長(zhǎng)距離輸配水工程水土保持措施體系研究
——以陜西省引漢濟(jì)渭二期工程為例

李宏偉，劉 剛，宋曉峰，馬清瑞，閆法奇

(陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710010；2.西安市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710082)

長(zhǎng)距離輸配水工程是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目線性工程的較為典型類(lèi)型，其永久占地相對(duì)較少，臨時(shí)占地比例高，線路較長(zhǎng)，一般要跨越多個(gè)水土流失類(lèi)型區(qū)，水土流失類(lèi)型多樣化。工程建設(shè)過(guò)程中對(duì)水土流失的影響集中在建設(shè)期，主要是隧洞進(jìn)出口開(kāi)挖、輸水渠道開(kāi)挖、施工道路及施工生產(chǎn)生活設(shè)施布置、圍堰挖填及拆除、棄渣堆放等施工活動(dòng)對(duì)原地表的占?jí)汉推茐?，重塑小地貌，改變?cè)乇懋a(chǎn)匯流條件，增加水力侵蝕程度，使工程區(qū)水土流失量增加。

本文以陜西省引漢濟(jì)渭二期工程為例，對(duì)長(zhǎng)距離輸配水工程水土流失特點(diǎn)及防治措施進(jìn)行分析總結(jié)，以期為編制類(lèi)似工程水土保持方案、合理布設(shè)水土保持措施提供參考。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目概況

陜西省引漢濟(jì)渭工程是從陜南漢江流域調(diào)水至關(guān)中渭河流域的陜西省內(nèi)大型調(diào)水工程，是“十三五”期間我國(guó)實(shí)施建設(shè)的172項(xiàng)重大水利工程之一，其主要任務(wù)是向關(guān)中渭河沿岸的重要城市、縣城、工業(yè)園區(qū)供水，逐步退還擠占的農(nóng)業(yè)與生態(tài)用水，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善。該工程由調(diào)水工程、輸配水工程兩大部分組成，引漢濟(jì)渭輸配水工程是連接水源與用水戶的橋梁和紐帶，是引漢濟(jì)渭工程發(fā)揮效益的必要條件，引漢濟(jì)渭二期工程為引漢濟(jì)渭輸配水工程中的骨干線路。

引漢濟(jì)渭二期工程位于陜西省關(guān)中地區(qū)，屬大(1)型Ⅰ等工程。建設(shè)內(nèi)容主要包括黃池溝配水樞紐、輸水南干線工程、輸水北干線工程，總長(zhǎng)191.97km。南干線工程從黃池溝配水樞紐起，沿秦嶺北麓自西向東，至灞河結(jié)束，承擔(dān)西安城市和鄠邑、灃西新城、灃東新城、長(zhǎng)安區(qū)等的輸水任務(wù)。北干線工程從黃池溝配水樞紐起，承擔(dān)渭河以南周至以及渭河以北咸陽(yáng)市和興平市、秦漢新城、空港新城、涇河新城等的輸水任務(wù)。

1.2 水土流失狀況

項(xiàng)目所在區(qū)域水土流失類(lèi)型以地表徑流沖刷土壤引起的水力侵蝕為主，土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)為微度，項(xiàng)目區(qū)容許土壤流失量為1000t/(km2·a)。項(xiàng)目區(qū)自然因素造成的水土流失較輕，目前水土流失主要為人類(lèi)活動(dòng)造成的新增水土流失。根據(jù)《全國(guó)水土保持規(guī)劃(2015—2030年)》，項(xiàng)目所涉及的區(qū)域不屬于國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)；根據(jù)《陜西省水土保持規(guī)劃(2016—2030年)》，項(xiàng)目區(qū)屬于省級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)(秦嶺北麓低山、臺(tái)塬重點(diǎn)治理區(qū))和重點(diǎn)預(yù)防區(qū)(關(guān)中階地、臺(tái)塬基本農(nóng)田重點(diǎn)預(yù)防區(qū))。

2 水土流失特點(diǎn)

2.1 項(xiàng)目為線性工程，穿跨越工程較多

本工程沿線穿越灞河、渭河、涇河等多條河流，穿跨越工程主要包括隧洞、箱涵、倒虹、管橋、渡槽等，其中隧道6座，箱涵4處，倒虹、渡槽及管橋7處，穿跨越工程較多。主體工程設(shè)計(jì)了導(dǎo)流圍堰等措施，水土保持針對(duì)實(shí)際情況布設(shè)表土防護(hù)措施，土地平整以及河床平整措施，并增加了綠化美化措施以及植被恢復(fù)措施，對(duì)于施工過(guò)程中增加了臨時(shí)攔擋及苫蓋措施。

2.2 項(xiàng)目涉及地形復(fù)雜，施工臨時(shí)設(shè)施設(shè)置困難，施工難度大

南干線地形在整體上呈西高東低，南高北低的特征，沿線主要經(jīng)過(guò)渭河沖積洪積平原亞區(qū)(秦嶺北坡山前洪積平原)、渭河北側(cè)黃土臺(tái)塬亞區(qū)兩個(gè)地貌類(lèi)型；北干線沿線主要經(jīng)過(guò)渭河沖積洪積平原亞區(qū)、秦嶺北麓臺(tái)塬亞區(qū)兩個(gè)地貌類(lèi)型。本工程施工線路較長(zhǎng)，施工臨建設(shè)施、輔助企業(yè)和堆料場(chǎng)地根據(jù)主要建筑物位置和施工需要布置。在隧洞作業(yè)面、大型倒虹、管橋等工程處設(shè)置施工區(qū)，管道沿線每10km左右設(shè)一個(gè)施工點(diǎn)，每個(gè)施工區(qū)根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的施工輔助企業(yè)、倉(cāng)庫(kù)等，共計(jì)布置53個(gè)施工工區(qū)，且施工臨時(shí)設(shè)施的布置需避開(kāi)環(huán)境敏感點(diǎn)，選址較為困難，施工難度大。水土保持針對(duì)實(shí)際情況布設(shè)臨時(shí)排水溝，對(duì)施工跡地臨時(shí)占地恢復(fù)原使用功能。

2.3 項(xiàng)目對(duì)地表擾動(dòng)面積大，永久占地面積比例較小

對(duì)工程征占地面積進(jìn)行分析，永久占地面積占6.36%，臨時(shí)占地面積占93.64%。項(xiàng)目區(qū)位于關(guān)中盆地區(qū)，本工程采用以輸水隧洞為主的方式進(jìn)行布設(shè)，施工采用施工支洞方式分段完成，從而縮短了工期，并較大地減少了工程建設(shè)對(duì)地面的擾動(dòng)；工程結(jié)合實(shí)際情況采用倒虹和箱涵形式進(jìn)行輸水，有利于工程后期的地表恢復(fù)。工程布局緊湊，最大可能的減少了永久占地面積。水土保持針對(duì)實(shí)際情況對(duì)臨時(shí)占地恢復(fù)原使用功能。

2.4 工程涉及環(huán)境敏感區(qū)數(shù)量多，且位于省級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)

本工程涉及的環(huán)境敏感區(qū)主要包括1個(gè)省級(jí)自然保護(hù)區(qū)、1個(gè)省級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、3個(gè)飲用水水源保護(hù)區(qū)、1個(gè)國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、1個(gè)國(guó)家級(jí)森林公園、1個(gè)省級(jí)森林公園、2個(gè)國(guó)家級(jí)濕地公園和7個(gè)省級(jí)重要保護(hù)濕地。根據(jù)本工程環(huán)評(píng)報(bào)告書(shū)，工程的實(shí)施對(duì)上述自然保護(hù)區(qū)的不利環(huán)境影響可通過(guò)采取環(huán)境保護(hù)和管理措施得以減緩與控制。本工程位于陜西省省級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)，水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行建設(shè)類(lèi)項(xiàng)目一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，水土保持要求提高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化施工工藝，盡可能減少地表擾動(dòng)及植被破壞，應(yīng)及時(shí)對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行植被恢復(fù)，并提高林草覆蓋率值，同時(shí)在植被建設(shè)時(shí)提高標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 棄土棄渣分散，棄渣運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，極易造成水土流失

工程棄渣主要來(lái)源于輸水隧洞的開(kāi)挖，本工程共設(shè)置棄渣場(chǎng)24個(gè)，南干線8處，北干線4處，棄渣場(chǎng)設(shè)置較為分散，且為了避開(kāi)環(huán)境敏感區(qū)，個(gè)別棄渣場(chǎng)棄渣運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，棄渣量大，若不及時(shí)采取有效的防護(hù)措施，土石方受重力、水力、風(fēng)力作用極易造成水土流失。水土保持針對(duì)實(shí)際情況采用擋渣墻、截(排)水溝、植被恢復(fù)等措施。

3 水土保持措施

3.1 水土流失防治分區(qū)布局

水土保持措施總體布局是在對(duì)主體工程已采取的具有水土保持功能的防護(hù)措施基礎(chǔ)上，根據(jù)水土流失防治分區(qū)進(jìn)行布置的。結(jié)合長(zhǎng)距離輸配水工程建設(shè)特點(diǎn)以及對(duì)水土流失影響、區(qū)域自然條件、項(xiàng)目的功能分區(qū)、項(xiàng)目的建設(shè)時(shí)序、總體布局和可能造成的水土流失特點(diǎn)，以防治工程建設(shè)中水土流失和恢復(fù)區(qū)域環(huán)境為目的，提出新增水土保持措施，使之形成一個(gè)以工程措施為先導(dǎo)、土地整治與植物措施相結(jié)合，臨時(shí)防護(hù)措施相配套的水土流失綜合防治體系。既能有效地控制項(xiàng)目建設(shè)期的水土流失，保護(hù)項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境，又能保證工程建設(shè)和運(yùn)行安全。本項(xiàng)目水土流失防治區(qū)共分成8個(gè)區(qū)，即配水樞紐工程防治區(qū)、輸水管線工程防治區(qū)、輸水穿跨越工程防治區(qū)、工程永久辦公生活防治區(qū)、施工生產(chǎn)生活防治區(qū)、道路工程防治區(qū)、棄渣場(chǎng)防治區(qū)、移民安置與專(zhuān)項(xiàng)設(shè)施改建防治區(qū)。

3.2 水土流失防治措施布局

項(xiàng)目水土流失防治措施體系框圖如圖1所示。

圖1 引漢濟(jì)渭二期工程水土保持措施體系框圖

3.3 水土保持措施設(shè)計(jì)

3.3.1 攔擋工程

因棄渣場(chǎng)所處地勢(shì)存在一定的坡度，棄渣容易順坡而下，直接損害邊坡的植被、農(nóng)田、道路等，在棄渣前設(shè)置攔渣措施，以減免水土流失。棄渣場(chǎng)堆置棄渣前對(duì)表層土進(jìn)行剝離，恢復(fù)植被前將先期剝離的表土回覆于棄渣場(chǎng)頂部，再進(jìn)行恢復(fù)植被。棄渣場(chǎng)攔擋措施等級(jí)取決于棄渣場(chǎng)級(jí)別，設(shè)計(jì)攔擋措施前需根據(jù)棄渣場(chǎng)地質(zhì)條件、擬堆渣高度及對(duì)下游影響程度確定棄渣場(chǎng)等級(jí)。棄渣堆放量按照松方系數(shù)換算后進(jìn)行設(shè)計(jì)并估算工程量。永久性攔擋建議采用漿砌石擋渣墻，臨時(shí)性攔擋建議采用鋼筋石籠擋墻。

3.3.2 截、排水工程

需采用水文計(jì)算方法確定修建的截、排水溝尺寸，洪峰流量計(jì)算依據(jù)《地方實(shí)用水文手冊(cè)》，采用“QP=KPFn的經(jīng)驗(yàn)公式法”進(jìn)行，截、排水溝按照SL575—2012《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》中的尺寸計(jì)算公式進(jìn)行校核。截、排水主要為邊坡截水和自身排水等，截、排水工程主要包括配水樞紐環(huán)池道路排水、隧洞洞臉永久截水溝、截水溝順接排水、工程管理站永久排水溝、棄渣場(chǎng)永久排水溝、道路工程永久排水溝、施工生產(chǎn)生活區(qū)臨時(shí)排水溝、道路工程防治區(qū)臨時(shí)排水溝等，形成了較為完善的排水系統(tǒng)。永久排水系統(tǒng)采用梯形結(jié)構(gòu)、M7.5漿砌石砌筑、邊坡比1∶0.5，臨時(shí)排水溝采用土質(zhì)梯形斷面、邊坡比1∶0.5。

3.3.3 土地整治、植被恢復(fù)工程

本工程臨時(shí)占地面積比例較大，施工結(jié)束后需對(duì)臨時(shí)用地按照原有土地利用類(lèi)型進(jìn)行植被恢復(fù)，對(duì)臨時(shí)占地區(qū)域進(jìn)行土地整治，為植被恢復(fù)及復(fù)耕創(chuàng)造條件，植被恢復(fù)時(shí)利用施工前按需剝離的表土在施工擾動(dòng)區(qū)域覆土，有利于植被的生長(zhǎng)發(fā)育，原有土地類(lèi)型為林地、草地的恢復(fù)為林草植被，原有土地類(lèi)型為耕地的恢復(fù)為耕地。植被恢復(fù)時(shí)應(yīng)遵循適地適種、植被自然分布規(guī)律、優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土物種、種源豐富易成活的原則，對(duì)臨時(shí)占用的的棄渣場(chǎng)和臨時(shí)場(chǎng)地植被恢復(fù)與建設(shè)工程級(jí)別宜取3級(jí)；對(duì)于工程永久占地區(qū)的棄渣場(chǎng)和永久場(chǎng)地執(zhí)行主體工程區(qū)相應(yīng)級(jí)別；對(duì)于工程永久辦公和生活區(qū)，植被恢復(fù)與建設(shè)工程級(jí)別可提高1級(jí)。

3.3.4 穿跨越工程

穿跨越施工過(guò)程中可能發(fā)生水土流失的環(huán)節(jié)和部位主要體現(xiàn)在施工期穿越河流對(duì)河床的開(kāi)挖、河床的平整、隧洞洞口的臨時(shí)防護(hù)及穿越區(qū)域的恢復(fù)等。倒虹工程施工結(jié)束后，需對(duì)原河床開(kāi)挖作業(yè)面進(jìn)行平整，盡量恢復(fù)河流原貌；針對(duì)輸水管線經(jīng)過(guò)的等級(jí)公路以及渠道工程頂管穿越，水土保持設(shè)計(jì)深層土和表層土分區(qū)堆置，在兩側(cè)操作場(chǎng)地周邊修建臨時(shí)排水溝，并在兩側(cè)各修建一處沉砂池；對(duì)于管線穿越的有常流水小河溝及溝道時(shí)，采用小圍堰進(jìn)行導(dǎo)流施工，并將管溝開(kāi)挖的土方臨時(shí)堆放在管溝一側(cè)，并采用密目網(wǎng)苫蓋，施工完成后進(jìn)行土方回填處理，并對(duì)周邊擾動(dòng)的河床進(jìn)行平整；對(duì)于管橋基礎(chǔ)進(jìn)行臨時(shí)防護(hù)，對(duì)于河灘地范圍的管橋基礎(chǔ)開(kāi)挖的土方分區(qū)堆置，在外側(cè)采用草袋裝土圍擋，堆土頂部采用密目網(wǎng)苫蓋。施工結(jié)束后進(jìn)行場(chǎng)地及河道平整，并對(duì)河灘地撒播紫花苜蓿草種進(jìn)行恢復(fù)植被；針對(duì)隧洞口的永久占地區(qū)進(jìn)行平整后綠化美化，空地范圍種草，周邊種植喬木；采取草袋攔擋、密目網(wǎng)苫蓋、臨時(shí)沉沙池等措施防治施工期的水土流失。

4 結(jié)語(yǔ)

水土保持方案的編制是有效貫徹水土保持法、控制人為水土流失的重要手段，通過(guò)對(duì)引漢濟(jì)渭二期工程水土保持方案案例分析，總結(jié)出此類(lèi)項(xiàng)目的水土流失特點(diǎn)，有針對(duì)性的提出防治措施體系，項(xiàng)目建設(shè)造成的水土流失將得到有效的控制和改善，水土保持效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益顯著。

長(zhǎng)距離輸配水工程永久占地相對(duì)較少，臨時(shí)占地面積較大，線路較長(zhǎng)，一般要跨越多個(gè)水土流失類(lèi)型區(qū)，水土流失類(lèi)型多樣化，棄土棄渣分散，易造成嚴(yán)重的水土流失。要求建設(shè)項(xiàng)目從工程占地、土石方開(kāi)挖及綜合利用、施工工藝等源頭上控制水土流失，并對(duì)后續(xù)的水土保持措施優(yōu)化設(shè)計(jì)提出要求，注重棄渣場(chǎng)及穿跨越工程的防護(hù)，積極發(fā)揮臨時(shí)排水、沉沙池、攔擋、苫蓋等水土保持臨時(shí)措施的作用，在日常管理中做好影像資料及臨時(shí)措施臺(tái)賬管理，加強(qiáng)水土保持監(jiān)測(cè)、監(jiān)理，切實(shí)有效地遏制此類(lèi)建設(shè)項(xiàng)目造成的水土流失，保障水土資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)維護(hù)。將項(xiàng)目建設(shè)為生態(tài)示范性工程，并做到以新帶老，整體提升項(xiàng)目區(qū)水土保持狀況。