平原河網(wǎng)地區(qū)水庫(kù)工程水土保持設(shè)計(jì)探討

張陸軍，蘇 翔，周 航

(上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434)

平原河網(wǎng)地區(qū)水庫(kù)工程水土保持設(shè)計(jì)探討

張陸軍，蘇 翔，周 航

(上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434)

本文結(jié)合黃浦江上游水源地金澤水庫(kù)工程實(shí)例，分析了平原河網(wǎng)地區(qū)水庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目水土流失環(huán)節(jié)及可能產(chǎn)生的危害，從工程措施、植物措施、臨時(shí)措施、棄土棄渣處置等方面探討了水土保持措施設(shè)計(jì)及措施體系構(gòu)建，總結(jié)了相關(guān)水土流失防治經(jīng)驗(yàn)。

平原河網(wǎng)地區(qū);水庫(kù)工程;水土保持

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.041

平原河網(wǎng)地區(qū)人口密度大、大中城市多，面臨的集中供水問(wèn)題突出，近年來(lái)各地越來(lái)越重視應(yīng)急備用水源地建設(shè)，目前常見(jiàn)的應(yīng)急水源地為開(kāi)挖人工湖(水庫(kù))蓄水。但平原河網(wǎng)地區(qū)是傳統(tǒng)上水土流失相對(duì)較弱的區(qū)域，長(zhǎng)久以來(lái)水土保持工作未得到足夠重視，因水庫(kù)建設(shè)造成了大量水土流失，帶來(lái)了嚴(yán)重的資源與環(huán)境問(wèn)題［1，2］。因此，做好平原河網(wǎng)地區(qū)水庫(kù)建設(shè)水土保持設(shè)計(jì)，對(duì)減少建設(shè)過(guò)程中水土流失，保護(hù)土地資源和生態(tài)環(huán)境具有重要意義［3］。

本文以上海市重大建設(shè)工程——黃浦江上游水源地金澤水庫(kù)工程實(shí)例，探討了平原河網(wǎng)地區(qū)水庫(kù)工程土保持設(shè)計(jì)，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可為類似項(xiàng)目提供參考。

1 工程概況

1.1 工程背景與規(guī)模

黃浦江上游水源地是上海市四大水源地之一，供水范圍含青浦、金山、松江、閔行和奉賢等地區(qū)，規(guī)劃供水規(guī)模500萬(wàn)m3/d，約占全市原水供應(yīng)量的三分之一，供水地位極其重要。現(xiàn)狀黃浦江上游水源地為開(kāi)放式、流動(dòng)性、多功能的水域，取水口分散、原水系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，普遍存在原水水質(zhì)不穩(wěn)定和應(yīng)對(duì)突發(fā)性水污染事故能力薄弱等問(wèn)題。據(jù)此，上海市決定實(shí)施“黃浦江上游水源地金澤水庫(kù)工程”，以加強(qiáng)水源地的集中保護(hù)，穩(wěn)定水質(zhì)。金澤水庫(kù)總庫(kù)容910萬(wàn)m3，突發(fā)性事故時(shí)應(yīng)急原水供水規(guī)模為250萬(wàn)m3/d，近期供水規(guī)模351萬(wàn)t/d，服務(wù)人口約950萬(wàn)人。

1.2 工程布置

工程位于上海市青浦區(qū)金澤鎮(zhèn)東部、黃浦江上游太浦河北岸，主要由水庫(kù)庫(kù)區(qū)、取水閘站、輸水泵站、引水河道、環(huán)庫(kù)河道等組成。其中水庫(kù)庫(kù)區(qū)利用現(xiàn)狀李家蕩和烏家蕩兩個(gè)湖蕩進(jìn)行開(kāi)挖，庫(kù)區(qū)水面積約1.90km2，總庫(kù)容910萬(wàn) m3，有效庫(kù)容525～817萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容292萬(wàn)m3;取水閘站布置在引水河道的進(jìn)口處，采用閘引方式引水，占地面積5.49hm2，主要由閘室、消力池、內(nèi)外河連接段、橋梁配電及控制室等組成;輸水泵站布置在太浦河北岸，輸水規(guī)模351萬(wàn) m3/d，占地面積7.58hm2，主要由取水設(shè)施、泵站及管理區(qū)、橋梁等組成;引水河道布置在取水閘與水庫(kù)庫(kù)區(qū)之間，將太浦河的原水輸送至庫(kù)區(qū)，河道總長(zhǎng)1.5km，底寬58m，口寬100m;環(huán)庫(kù)河道沿水庫(kù)堤線在50m水源地保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)，總長(zhǎng)6.38km，河口寬18～20m，河底寬5m。

工程總占地面積 537.45hm2，包括永久占地270.05hm2和臨時(shí)占地267.40hm2;工程開(kāi)挖土方903萬(wàn)m3，回填土方204萬(wàn)m3，外棄土方699萬(wàn)m3;工程總投資 369403萬(wàn)元，其中土建投資166662萬(wàn)元;工程于2015年5月開(kāi)工，總工期20個(gè)月。工程平面布置示意見(jiàn)圖1。

2 水土流失影響分析

工程施工將形成大面積的開(kāi)挖、填筑裸露邊坡并產(chǎn)生大量臨時(shí)堆土料，在降雨和重力作用下，易造成水土流失，可能造成的水土流失危害主要集中在以下幾個(gè)方面［4］。

圖1 工程平面布置示意圖

2.1 加劇水土流失

工程施工期間庫(kù)區(qū)開(kāi)挖、堤防填筑、引水河及環(huán)庫(kù)河開(kāi)挖、閘站建設(shè)以及臨時(shí)堆土棄土過(guò)程中，使得土壤侵蝕模數(shù)急劇上升，微度流失變?yōu)閺?qiáng)烈甚至劇烈流失，松散土方受雨水沖刷四處流溢沖淘，會(huì)造成場(chǎng)地內(nèi)外原有水土保持設(shè)施的損壞，使其原有的水土保持功能降低或喪失，進(jìn)而加劇水土流失。

2.2 影響工程安全

項(xiàng)目區(qū)年平均降水量達(dá)1136.8mm，降雨強(qiáng)度大，暴雨頻繁發(fā)生，水庫(kù)開(kāi)挖、臨時(shí)堆土、棄土等形成的裸露坡面在降雨因子的作用下，極易發(fā)生水土流失，誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，直接危及工程安全。

2.3 影響區(qū)域景觀和生態(tài)環(huán)境

工程征占農(nóng)田及坑塘水面面積較大，使原有的湖蕩、河網(wǎng)地帶的自然植被景觀被施工現(xiàn)場(chǎng)和工程景觀所替代，同時(shí)施工期和運(yùn)行期需堆棄大量土方，在水力、風(fēng)力侵蝕作用下，產(chǎn)生水土流失和大氣粉塵污染，對(duì)局部區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成不良影響。

2.4 影響臨近河湖及水源地水質(zhì)

工程施工形成的松散土方易隨地表徑流進(jìn)入附近水域，特別是挖填邊坡和臨時(shí)堆土棄土過(guò)程中，如不進(jìn)行防護(hù)，雨洪水?dāng)y帶松散土壤流入河網(wǎng)內(nèi)，可能增加周邊水系局部水體濁度，增大含沙量，對(duì)臨近水域水質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.5 造成洪澇災(zāi)害、土地退化

施工中流失的土石方可能會(huì)淤塞河道及溝渠，使周邊水系行洪能力和防洪排水標(biāo)準(zhǔn)降低，造成洪澇災(zāi)害，淤塞或沖毀周邊的蟹塘、魚(yú)塘;另外水土流失可能帶走土壤表層的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降低土壤肥力，造成土地退化，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)不利影響［5］。

3 水土保持措施設(shè)計(jì)及措施體系構(gòu)建

根據(jù)工程區(qū)地形地貌、氣象環(huán)境、水土流失特點(diǎn)等，采用相應(yīng)措施，做好水土流失防治工作。水土保持措施配置中，工程措施控制大面積、高強(qiáng)度水土流失，并為植物措施的實(shí)施創(chuàng)造條件;植物措施與工程措施配套，提高水土保持效果，改善生態(tài)環(huán)境［6，7］;考慮到項(xiàng)目特點(diǎn)，還應(yīng)做好水土保持臨時(shí)防護(hù)措施和棄土棄渣處置。

3.1 工程措施

3.1.1 表土剝離與利用

工程建設(shè)占用大量的耕地、園地、林草地，其表層耕植土是寶貴的資源，因此在水土保持設(shè)計(jì)中明確了在施工期對(duì)表土進(jìn)行剝離，剝離厚度因地而異，剝離的表土集中堆置于棄土場(chǎng)內(nèi)或工程周邊空地，施工后期用于土地復(fù)墾或綠化覆土。目前表土剝離工作已全部完成，并通過(guò)國(guó)土、水務(wù)部門組織的驗(yàn)收，共計(jì)剝離表土13.34萬(wàn) m3。該工程也成為上海市首個(gè)表土剝離再利用全流程示范工程，獲得各相關(guān)部門高度評(píng)價(jià)，具有十分重要的推廣意義。

圖2 工程表土剝離與堆置

3.1.2 施工圍堰

取水閘站、輸水泵站內(nèi)共布置2座清淤周轉(zhuǎn)場(chǎng)，因此對(duì)周轉(zhuǎn)場(chǎng)四周設(shè)圍堰進(jìn)行防護(hù)，圍堰土利用工程開(kāi)挖土方，圍堰高根據(jù)周轉(zhuǎn)淤泥堆高而定。

3.1.3 排水工程

水庫(kù)周邊涵養(yǎng)林帶存在一定坡度，為保證雨水有序排放，林帶坡面上每隔 50m設(shè) 300mm× 300mm縱向磚砌排水溝，將坡面雨水引入河道。

3.1.4 土地復(fù)墾

工程臨時(shí)占地面積較大，特別是施工生產(chǎn)生活區(qū)、棄土場(chǎng)，在工程結(jié)束后均具備復(fù)墾條件，因此在設(shè)計(jì)中明確了對(duì)臨時(shí)占地進(jìn)行復(fù)墾，復(fù)墾工作由農(nóng)業(yè)部門進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，有效地保護(hù)了耕地資源。

3.2 植物措施

3.2.1 水源涵養(yǎng)林

考慮到邊坡防護(hù)、涵養(yǎng)水源及美化環(huán)境等水土保持要求，設(shè)計(jì)中在水庫(kù)堤頂?shù)缆吠鈧?cè)與環(huán)庫(kù)河之間寬約20m區(qū)域、河道岸邊20m區(qū)域栽植涵養(yǎng)林帶，涵養(yǎng)林按照?qǐng)@林景觀標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，樹(shù)草種選用香樟、女貞、廣玉蘭、紫玉蘭、水杉、落羽杉、垂柳、日本晚櫻、花石榴、紫荊、紅葉石楠、海桐、紅花繼木、黃馨、石竹、灑金東瀛珊瑚、大花美人蕉、百慕大草等。

3.2.2 耐濕喬灌帶

為更好的凈化水質(zhì)、涵養(yǎng)水源、保持水土，在李家蕩庫(kù)區(qū)與烏家蕩庫(kù)區(qū)之間的生態(tài)導(dǎo)流堤上栽植耐濕喬灌帶，喬灌木選用水杉、落羽杉、檉柳等。

3.2.3 其他綠化

除水源涵養(yǎng)林和耐濕喬灌帶外，在項(xiàng)目區(qū)其他適宜綠化的區(qū)域進(jìn)行喬灌草綜合綠化，對(duì)各邊坡鋪植草皮或撒播草籽綠化，防治水土流失并提高林草覆蓋率。

3.3 臨時(shí)措施

除做好工程措施與植物措施設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)施工中還考慮了水土流失臨時(shí)防護(hù)措施，施工期在各建設(shè)區(qū)周邊設(shè)臨時(shí)排水沉沙措施，并注重永臨結(jié)合布置;對(duì)臨時(shí)堆土邊坡設(shè)彩條布苫蓋，堆土場(chǎng)四周設(shè)填土草包攔擋;對(duì)灌注樁施工場(chǎng)地附近設(shè)泥漿池及鉆渣堆場(chǎng)，堆場(chǎng)四周設(shè)填土草包擋護(hù);在砂石料堆場(chǎng)四周設(shè)磚砌擋墻擋護(hù)。

3.4 棄土棄渣處置

水庫(kù)開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的棄土棄渣量大(共699萬(wàn)m3)，因此棄土棄渣處置是水土保持工作的重中之重。在設(shè)計(jì)中充分與當(dāng)?shù)卣块T進(jìn)行了溝通，將多余開(kāi)挖方設(shè)20余處棄土場(chǎng)集中堆放，棄土場(chǎng)以廢棄的魚(yú)塘、藕塘為主，另有少量荒地，棄土場(chǎng)占地均為金澤鎮(zhèn)或周邊區(qū)域近期即將進(jìn)行復(fù)墾的地塊，需大量的土方回填，因此本工程棄土場(chǎng)設(shè)置實(shí)現(xiàn)了棄土處置與土地復(fù)墾的雙贏，響應(yīng)了國(guó)家關(guān)于“十分珍惜、合理利用土地”的政策。

4 效益分析

根據(jù)預(yù)測(cè)，在水土保持措施實(shí)施后，工程各項(xiàng)水土流失防治指標(biāo)均可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，工程建設(shè)引起的水土流失危害和影響程度將大大降低，對(duì)恢復(fù)和改善該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、保障工程正常運(yùn)行等將起到積極的作用［8］。

表1 水土流失防治達(dá)標(biāo)情況

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的逐漸增多，各級(jí)政府部門越來(lái)越重視建設(shè)過(guò)程中的水土保持及環(huán)境保護(hù)工作［9］，特別是在水庫(kù)建設(shè)等重大項(xiàng)目，已經(jīng)逐步把水土保持、環(huán)境保護(hù)等精神貫徹到設(shè)計(jì)施工中，在水土保持設(shè)計(jì)中也更加注重工程、植物、臨時(shí)措施的綜合配置和棄土棄渣的綜合利用［10］。

但是，平原河網(wǎng)地區(qū)水庫(kù)工程水土保持設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性、系統(tǒng)性、技術(shù)性、實(shí)施性很強(qiáng)的工作，關(guān)系到項(xiàng)目及項(xiàng)目周邊區(qū)域的生產(chǎn)和生活環(huán)境的改善和重建，目前的水土保持設(shè)計(jì)技術(shù)尚不成熟，需要我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦袊?yán)格落實(shí)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的加以對(duì)待，并不斷的摸索、積累經(jīng)驗(yàn)，為水庫(kù)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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［3］中國(guó)水土保持學(xué)會(huì)規(guī)劃設(shè)計(jì)專業(yè)委員會(huì).生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持設(shè)計(jì)指南［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2011.

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［8］姜德文.開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持分析研究［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2008.

［9］焦居仁.開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持［M］.北京:中國(guó)法制出版社，1998.

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S157.1

A

1672-2469(2016)08-0130-03

2016-02-26

張陸軍(1984—)，男，工程師。