獨木橋河水毀修復工程水土保持方案評價

孫秀力

(遼寧省丹東市振安區(qū)水利水產局,遼寧丹東118001)

水土流失亦稱水土損失,指水土資源和土地生產力在水力、重力和風力等外力作用下所產生的破壞和損失[1]。近年來,隨著水利建設的迅猛發(fā)展,對生態(tài)環(huán)境產生了重要影響,其中,工程建設所引起的水土流失情況比較嚴重。針對這一情況,許多科研人員和工程技術人員對水土流失問題進行了大量研究[2-8]。本文以丹東市獨木橋河水毀修復工程為例,在分析其水土流失現(xiàn)狀基礎上,對該工程的水土保持方案進行了評價,并提出了相應的防治措施。

1 工程項目區(qū)水土流失及防治現(xiàn)狀

獨木橋河屬大沙河水系,是大沙河一級支流,距離丹東市約18.0 km。受副熱帶高壓和冷渦低槽影響,從2010-08-19開始,丹東市普降大到暴雨,局部地區(qū)特大暴雨。獨木橋河受災慘重,河寬由原來7 m發(fā)展到25 m寬,大量水利設施、農田、道路、電力及通訊設施被沖毀。

獨木橋河水毀修復工程位于五龍背鎮(zhèn)老古溝村境內,本工程的主要任務是修建塘壩1座,從源頭解決獨木橋河特大洪水災害問題,以保護沈丹鐵路、丹湯公路、沿河居民及耕地。工程平面布置見圖1。由于位置比較重要,獨木橋河水毀修復工程按小(2)型水庫進行管理運用。

根據《遼寧省人民政府關于確定水土流失重點防治區(qū)的公告》(遼政發(fā)[1998]48號),該區(qū)屬于重點治理區(qū)。根據實地考察,結合沿線地區(qū)水土保持規(guī)劃等相關資料,獨木橋河上游是以土石質為主的山地丘陵區(qū),屬于輕度侵蝕區(qū),侵蝕面積5.45 km2。該流域侵蝕方式有水蝕、重力侵蝕、風力侵蝕、河道橫向侵蝕、凍融侵蝕以及人為侵蝕,水蝕及人為侵蝕尤為嚴重。

圖1 獨木橋河水毀修復工程平面布置圖

2 主體工程水土保持評價

從水土保持角度分析,塘壩工程措施對疏導洪水、保護水土將起到巨大作用,即主體工程中具有水土保持功能的設計措施基本可行,但還需要進一步補充完善:水土保持設計中將加強施工擾動區(qū)域可利用水土資源的保護,針對各區(qū)域不同地形、擾動情況及水土流失程度采取相應工程措施、植物措施和臨時措施,并將主體工程具有水土保持功能的措施一并納入本設計的水土保持措施體系中。

項目區(qū)水土流失主要是施工期間在庫區(qū)范圍內發(fā)生,水土流失面積為15 388 m2。主體工程及取(棄)土場,均不在遼寧省人民政府劃定的崩塌、滑坡危險區(qū)和泥石流易發(fā)區(qū)。在施工設計中,土石方總開挖 9.5×104m3,總回填土方 4.5×104m3,棄渣5×104m3,棄渣用于附近建筑回填土,土方調配基本合理。本工程是在獨木橋河上游,大壩布置本著少占耕地,盡量保持下游天然河道的流向,庫區(qū)堤防迎水側20 a一遇洪水位以上采用植物護坡。水土保持設計采取植樹2×104株、種草500×104株及防雨苫布1×104m2等措施來處理棄渣場。

3 水土流失防治責任范圍

依據《開發(fā)建設項目水土保持技術規(guī)范》(GB50433-2008)[9],結合項目主體工程水土保持評價和水土流失影響分析等內容,對本工程建設可能造成的水土流失范圍進行界定,以此確定本工程水土流失防治責任范圍為17 388 m2,其中項目建設區(qū)域15 388 m2;水土流失面積,主要包括主體工程(庫區(qū),溢洪道,輸水洞)15 388 m2;取土(棄渣)場 5個,共占地780 m2;臨時施工場地(施工倉庫、堆料場及臨時施工道路)占地878 m2;直接影響區(qū)342 m2,直接影響區(qū)是指項目建設區(qū)以外,由于開發(fā)建設活動而造成的水土流失所直接危害的范圍:包括迎水側開挖面下邊坡3 m范圍及背水坡10 m范圍。

4 工程建設過程中的水土流失預測

按有關技術規(guī)范的要求,獨木橋河水毀修復工程水土流失的預測方法采用流失率法和土壤侵蝕模數法[10]。

4.1 流失率法

在工程建設和運行期間,不同區(qū)域對地表擾動的方式不同,其產生的水土流失形式和強度也不同,本文按照上節(jié)劃分的水土流失預測分區(qū),分別預測在不采取任何水土保持措施的情況下產生的新增水土流失量。

4.1.1 原生水土流失量預測方法

本工程水土流失分區(qū)內的原生水土流失量按式(1)進行估算:

式中:W原為預測時段內的原生水土流失量(t);Fi為第i個預測單元的面積(km2);Mi為第i個單元的原生土壤侵蝕模數〔t/(km2·a)〕;Ti為預測時段,a(年);n為預測單元,1,2,3,…,n。

4.1.2 擾動后的水土流失量計算方法

各預測分區(qū)擾動后的水土流失量按式(2)進行估算:

式中:W擾為預測時段內的擾動水土流失量(t);其余符號含義同式(1)。

4.1.3 棄渣場的流失預測采用流失率經驗公式

式中:W棄為棄渣的總流失量(t);Wi為棄渣量(t);mi為棄渣流失率;i為不同堆入位置(棄土、渣場)。

4.1.4 新增水土流失量預測方法

工程建設可能導致的新增水土流失量按式(4)估算:式中符號含義同前。

根據式(1)～式(4)進行計算得,防治責任范圍內將新增水土流失量120 t。

4.2 土壤侵蝕模數法

4.2.1 原生土壤侵蝕模數確定

項目區(qū)水土流失預測范圍內的原生土壤侵蝕模數,按《遼寧省土壤侵蝕遙感調查報告》(2005年),結合現(xiàn)場調查結果,根據經驗分區(qū)分土地利用類型確定。

根據現(xiàn)場調查情況,本工程水土流失預測范圍內原生土壤侵蝕強度,按地貌類型(即土地利用類型)分區(qū)段綜合分析后統(tǒng)計計算確定。

本方案初步確定工程水土流失防治責任范圍內,不同土地的原生土壤侵蝕模數為:旱地1 000 t/(km2·a)、園地 450 t/(km2·a)、林地400 t/(km2·a)、梯田500 t/(km2·a),河灘地 2 000 t/(km2·a)。

4.2.2 各預測分區(qū)擾動后的土壤侵蝕模數確定

根據工程建設過程中對地表的擾動不同,其引起的水土流失強度也有不同的特點,結合對工程進行現(xiàn)場調查結果,綜合分析確定各預測分區(qū)擾動后的土壤侵蝕模數。各預測分區(qū)擾動后的土壤侵蝕模數詳見表1。

表1 各預測分區(qū)擾動后土壤侵蝕模數

4.3 棄渣流失系數的確定

本工程建設過程中產生的棄土、渣堆存于棄渣場中。由于棄渣場周邊匯水面積較小,降雨對棄渣的影響小,所以在自然狀態(tài)下渣料的流失率按1%計算。

5 水土流失防治目標與方案

5.1 水土流失防治目標

根據《開發(fā)建設項目水土流失防治標準》(GB50434-2008)[11]中的要求,水土流失治理標準執(zhí)行一級標準,見表2。

5.2 水土流失防治措施布局

由于本項目由4個單項工程組成,存在線路長、分期施工和建設內容多樣性等特點,水土流失防治措施應根據各單項工程建設內容不同分別進行總體布局,并合理劃分各防治分區(qū)(見圖2),從而采取相應的防治措施。在防治措施體系布設時,以全局的觀點考慮,既要注重各自分區(qū)的水土流失特點及相應的防治措施、防治重點和要求,又要注重各防治分區(qū)的關聯(lián)性、系統(tǒng)性和科學性,有效控制防治責任范圍內的水土流失。

5.3 防治分區(qū)水土流失防治措施

根據防治分區(qū)各自的水土流失特點,有針對性地提出防護措施。各單項工程水土流失防護措施方案主要由工程措施和植物措施組成。工程措施主要為施工期臨時工程措施;植物措施主要為施工期的植被措施和植被恢復措施。臨時措施和永久措施可以采取工程措施和植物措施相結合的方法。

表2 設計水平年水土流失防治目標

采取的主要措施有:

(1)表土剝離、覆土、棄渣壓實。庫區(qū)現(xiàn)有表層土為優(yōu)質腐殖土,施工前要剝離,堆于指定的棄渣場,并用防雨苫布圍蓋好,工程竣工后,此土用于施工跡地覆土并壓實,然后植樹種草,有利于植物生長。

圖2 獨木橋河水毀修復工程水保分區(qū)圖

(2)臨時攔擋、覆蓋措施。施工過程中用編制土袋臨時擋護和防雨布苫蓋等臨時防護措施,施工結束后增加植物防護措施。初步估算施工過程中臨時防護措施的主要工程量為防雨布苫蓋1×104m2。

(3)整地、栽植喬、灌木及各種草防護措施,喬木有楓楊樹、刺槐、花曲柳、黃菠蘿、榆樹、橡樹;灌木有胡枝子、映山紅、花木蘭等;草木植物有馬蓮、苫房草、萵草、蒼樹等。運行期播種草籽75 kg。

楓楊樹常作為水土保持、水邊護岸固堤及防風林首選樹種。如工程跡地栽植楓楊樹,植株間距1.5 m×1.5 m,魚鱗坑整地[10]植楓楊樹2×104株。

馬蓮是一種美麗神奇的荒漠化治理水土保持護坡植物,既能很好的保持水土又有美麗的外觀,既有頑強的生命力又容易建植管理,即有良好的生態(tài)功能又有經濟價值。種草首選馬蓮,在管理區(qū)、公路兩側、庫區(qū)周圍共需種馬蓮500×104株。

(4)施工臨時占地植被恢復措施。施工跡地栽植楓楊樹、刺槐、馬蓮等,以恢復植被。

5.4 水土保持施工組織設計

施工布置結合主體工程的施工布置進行,施工活動均在主體工程和征占地范圍內,以布局緊湊、易于施工管理和減少占地為原則。

本設計結合防治責任范圍內主體工程布局的特點,將水土流失治理對象分成主體工程區(qū)(庫區(qū))、臨時施工區(qū)(即堆料場、施工道路、施工倉庫)、和取土(棄渣)場區(qū)共3個分區(qū)。根據防治分區(qū)的各自特點有針對性的布設水土保持措施。根據三同時制度的要求安排進度,根據主體工程施工組織設計、建設工期等要求,合理安排水土保持施工進度,保證水土保持工程施工按進度完成。

水土保持工程所需三材用量較少,可與主體工程同時購置。水土保持植物措施中的苗木、草種等,可根據植物工程實施進度需要到當地市場購買。施工所采用的水、電等可利用主體工程。

6 結 論

通過上述分析,得到的結論主要有:

(1)獨木橋河水毀修復工程主體工程水土流失預測表明,建設期間會造成中等強度水土流失。

(2)在建設期間針對該區(qū)水土流失特點,因地制宜設計水土保持方案,采取相應的水土保持措施,做到工程措施與植物措施相結合,可長期有效治理水土流失。

總之,從水土保持角度綜合分析,不存在限制獨木橋河水毀修復工程建設的因素,該方案的各種水土保持措施恰當得力,因此修建本工程是可行的。

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[11]中華人民共和國水利部.GB50434-2008.開發(fā)建設項目水土流失防治標準[S].北京:中國計劃出版社,2008.