.30%,在未来工程设计中,建议结合工程设计和边坡特点,优化公路边坡措施,优先选择填方边坡拱形骨架+植物防护措施和护面墙+植物防护两种水土保持防护措施,发挥水保措施在保护水土资源、改善生态效益方面的积极作用。