水利工程設(shè)計(jì)中的水土保持設(shè)計(jì)

（惠州市華禹水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司）

水利工程設(shè)計(jì)中的水土保持設(shè)計(jì)

□張小豐

（惠州市華禹水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司）

文章結(jié)合筆者自身從事水土保持設(shè)計(jì)工作的多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以惠州市某水利樞紐工程的水土保持設(shè)計(jì)方案為例，首先對(duì)此工程基本概況作以簡(jiǎn)要分析，實(shí)施水土流失預(yù)測(cè)，結(jié)合于此，分別從棄渣場(chǎng)地水土保持的措施、土料場(chǎng)的水土保持措施及永久公路綠化措施等方面，探討對(duì)應(yīng)的水土保持設(shè)計(jì)內(nèi)容，以期為相關(guān)實(shí)踐研究提供理論參考。

水利工程；水土保持；設(shè)計(jì)

0 引言

建設(shè)水利樞紐工程作為人類對(duì)自然界實(shí)施改造的一種積極手段，通過對(duì)水資源進(jìn)行開發(fā)與利用，實(shí)現(xiàn)其在空間與時(shí)間層面上的重新規(guī)整與分配，以此服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)。當(dāng)工程建成并投入運(yùn)營(yíng)后，能夠?yàn)樯鐣?huì)帶來較為豐厚、多元的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益，如：旅游、航運(yùn)、發(fā)電、防洪與水庫(kù)養(yǎng)殖等。但在開發(fā)與建設(shè)水利工程時(shí)，必然會(huì)干擾或破壞原有的植被與地貌，損壞土地，產(chǎn)生大量石渣棄土，進(jìn)而造成嚴(yán)重性的水土流失，如若未能及時(shí)防治，不僅會(huì)對(duì)區(qū)域環(huán)境造成危害，而且還會(huì)威脅到下游的各方面安全。至此，需結(jié)合現(xiàn)實(shí)狀況，開展行之有效的水土保持方案設(shè)計(jì)工作，對(duì)水土流失施加有效防治。

1 基本概況

1.1 項(xiàng)目區(qū)社會(huì)與自然環(huán)境概況

某水利樞紐工程地處惠州市境內(nèi)，此流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，平均降水量常見保持在1 650.00～2 000.00 mm間，其中3～6月的降水量占總降水量比重達(dá)60.00%。平均氣溫常年維持在17.20～18.20℃間。壩址常年平均徑流深為1 040.00 mm，平均流量為222.00 m3/s，平均徑流總量為73.40× 108m3。工程區(qū)域內(nèi)有多種土壤類別，如：紫色土、潮土、水稻土及紅壤等。工程區(qū)域內(nèi)的森林覆蓋約為25%，植被有經(jīng)濟(jì)林、落葉闊葉林、灌叢草坡、常綠闊葉林及河漫灘植被等。該區(qū)域內(nèi)所存在的水土流失狀況，主要為地表徑流沖刷所造成的水力侵蝕，在形式方面，多為面蝕，溝蝕為其次。經(jīng)計(jì)算，得知此區(qū)域水土流失強(qiáng)度1 285.00 t/km2·a，至此，乃為輕度流失區(qū)。

1.2 工程概況

此水利樞紐主要用于灌溉與防洪，另兼有航運(yùn)、供水及發(fā)電，乃為一項(xiàng)綜合性水利工程。該工程水庫(kù)的正常蓄水位64.00 m，防洪高水位67.85 m，防洪限制水位為60.46 m，對(duì)應(yīng)的防洪庫(kù)容為3.09×10.008m3，而其調(diào)節(jié)庫(kù)容則為1.13×10.008m3，可灌溉農(nóng)田33 524.70 hm2，該電站共裝機(jī)48.80 MW；供應(yīng)生活及工業(yè)用數(shù)量為0.90 m3/s；設(shè)計(jì)有l(wèi)OO t級(jí)的斜面升船機(jī)，以此提供通航過壩。此外，為實(shí)現(xiàn)淹沒損失的最大化減少，針對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)的4片區(qū)，分別采取針對(duì)性工程防護(hù)措施。此水庫(kù)乃是大（2）型水庫(kù)，依等級(jí)劃分為Ⅱ等工程。建筑物有灌溉進(jìn)水閘、泄水建筑物、主壩、副壩及電站廠房等。

2 水土流失預(yù)測(cè)

此工程在實(shí)際建設(shè)中，易出現(xiàn)的水土流失量，可大致分為兩部分：其一，因工程占用土地與制備，破壞或擾動(dòng)原地貌，造成此區(qū)域土壤侵蝕情況加重，加劇了水土流失量；其二，因工程建設(shè)中所產(chǎn)生的諸多廢渣存在堆放不合理狀況，同樣造成水土流失量的增加。此工程損壞植被與擾動(dòng)原地貌等的面積為2 246.47 hm2，整個(gè)施工期共產(chǎn)生棄渣量55.04×104.00 m3。通過運(yùn)用數(shù)學(xué)模型法并結(jié)合類比法，實(shí)施分析計(jì)算，此工程施工區(qū)域從原先的輕度水土流失已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)度水土流失，即增加至7 000.00 t/km2·a，由此工程建設(shè)可能會(huì)產(chǎn)生的水土流失量為8.87×104～9.45×104t。

3 水土保持方案設(shè)計(jì)

3.1 水土流失防治分區(qū)

此水利樞紐工程共占地80.78 hm2，其中樞紐建筑物（廠房、大壩等）占地面積大17.40 hm2，施工臨時(shí)占地面積17.40 hm2，永久公路為4.70 hm2，石料場(chǎng)面積2.30 hm2，土料場(chǎng)8.60 hm2，棄渣場(chǎng)28.30 hm2。結(jié)合此工程建設(shè)用地范圍、可能會(huì)導(dǎo)致的水土流失狀況、主體工程的實(shí)際布局及建設(shè)特點(diǎn)等，把工程水土流失防治進(jìn)行區(qū)域劃分，即共分為3個(gè)防治類型區(qū)，分別為土料場(chǎng)、棄渣場(chǎng)及永久公路。

3.2 分區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)

3.2.1 棄渣場(chǎng)地水土保持的措施分析

整個(gè)施工期共產(chǎn)生棄渣量55.04×104.00 m3，分別在左岸下游及右岸上下游結(jié)合實(shí)際地域位置，分設(shè)2個(gè)棄渣場(chǎng)。

3.2.1.1 右岸上游棄渣場(chǎng)

此棄渣場(chǎng)地處壩址右岸的上游位置，即1.40～1.90 km的一級(jí)階地，與對(duì)面之間存在高程為53.00～59.00 m，場(chǎng)地相對(duì)比較開闊，因該棄渣場(chǎng)在水庫(kù)淹沒區(qū)內(nèi)，因此，棄渣以石渣為主，即22.85×104m3，所以在水庫(kù)將要蓄水之前，需推平棄渣，水庫(kù)完成蓄水之后，便會(huì)將這些棄渣淹沒，不會(huì)影響到水庫(kù)的防洪效能，也不會(huì)出現(xiàn)水土流失情況。

3.2.1.2 右岸下游棄渣場(chǎng)

此棄渣場(chǎng)地處壩址的右岸下游相應(yīng)1.40 km的位置上，處于一級(jí)階地，高程56.00 m，量4.90×104 m3，由于此棄渣場(chǎng)靠近河道，為預(yù)防棄渣引起水土流失狀況，應(yīng)在棄渣場(chǎng)靠近河道位置，修建攔渣工程，攔擋棄渣。結(jié)合渣場(chǎng)地區(qū)的實(shí)際地質(zhì)、地貌、施工條件及建材來源，并對(duì)擋渣墻及攔渣堤實(shí)施方案比對(duì)，得知選用衡重式漿砌石擋渣墻，實(shí)施攔渣操作。對(duì)于擋渣墻而言，其實(shí)際乃為4級(jí)建筑物，總長(zhǎng)度為425.00 m，底寬3.20 m，墻高5.40 m，頂寬為0.60 m在基礎(chǔ)底部位置，針對(duì)性修筑一底板，厚度為0.50 m。墻體以縱向方位，每間隔10.00～15.00 m，便設(shè)置一道伸縮沉降縫，合理控制縫寬，即2.00 cm，對(duì)于縫內(nèi)，需采用瀝青木絲或者是瀝青麻布，對(duì)其進(jìn)行填塞，而針對(duì)墻體縱向，則依據(jù)每間隔2.00～3.00 m設(shè)＜70.00 mm的PVC排水管，將反濾設(shè)置在墻內(nèi)管口內(nèi)。對(duì)擋渣墻實(shí)施詳細(xì)的穩(wěn)定應(yīng)力分析，使其與規(guī)范規(guī)定要求相符。

對(duì)于棄渣場(chǎng)地，該地區(qū)的集雨面積為0.14 km2，設(shè)計(jì)清水流量24 h最大為0.29 m3/s，為防止因渣場(chǎng)上游出現(xiàn)匯水狀況，對(duì)渣場(chǎng)所造成的嚴(yán)重沖刷，應(yīng)在原先的棄渣堆積平臺(tái)相應(yīng)內(nèi)側(cè)位置，修建漿砌石排水溝，長(zhǎng)度為467.00 m，構(gòu)建梯形斷面，底坡i=1/500，粗糙系數(shù)n=0.01，邊坡系數(shù)m=1.00，上底寬B=1.60 m，下底寬b=0.40 m，排水溝深h=0.50 m，將漿砌塊石護(hù)坡，設(shè)置在排水溝的出水口處，控制坡比，使其維持1：2，運(yùn)用M7.0水泥砂漿塊石，實(shí)施砌筑，控制塊石的厚度，使其＞20 cm，對(duì)于露明面，則采用1：3水泥砂漿對(duì)其實(shí)施勾縫，單層鋪砌，底部臥漿，土基要做到夯實(shí)，可依據(jù)實(shí)際需要，依據(jù)基底寬，實(shí)施人工基礎(chǔ)的鋪設(shè)。

對(duì)于棄渣表面，當(dāng)對(duì)其完成平整覆土后，便可著手水土保持林營(yíng)造，選用胡枝子、木荷及濕地松等樹草種進(jìn)行造林，還可選用諸如狗牙根草、結(jié)縷草及百喜草等混合草種，實(shí)施造林，混交方式可采用木荷星狀與濕地松間的混交，也就是每間隔4株濕地松，便種植木荷l株，選用穴狀整地的整地方式，胡枝子穴大為20 cm×20 cm×20 cm，木荷與濕地松穴大為40 cm×40 cm× 40 cm，條播混合草種，間距控制在25 cm。

3.2.2 土料場(chǎng)的水土保持措施

土料場(chǎng)主要包含有防護(hù)工程用土料場(chǎng)、副壩用土料場(chǎng)與圍堰用土料場(chǎng)，其中共有2個(gè)圍堰用土料場(chǎng)，1個(gè)副壩用土料場(chǎng)，位置均在庫(kù)區(qū)，當(dāng)水庫(kù)完成蓄水之后，便會(huì)被覆蓋；對(duì)于防護(hù)工程，共有10個(gè)用土料場(chǎng)，都位于堤防附近。開采土料時(shí)，需要將表層棄土剝離，先將其集中堆放，使其在各土料場(chǎng)在取料過程中構(gòu)建工作臺(tái)面，針對(duì)土堆的堆高而言，不可＞3 m，控制堆置邊坡坡比，使其維持在1：2.0，于在土堆邊坡坡腳位置，利用裝土草袋，修筑臨時(shí)性的擋土墻，實(shí)施擋土，完成土料開采后，需實(shí)施表土回填作業(yè)，回填的厚度需控制在0.30～0.60 m。針對(duì)用于防護(hù)工程的土料場(chǎng)，還需要結(jié)合土料場(chǎng)的來水及地形等情況，于料場(chǎng)采挖面內(nèi)，有針對(duì)性的設(shè)土質(zhì)排水溝，并銜接于周邊排水系統(tǒng)，構(gòu)建其完備的整體性排水系統(tǒng)。

3.2.3 永久公路綠化措施

對(duì)于永久公路而言，其主要包含有0.30 km上壩公路、副壩公路4.40 km、進(jìn)廠公路0.17 km及4.60 km的對(duì)外公路。公路內(nèi)側(cè)，經(jīng)過開挖而在外部裸露的多為基巖，難以進(jìn)行直接植被恢復(fù)，所以可采取藤或爬山虎等攀巖植物，對(duì)其實(shí)施綠化；而對(duì)于公路外側(cè)，裸露面較多為回填土方，可先對(duì)其實(shí)施碾壓平整，然后將行道樹種植于路邊，可選杉樹，選擇單行種，控制株距，即3 m，控制穴狀整地的規(guī)格，使其均為40 cm×40 cm×40 cm；針對(duì)填方的邊坡而言，可選用具有較快生長(zhǎng)速度的狗牙根及百喜草進(jìn)行播種。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，水利樞紐工程建設(shè)盡管開挖動(dòng)土較多且涉及的范圍較廣，會(huì)影響到當(dāng)?shù)氐乃帘３?，但?dāng)只要結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際特點(diǎn)，將水土保持設(shè)計(jì)工作做好，且實(shí)施立體化防止，便可將其水土保持工作做好。

［1］焉嵐，嚴(yán)爾梅.SW水利樞紐工程水土保持措施設(shè)計(jì)［J］.陜西水利，2014（6）：128-129.

［2］趙子毓.水利水電工程設(shè)計(jì)的水土保持理念分析［J］.工程技術(shù)：文摘版：00125-00125.

［3］薛萬坤.探析水利工程建設(shè)對(duì)水土保持的影響及其設(shè)計(jì)［J］.工程技術(shù)：引文版：00206-00207.

S157

A

1673-8853（2017）04-0091-02

2017-2-13

編輯：劉青

張小豐：（1987.06-），男，水土保持工程師，主要從事水土保持工作。