天花板水電站水土保持措施設(shè)計

馬世軍，王建文

（中國水電顧問集團(tuán)北京勘測設(shè)計研究院，北京 100024）

天花板水電站 （以下簡稱 “電站”）壩址位于云南省昭通市魯?shù)榭h和巧家縣交界處的牛欄江干流上，工程壩址以上流域面積12 711 km2。水庫淹沒涉及巧家縣和魯?shù)榭h，兩縣距昆明市公路里程分別為362、360 km。工程建設(shè)占地面積共125.79 hm2，至規(guī)劃水平年，電站生產(chǎn)安置人口520人，直接動遷人口275人。

1 項目區(qū)環(huán)境概況

天花板水電站項目區(qū)為典型的峽谷河段，兩岸地形陡峻，河谷整體斷面為 “V”形。河谷兩岸隨海拔高程的增加，岸坡坡度逐漸變緩，由50°～60°以上變化為 20°～40°之間。

工程區(qū)多年平均氣溫為12.1℃，極端最高氣溫為33.0℃，極端最低氣溫為-11.5℃；多年平均降水量為881.8 mm，最大1日降水量為137.4 mm；多年平均風(fēng)速為2.2 m/s，最大風(fēng)速達(dá)到21.3 m/s，主風(fēng)向為NE；多年平均蒸發(fā)量為1 780.9 mm (口徑為20 cm蒸發(fā)皿)，平均相對濕度為76%，最小相對濕度為0，雷暴日數(shù)為57.9 d。

項目區(qū)土壤類型以燥紅土和紅壤為主，前者的分布范圍為海拔568～1 100 m，后者為海拔1 100～1 900 m。

該電站工程區(qū)屬于 “滇東北部高中山云南松、羊草草甸亞區(qū) （ⅡAii-1d）”和 “滇東北邊緣河谷峨嵋栲林、包石櫟林亞區(qū) （ⅡBi-1）”的交界地段。但由于工程區(qū)主要位于河谷下部，人口集中、人類活動頻繁，農(nóng)業(yè)開墾現(xiàn)象突出，原生植被已很少見。目前，工程區(qū)沿河兩岸的植被多為人工植被和次生植被。天然植被中僅能見到一定面積的、分散在河谷內(nèi)的稀樹灌木草叢，并有少量的云南松林和小面積殘留的半濕潤常綠闊葉林片段。

2 水土流失及水土保持現(xiàn)狀

2.1 水土流失現(xiàn)狀

根據(jù)1999年云南省土壤侵蝕遙感調(diào)查成果，工程所在地魯?shù)榭h和巧家縣的水土流失狀況見表1。依據(jù) 《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，項目區(qū)屬于以水力侵蝕為主的一級類型區(qū)及西南土石山區(qū)二級類型區(qū)，土壤侵蝕強(qiáng)度等級為 “中度”，土壤容許流失量為 500 t/（km2·a）。

表1 項目區(qū)水土流失現(xiàn)狀

根據(jù) 《云南省魯?shù)榭h水土保持總體規(guī)劃報告》和 《長江上游水土保持重點(diǎn)防治區(qū)巧家縣水土保持規(guī)劃報告》對水土流失類型區(qū)的劃分，項目所在地魯?shù)榭h翠屏鄉(xiāng)屬于西部深切中度侵蝕區(qū)，水土流失類型以水力侵蝕和重力侵蝕為主，水力侵蝕包括淺溝侵蝕、切溝侵蝕、沖溝侵蝕等形式，重力侵蝕的主要形式為崩塌、滑坡等。巧家縣包谷垴鄉(xiāng)屬于東北部高山深切割強(qiáng)度流失類型區(qū)，水土流失形式以鱗片狀侵蝕、溝蝕和重力侵蝕為主。

2.2 水土保持現(xiàn)狀

（1）水土流失防治區(qū)域類型。根據(jù) 《云南省人民政府關(guān)于劃分水土流失重點(diǎn)防治區(qū)的公告》 （云政發(fā) [1999]51號），昭通市屬于 “三區(qū)”中的重點(diǎn)治理區(qū)。

（2）水土保持現(xiàn)狀。工程區(qū)處于自然狀態(tài)下，原生植被、部分次生林和人工林是防止水土流失的主要形式，無大型水土保持工程措施。工程區(qū)林草覆蓋率為51.2%，水保設(shè)施面積為210.63 hm2，占工程建設(shè)征地總面積的59.8%。

3 水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)及目標(biāo)

天花板水電站項目區(qū)位于云南省省級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，工程屬于 “建設(shè)類項目”。因此，參照 《開發(fā)建設(shè)項目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，工程水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)等級為二級，各項指標(biāo)的數(shù)值見表2。

表2 天花板水電站工程水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)

4 水土保持防治措施及布局

4.1 防治責(zé)任范圍

天花板水電站水土流失防治責(zé)任范圍為項目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)，總面積為376.62 hm2。其中，項目建設(shè)區(qū)以施工征地為界 （包括水庫淹沒區(qū)和移民安置區(qū)），面積為351.94 hm2。直接影響區(qū)為永久交通公路和場內(nèi)臨時道路等施工過程中可能造成水土流失危害的區(qū)域，面積為24.68 hm2。

4.2 防治分區(qū)

根據(jù)項目特點(diǎn)、項目對水土流失的影響、區(qū)域自然條件、項目功能分區(qū)等特點(diǎn)，以及不同場地的水土流失特征、土地整治后的發(fā)展利用方向、水土流失防治重點(diǎn)等因素，確定水土保持分區(qū)。經(jīng)分析，擬將水土流失防治責(zé)任范圍劃分為樞紐區(qū)、渣場區(qū)、施工公路區(qū)、料場區(qū)、施工營地場地區(qū)、電廠生活區(qū)、水庫淹沒區(qū)和移民安置區(qū)8個分區(qū)。

4.3 防治措施總體布局

在水土保持分區(qū)的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)防治目標(biāo)，需針對各分區(qū)的水土流失特點(diǎn)，布置相應(yīng)的防治措施。

水土流失防治措施布局原則為：工程措施與植物措施相結(jié)合，形成完整的防護(hù)體系。根據(jù)不同施工區(qū)特點(diǎn)，建立分區(qū)防治措施體系：在棄渣場等“點(diǎn)”狀位置，以攔渣、護(hù)坡等工程措施為主，輔以土地整治和植物措施；在施工公路等 “線”狀位置，以護(hù)坡工程措施為主，植物措施為輔；在施工區(qū)“面”上，土地整治和植物措施相結(jié)合，合理利用水土資源，改善生態(tài)環(huán)境。根據(jù)水土流失預(yù)測成果，工程水土保持措施以 “點(diǎn)”為防治重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)以“點(diǎn)”帶 “面”，做好項目區(qū)水土流失防治工作。

4.4 分區(qū)防治措施

4.4.1 樞紐區(qū)治理措施

樞紐區(qū)水土保持防治措施主要包括攔河壩壩基壩肩開挖邊坡處理措施、攔河壩兩岸開挖岸坡處理措施、壩址區(qū)滲漏處理措施、泄洪建筑物下游防護(hù)措施、廠區(qū)后山坡治理措施和調(diào)壓井邊坡處理措施等，以上措施已計入主體已有水土保持措施。

4.4.2 渣場區(qū)治理措施

（1）土石方平衡流向。工程棄渣主要來源于主體工程、臨建工程和場地平整、料場剝離開挖等所產(chǎn)生的挖填剩余渣量。各部位開挖及利用、棄渣流向情況見表3。

（2）渣場規(guī)劃。依據(jù)渣場規(guī)劃原則，本工程共布置2個棄渣場 （1號、2號棄渣場）和2處存渣場（3號渣場、2號渣場頂部），渣場規(guī)劃采取分區(qū)就近布置，各渣場情況見表4。

表3 土石方平衡流向 萬m3

（3）擋墻采用漿砌石重力式，軸線長度61 m，頂寬度2.5 m，最大高度14.9 m，上游坡比1∶0.15，下游坡比1∶0.6，墻頂高程980 m。擋墻內(nèi)設(shè)孔徑15 cm梅花形布置的排水孔，間、排距均為200 cm；布置2個直徑1.5 m預(yù)制鋼筋混凝土涵管，間距10～15 m；上游排水口用鉛絲石籠封口，并在迎水面設(shè)50 cm厚的碎石反濾層，以排除渣體內(nèi)積水及降低渣體內(nèi)的滲流浸潤線。在渣場周圍沿渣體設(shè)置漿砌石截水溝，將山坡上的來水引至渣體之外，防止對渣體穩(wěn)定產(chǎn)生影響。截水溝斷面尺寸為60 cm×60 cm （底寬×深）， 邊坡1∶0.3， 用 30 cm厚漿砌石襯砌，表面采用M7.5砂漿抹面，以減小糙率。引水壩采用漿砌石重力壩形式，軸線長度13 m，頂寬1 m，上游墻坡比1∶0.35，2 cm厚砂漿抹面，下游墻坡比1∶0.6，最大壩高4.5 m。

（4）2號渣場防護(hù)措施。渣場有2個支溝，擋墻均采用漿砌石重力型式，上游支溝擋墻軸線長度21 m，墻頂寬度1.5 m，最大墻高7.1 m，上游坡比1∶0.1， 下游坡比 1∶0.5， 墻頂高程 1 030 m； 下游支溝擋墻軸線長度22 m，墻頂寬度1.0 m，最大墻高3.64 m，上游坡比1∶0.1，下游坡比1∶0.5，墻頂高程1 030 m，擋墻內(nèi)均設(shè)孔徑15 cm梅花形布置的排水孔，間、排距均為200 cm；布置2個直徑1.5 m預(yù)制鋼筋混凝土涵管，間距10～15 m；上游排水口用鉛絲石籠封口，并在迎水面設(shè)50 cm厚的碎石反濾層，以降低渣體內(nèi)的滲流浸潤線。渣場上、下游坡面局部采用鉛絲石籠護(hù)腳，石籠用φ18 mm鋼筋作骨架，8號鉛絲網(wǎng)格，間距10 cm，內(nèi)裝塊石，塊石裝完后綁扎封蓋。護(hù)腳底部修寬2 m，高2 m的漿砌石護(hù)腳墻，然后護(hù)腳墻上部渣體表面平鋪鉛絲石籠。鉛絲石籠規(guī)格為200 cm×100 cm×100 cm （長×寬×厚），石籠之間骨架筋綁扎連接。引水壩采用漿砌石重力壩，上游支溝引水壩軸線長度23 m，下游支溝引水壩軸線長18 m。2個引水壩均為漿砌石重力壩，頂寬0.8 m，上游墻坡比1∶0.35，2 cm厚砂漿抹面，下游墻坡比1∶0.6，最大壩高7 m。2號渣場布置及擋護(hù)設(shè)計圖略。

（5）3號渣場防護(hù)措施。3號存渣場位于壩址左岸下游約1.5 km的清水河溝口右側(cè)。由于清水河溝內(nèi)已布置排洪明渠，滿足25年一遇防洪能力，另存渣場存渣和回采是一個動態(tài)過程；因此，對3號存渣場周邊視降雨匯流情況設(shè)臨時排水溝及坡腳用漿砌石防護(hù)以外，不進(jìn)行永久防護(hù)。清水河汛期洪水較大，由于地形條件限制，3號渣場已占用清水河河口部分河段；因此，為排洪順暢，沿3號渣場坡腳設(shè)置一排洪渠，排洪渠全長187 m，底寬9.14 m，深3 m，平均縱坡i=5.88%，明渠采用全斷面漿砌石襯砌。3號渣場布置及擋護(hù)設(shè)計圖略。在工程措施的基礎(chǔ)上，渣場實(shí)施植物措施恢復(fù)植被，渣場頂部種植合歡、麻櫟、印楝、余甘子、黃荊、火把果、車桑子、白三葉、狗牙根等喬灌草固渣防蝕林，邊坡種植余甘子、黃荊、火把果、車桑子、白三葉、狗牙根的灌草固渣防蝕林，渣場馬道種植單行灌木。

4.4.3 施工公路區(qū)治理措施

公路兩側(cè)采取攔擋、護(hù)坡、排水等工程措施，保護(hù)開挖及填筑邊坡穩(wěn)定，防止產(chǎn)生新增水土流失。工程措施實(shí)施完成后，應(yīng)及時營造植物措施恢復(fù)植被，永久公路兩側(cè)種植黃柏和火把果為主的喬灌木混交防護(hù)林。施工結(jié)束后，臨時公路基本均被廢棄，在對路面進(jìn)行整地的基礎(chǔ)上，選擇在臨時公路路面及具備綠化條件的開挖坡面種植車桑子、余甘子、火把果、狗牙根、白三葉灌草等進(jìn)行綠化。

4.4.4 料場區(qū)治理措施

由于料場的開采破壞了原山體的組成結(jié)構(gòu)，在遭遇汛期較大雨量時，將會造成水土流失。因此，料場防治的重點(diǎn)是開采過程的防治和開采后開采坡面的整治。開采過程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計開采工藝和開采范圍作業(yè)，由于開采區(qū)域原邊坡較陡，地質(zhì)條件較好，開采邊坡采用1∶0.1；對終采區(qū)域出現(xiàn) “倒懸”的部位，采用噴混凝土、錨筋等永久支護(hù)措施。料場采用水平開挖方式，減少坑凹的數(shù)量，做好場地的排水措施。開采完畢后形成臺階狀的坡面，增加坡面的穩(wěn)定性，并做好覆土工程。

表4 渣場規(guī)劃萬m3

4.4.5 施工營地場地區(qū)治理措施

工程防護(hù)措施以場地的排水和邊坡?lián)踝o(hù)為主，并輔以適當(dāng)?shù)淖o(hù)坡措施。臺階式場地高差較大時，應(yīng)設(shè)置擋護(hù)和排水設(shè)施，生產(chǎn)、生活排水和暴雨洪水排水應(yīng)結(jié)合布置。邊坡?lián)踝o(hù)應(yīng)根據(jù)場地建設(shè)的實(shí)際情況設(shè)置，以保護(hù)邊坡穩(wěn)定和施工場地的安全，防止水土流失。

施工結(jié)束后，進(jìn)行場地平整并采取植物措施。根據(jù)施工營地場地區(qū)的立地條件，大壩施工區(qū)配置旱冬瓜、印楝、火把果、車桑子、狗牙根、白三葉等喬灌草混交水源涵養(yǎng)林，廠房和引水系統(tǒng)施工區(qū)以及其他施工區(qū)配置麻櫟、膏桐、余甘子、黃荊、狗牙根、白三葉等喬灌草混交水土保持護(hù)坡林。

4.4.6 電廠生活區(qū)綠化美化措施

電廠生活區(qū)綠化美化工程遵循園林藝術(shù)的基本原則。即，統(tǒng)一、調(diào)和、均衡和韻律四大原則。根據(jù)不同的地形地勢和植物造景要求，分別采取孤植、對植、叢植、群植、帶植和綠籬等多種形式。

園路：電廠生活區(qū)主干道兩旁種植鳳凰木、印度橡膠樹、云南梧桐、棕櫚科植物等行道樹。

草坪：隨地形呈自然式布設(shè)，可選用各種暖季型草坪進(jìn)行草籽撒播或用草皮塊鋪植，草種選用溝葉結(jié)縷草、鈍葉草等。

園林化種植：選用各種樹形美觀、花葉茂盛、色彩艷麗的樹種，如頂果木、攀枝花、白蘭花、重陽木、芒果、石榴、杜鵑、千果欖仁、各種榕屬植物、棕櫚科植物等進(jìn)行造景，廠區(qū)門口處可采用對植法，草坪中可孤植、叢植、群植、帶植等，以具體造景需要而異。綠籬可間隔園林空間，一般種植在園路邊緣、草坪外緣，選用萌蘗力、再生力較強(qiáng)、分枝多、耐修剪、葉片小而稠密、生長較緩慢的樹種，如側(cè)柏、黃楊等。

垂直綠化：該方式能以最小的占地面積得到很大的綠化效果，可以遮擋各邊坡在采取工程措施處理后留下的灰暗面，部分彌補(bǔ)人工建筑與兩岸的蒼翠景色不協(xié)調(diào)的缺點(diǎn)。根據(jù)這些部位坡度較陡的特點(diǎn)，宜選用炮仗花、曼長春花、葉子花等植物進(jìn)行垂直綠化。

花卉種植：在一些混凝土覆蓋的地面上，不能種樹種草進(jìn)行綠化美化的，可用盆栽花木擺設(shè)成一定的藝術(shù)圖案或幾何形狀進(jìn)行裝飾，也可依地形、建筑物布局等用磚、水泥砂漿砌筑成花壇、花鏡或花臺，中央填土施肥后再栽植各種花木，作局部小面積的裝飾，可使電廠生活區(qū)景色顯得生動活潑而不致流于單調(diào)、呆板。

4.4.7 水庫淹沒區(qū)及移民安置區(qū)水土保持措施規(guī)劃

根據(jù)對水庫淹沒區(qū)的水土流失分析預(yù)測，水庫淹沒區(qū)的水土流失防治重點(diǎn)為：預(yù)防水庫初期蓄水后，在近壩處庫區(qū)兩岸產(chǎn)生因庫水浸泡導(dǎo)致的小規(guī)模崩坍和滑坡。初步防治方案為，運(yùn)行期內(nèi)定期巡視以上地段，進(jìn)行標(biāo)記，并根據(jù)情況采取相應(yīng)措施。

根據(jù)天花板水電站的移民安置規(guī)劃，移民安置區(qū)水土流失防治分移民生活設(shè)施防治區(qū)和移民生產(chǎn)設(shè)施防治區(qū)進(jìn)行規(guī)劃布局。為了保護(hù)環(huán)境，防治新增水土流失，在移民搬遷、建房、專項設(shè)施復(fù)建及生產(chǎn)開發(fā)過程中要采取必要的水土保持防護(hù)工程和植物措施。

5 結(jié)語

在對天花板水電站工程概況、自然環(huán)境、工程水土流失及水土保持現(xiàn)狀等基礎(chǔ)條件進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)規(guī)范確定了該工程水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)及目標(biāo)，并結(jié)合水電工程施工分區(qū)的特點(diǎn)、區(qū)域水土保持防治要求，合理劃分水土流失防治分區(qū)，提出合理可行的水土保持防治措施布局及方案，可為類似開發(fā)建設(shè)項目水土流失防治提供借鑒。