豐滿水電站重建工程水土保持方案設(shè)計(jì)

張樹華，金德澤

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

1 工程概況

1.1 現(xiàn)有工程

豐滿水電站壩址位于吉林省吉林市的第二松花江干流，下游距吉林市16 km。電站共安裝12臺水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1 002.5 MW，多年平均年發(fā)電量19.68億kW·h。電站樞紐工程主要由混凝土重力壩及壩身溢流孔、泄洪洞（后改建成三期引水洞）、壩后式廠房、三期岸邊式廠房等組成。攔河壩最大壩高91.7 m，壩頂長度1 080 m，壩頂高程267.70 m。

1.2 豐滿水電站重建工程

豐滿水電站重建工程（以下簡稱該工程）在原壩址下游120 m處進(jìn)行重建，部分拆除原大壩壩段長度594.0 m。治理工程實(shí)施后，不改變水庫主要特征水位，不新增庫區(qū)移民和征地。新建電站總裝機(jī)容量1 480 MW，多年平均發(fā)電量17.09億kW·h。水庫總庫容103.77億m3。新建大壩由左岸擋水壩段、溢流壩段、擋水過渡壩段、發(fā)電引水壩段及右岸擋水壩段組成，壩頂高程269.50 m，最大壩高94.50 m，壩頂全長1068.00 m。該工程土石方開挖總量為358.27萬m3（自然方），土石方填筑總量131.14萬m3（實(shí)方），工程棄渣總量為532.29萬m3（堆方）。工程規(guī)劃了2處永久棄渣場和1處石料場。施工道路充分利用現(xiàn)有豐滿電站的場內(nèi)交通道路及左、右岸上壩路，并輔以新建的施工臨時道路，新建永久公路約4 km，新建臨時公路約14 km，改擴(kuò)建道路0.5 km。工程占地總面積240.67 hm2，其中：永久占地166.30 hm2，臨時占地74.37 hm2。

2 工程區(qū)概況

工程區(qū)地處第二松花江流域，溝谷切割較深，屬中深切割的中低山區(qū)，地面高程一般在170～1 300 m之間。區(qū)域內(nèi)地震活動頻次較低，強(qiáng)度較弱，屬于地震活動較弱的區(qū)域。多年平均降水量為656.2 mm，壩址處多年平均流量為432 m3/s。工程區(qū)土壤主要有灰棕土、白漿土、沖積土三大類?，F(xiàn)存植被多為人工植被，主要為人工落葉松林、荒草地和農(nóng)田植被，林草覆蓋率約為35.4%。

項(xiàng)目所在地區(qū)屬于國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)—東北黑土地治理區(qū)，同時也是吉林省重點(diǎn)治理區(qū)。根據(jù)全國土壤侵蝕類型區(qū)劃，工程涉及的豐滿區(qū)在全國土壤侵蝕類型區(qū)劃中屬于以水力侵蝕為主的東北黑土區(qū)，區(qū)內(nèi)容許土壤流失量為200 t/（km2·a），平均土壤侵蝕模數(shù)為 1 060 t/（km2·a），侵蝕強(qiáng)度以輕度侵蝕為主。水土流失類型以水力侵蝕為主，水力侵蝕主要發(fā)生在坡耕地、荒山荒地及河谷兩岸裸露邊坡，多為面蝕和溝蝕。

3 主體工程水土保持分析

3.1 水土保持制約因素分析與評價

該工程所在區(qū)域不屬于泥石流易發(fā)區(qū)、崩塌滑坡危險區(qū)及易引起嚴(yán)重水土流失和生態(tài)惡化的區(qū)域，沒有國家和省級水土保持監(jiān)測站點(diǎn)和重點(diǎn)試驗(yàn)區(qū)。

該工程除料場和棄渣場在風(fēng)景名勝區(qū)范圍外，新建大壩、新建導(dǎo)流洞、大壩下游左右岸臨時施工區(qū)均在風(fēng)景名勝區(qū)三級保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)。該工程的選址建設(shè)已獲得風(fēng)景區(qū)行政管理部門的同意。根據(jù)風(fēng)景名勝區(qū)總體規(guī)劃，豐滿大壩是景區(qū)的一部分，且該景區(qū)景觀主要以豐滿大壩攔蓄形成人工湖泊為主，該工程的目的是徹底解決豐滿大壩存在的安全隱患問題，同時保護(hù)松花湖庫區(qū)水資源，實(shí)現(xiàn)松花湖庫區(qū)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。工程建設(shè)亦符合風(fēng)景區(qū)規(guī)劃，并與景觀相協(xié)調(diào)，主體設(shè)計(jì)對部分拆除后舊壩的整體外形、顏色、風(fēng)格等進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)，水土保持對豐滿廠區(qū)和施工場地采取景觀綠化和植被恢復(fù)。

總體而言，該工程建設(shè)不存在水土保持制約因素，在落實(shí)各項(xiàng)水土保持措施的前提下，工程項(xiàng)目建設(shè)是可行的。

3.2 方案比選

主體工程設(shè)計(jì)在方案比選的過程中充分考慮了水土保持因素，對壩址、壩型、樞紐布置、施工總布置等進(jìn)行了比選，從永久占地、臨時占地的類型及面積、土石方開挖及回填總量、施工工期、水土保持投資及景觀等方面進(jìn)行綜合比較，推薦了對水土流失影響較小的方案。

4 水土保持設(shè)計(jì)

該工程在壩址區(qū)、廠區(qū)、裸露邊坡、料場、棄渣場等區(qū)域進(jìn)行水土保持設(shè)計(jì)，因地制宜地采取景觀綠化、植被恢復(fù)、攔擋工程、邊坡防護(hù)、截排水措施、表土臨時防護(hù)等措施。設(shè)計(jì)注重與原工程及周圍景觀相協(xié)調(diào)，樹立生態(tài)設(shè)計(jì)的理念，積極采用新技術(shù)、新材料，提高了水土流失防治及生態(tài)恢復(fù)效果。

4.1 景觀綠化為主的水土保持設(shè)計(jì)

該工程壩址區(qū)及廠址區(qū)等區(qū)域位于風(fēng)景名勝區(qū)，生態(tài)環(huán)境較好，水土保持設(shè)計(jì)應(yīng)與周邊景觀相協(xié)調(diào)，以景觀綠化為主，草、花、灌、喬合理搭配，注重立體景觀效果，增加生物多樣性和綠化景觀。

4.1.1 電站廠區(qū)景觀設(shè)計(jì)

水土保持設(shè)計(jì)對大壩下游右岸的電站廠區(qū)進(jìn)行環(huán)境美化處理，將廠區(qū)綠化景觀環(huán)境提煉為“一核一路三區(qū)域”的空間結(jié)構(gòu)。

“一核”——現(xiàn)場生產(chǎn)綜合樓前生態(tài)核。在現(xiàn)場生產(chǎn)綜合樓、武警營房樓前及廠區(qū)道路對面，建成一個大的標(biāo)志性景觀廣場，廣場周邊設(shè)置曲折幽靜的緩步徑，并遍植蔥郁的樹木，對比嚴(yán)肅的現(xiàn)場生產(chǎn)綜合樓前中心廣場，恰似幽靜大氣的“前花園”，成為職工休閑交流的場所。

“一路”——主道路。尊重廠區(qū)原有規(guī)劃的思想，主道路系統(tǒng)保持不變。道路系統(tǒng)應(yīng)合理便捷，四通八達(dá)，貫穿三個區(qū)域之間，區(qū)域整體在保證綠量的同時又體現(xiàn)個性，流線型設(shè)計(jì)的模紋與規(guī)則整形式種植的樹木相結(jié)合，形成自由現(xiàn)代的視覺空間。

“三區(qū)域”——辦公區(qū)、生態(tài)保護(hù)區(qū)、運(yùn)動休閑參觀區(qū)。將整個廠區(qū)大致劃分為三個區(qū)域，體現(xiàn)不同的功能空間。根據(jù)功能需要及場所景觀要求，將上述空間劃分為中心廣場區(qū)、樓間休閑區(qū)、碧水眩心區(qū)、運(yùn)動健身區(qū)、靜思叢林區(qū)等景觀小區(qū)。

4.1.2 局部生態(tài)景觀設(shè)計(jì)

水土保持設(shè)計(jì)從綠化美化環(huán)境的角度，對辦公生活區(qū)、魚類增殖站周邊、部分臨建設(shè)施擾動跡地及施工閑置空地等區(qū)域進(jìn)行局部景觀的打造，最終形成整體的生態(tài)景觀格局，不僅能取得良好的水土保持效果，而且極大地改善施工區(qū)的生態(tài)環(huán)境。主要的綠化措施有鋪草坪、栽植觀賞性的喬灌樹種、設(shè)置花臺花壇等。

4.1.3 導(dǎo)流洞、壩頭開挖區(qū)邊坡綠化

為防止開挖邊坡受徑流沖刷造成水土流失，在導(dǎo)流洞進(jìn)出口開挖邊坡上方易集水區(qū)布設(shè)截水溝。在工程防護(hù)的基礎(chǔ)上，邊坡開挖過程中充分利用開挖好的馬道，在馬道上設(shè)置漿砌石直墻，形成綠化種植槽，回填種植土，栽植攀援植物進(jìn)行垂直綠化，利用藤本攀援生長的能力實(shí)現(xiàn)對整個工程創(chuàng)面的綠化美化。

大壩左右岸壩頭的開挖，勢必會對自然現(xiàn)狀造成破壞，水土保持設(shè)計(jì)充分考慮了工程建設(shè)對原來生態(tài)環(huán)境的影響。為減輕施工開挖和擾動造成的對山體的破壞，控制水土流失，恢復(fù)區(qū)域生態(tài)功能，設(shè)計(jì)對開挖土石邊坡采用噴播植草、三維植被網(wǎng)，對邊坡開挖線以外一定范圍內(nèi)栽植喬灌木，在固土護(hù)坡的同時，又有一定的生態(tài)景觀效果。

4.1.4 永久道路景觀綠化

為提高景觀效果，在新建上壩道路和電廠道路兩側(cè)栽植綠籬，綠籬內(nèi)零星點(diǎn)綴垂柳，形成綠色生態(tài)景觀帶。

4.2 水土保持植被恢復(fù)設(shè)計(jì)

4.2.1 導(dǎo)流洞進(jìn)口植被恢復(fù)

導(dǎo)流洞布置在壩下游左岸山體內(nèi)，其中進(jìn)口明渠位于電站水庫內(nèi)，施工開挖導(dǎo)致原有地貌特性遭到破壞。設(shè)計(jì)時優(yōu)先考慮利用導(dǎo)流洞進(jìn)口開挖棄料回填，坡面經(jīng)過平整、覆土后種植灌草，恢復(fù)植被，減少了巖質(zhì)邊坡的硬質(zhì)感。

4.2.2 施工道路植被恢復(fù)

工程建設(shè)期間，對棄渣場和料場區(qū)內(nèi)的永久道路兩側(cè)，栽植圓柏和水臘球，在臨時道路兩側(cè)栽植行道樹，樹種采用刺槐和胡枝子。施工臨時道路后期實(shí)施跡地恢復(fù)，將混凝土硬化路面全部拆除，壓實(shí)的土壤深翻后覆土，種植喬灌草進(jìn)行綠化。

4.2.3 施工臨建跡地恢復(fù)

水土保持設(shè)計(jì)因地制宜，以防治水土流失和恢復(fù)生態(tài)為主要目標(biāo)，在豐滿廠區(qū)以外的施工附企周邊設(shè)置排水溝，通過栽植喬灌草實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)。同時，供水供電系統(tǒng)中高水位水池施工、輸水管線、輸配電線路土石方開挖造成擾動地表、破壞植被等均與周圍環(huán)境極不協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)采取對高水位水池開挖邊坡進(jìn)行綠化，輸水管線埋設(shè)后表面撒播草籽，輸配電線路基礎(chǔ)埋設(shè)處撒播草籽等措施進(jìn)行恢復(fù)。

4.3 石料場水土保持設(shè)計(jì)

工程規(guī)劃了一處石料場，料場按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了分層分段開采，自上而下每隔10 m為一個梯段，每個梯段設(shè)置2 m寬的馬道。石料場水土保持設(shè)計(jì)采用工程措施和植物措施相結(jié)合的方式進(jìn)行。在保證石料場穩(wěn)定的前提下，通過在開采邊界外側(cè)設(shè)置截水溝，開采平臺覆土后栽植當(dāng)?shù)剡m生喬灌木，坡面采用攀援植物和灌草結(jié)合的綠化等方式，實(shí)現(xiàn)料場邊坡防護(hù)、排水、綠化的有機(jī)結(jié)合和統(tǒng)一。

4.4 棄渣場水土保持設(shè)計(jì)

工程設(shè)置了2處永久渣場，水土保持設(shè)計(jì)在防治水土流失的同時，充分利用現(xiàn)有場地恢復(fù)和改善棄渣場的生態(tài)環(huán)境。棄渣場渣堆坡腳設(shè)置擋渣墻，渣場上游匯流位置和各級馬道內(nèi)布設(shè)排水溝。坡面采用三維植被網(wǎng)防護(hù)，提高了渣體的整體穩(wěn)定性和生態(tài)效果。堆渣完畢后，渣場頂面進(jìn)行植被恢復(fù)，種植喬灌草形成較為穩(wěn)定的植物群落。

4.5 保護(hù)表土資源

為保證工程建設(shè)后期復(fù)墾覆土和綠化用土需要，綜合考慮各占地區(qū)（原有耕地、園地、林草地）的使用時序、用地方式及表土資源與剝離條件，在施工前期對工程占地區(qū)表層土壤進(jìn)行剝離并采取堆存保護(hù)措施。

5 結(jié)語

水電站重建工程作為對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和水土流失影響程度較大的項(xiàng)目，科學(xué)合理的建設(shè)理念顯得尤為重要。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工中充分貫徹水土保持思想，并有針對性地進(jìn)行水土保持設(shè)計(jì)，能夠促進(jìn)工程建設(shè)區(qū)在環(huán)境保護(hù)和水土保持等方面的健康和諧發(fā)展。

［1］張樹華等.豐滿水電站全面治理工程水土保持方案報告書［R］.長春：中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2010.

［2］史有富等.吉林豐滿水電站全面治理（重建）工程施工組織設(shè)計(jì)報告［R］.長春：中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2012.

［3］方草.景觀生態(tài)化設(shè)計(jì)理念在水電站開發(fā)中的應(yīng)用初探［J］.水電站設(shè)計(jì)，2009，（3），88～91.