前坪水庫砂礫料源優(yōu)化對生態(tài)環(huán)境的影響

歷從實(shí)，張振遠(yuǎn)，陳功鑫

（河南省前坪水庫建設(shè)管理局，450000，鄭州）

前坪水庫建設(shè)過程中本著節(jié)約資源、保護(hù)優(yōu)先、綠色建設(shè)、自然恢復(fù)原則，結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際，多次對砂礫料源進(jìn)行復(fù)勘，對料源物理、化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析，研究砂礫料源優(yōu)化對生態(tài)環(huán)境的影響，確定了“節(jié)地保田、擴(kuò)庫增容、壩下保護(hù)、壩上深挖”優(yōu)化方案，取得了較好的生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

一、初設(shè)階段料源規(guī)劃及開采方案

前坪水庫大壩為黏土心墻砂礫石壩，壩體所需的天然建材在庫區(qū)儲量豐富， 砂礫石分布于大壩上下游河道內(nèi)，土料在庫區(qū)上下游均有分布， 運(yùn)距較近；本次在壩址上下游共選取的3 個(gè)土料場均位于汝河右岸，交通便利。 3 個(gè)料區(qū)均位于Ⅱ級階地。

1.料場選擇

（1）土料

主體工程土方開挖約181 萬m3，其中主壩開挖147 萬m3，多為壩基覆蓋層清除， 不滿足主體工程填筑需求。 經(jīng)土石方平衡， 將 24 萬 m3土方用于上游戧堤及戧堤與圍堰之間的填筑，其余運(yùn)輸至棄渣場。

本工程需用土料填筑部位主要為主壩黏土心墻，共計(jì)約191 萬m3?？紤]壓實(shí)系數(shù)，共需土料約240 萬m3。為盡量少占耕地，選擇上游鴨蘭溝和西溝土料場取土為主，考慮蓄水后心墻填筑，下游上店土料場規(guī)劃取土20 萬m3，鴨蘭溝料區(qū)土料儲量約169.5 萬m3，運(yùn)距較近，規(guī)劃從鴨蘭溝料區(qū)取土165 萬m3， 西溝土料場取土 55 萬m3，上店土料場取土 20 萬 m3。

（2）砂礫料

主壩工程砂礫料開挖約164 萬m3,其中壩體砂礫料填筑利用115 萬m3，其余運(yùn)至棄渣場。

本工程需用砂礫石料的部位主要有主壩壩殼及主壩上游圍堰填筑，共計(jì)約 890 萬 m3， 考慮壓實(shí)系數(shù)，共需砂礫料約1 121 萬m3。 根據(jù)土石方平衡，115 萬 m3利用壩基開挖料，其余 1 006 萬 m3需從砂礫料場開采。 根據(jù)就近利用原則，同時(shí)考慮各料場儲量、特性以及汛期施工等因素，初步選定從壩址上游，庫區(qū)淹沒范圍內(nèi)西溝至鴨蘭溝砂礫石料場和壩址下游上店至北汝河橋砂礫石料場開采。 西溝至鴨蘭溝砂礫石料場儲量約365萬m3， 考慮開采難度、 質(zhì)量保證等因素，規(guī)劃開采 300 萬 m3，其余 706 萬 m3從上店至北汝河橋砂礫石料場開采。

（3）砂石料及混凝土粗、細(xì)骨料

工程共需砂石墊層料78 萬m3,混凝土粗、細(xì)骨料約59 萬m3，前坪至上店料場級配較好， 距離壩址最近，推薦為砂石墊層料。 由于天然砂礫料具有堿活性，所以混凝土粗、細(xì)骨料選擇大營石料場進(jìn)行加工。

經(jīng)砂石料平衡計(jì)算，需開采砂礫石原料 102 萬 m3,占地 502 畝 （1 畝=1/15 hm2，下同）；大營石料場開采 65萬 m3，占地 84 畝。

（4）塊石料

本工程共需塊石料約169 萬m3，需要量較少，主要為圍堰防護(hù)和大壩下游排水溝，可以從導(dǎo)流洞和泄洪洞開挖料中收集。

2.料場開采

（1）土料

根據(jù)施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)，施工期壩址上游全年20 年一遇水位372.60 m。而上游鴨蘭溝土料場高程為351～403 m，西溝土料場高程為380.0～403.0 m,大部分高于施工期全年20 年一遇水位，施工期可正常開采，上店土料場位于壩址下游，水庫開始蓄水后上游土料淹沒時(shí)用于壩體填筑。

土料開采。 采用推土機(jī)或鏟運(yùn)機(jī)清除無用層，勘察期間土料含水量滿足直接填筑需求，施工期間應(yīng)根據(jù)天然降水情況對土料含水量進(jìn)行復(fù)核,含水量大時(shí)應(yīng)采取挖排水溝降低土區(qū)含水量或機(jī)械犁耙晾曬土料，2～4 m3液壓挖掘機(jī)裝15～32 t 自卸汽車運(yùn)輸上壩。

（2）砂礫料

上游西溝至鴨蘭溝砂礫料場規(guī)劃開采砂礫料300 萬m3，下游上店至北汝河橋砂礫石料場706 萬m3。

砂礫料場位于河道內(nèi)，開采受到天然來水影響，由于工程位于淺山至丘陵過渡地帶，河道比降陡，洪水退水快， 不會成為工程施工制約因素。砂礫料開采采用2 ～4 m3液壓挖掘機(jī)裝15～32 t 自卸汽車運(yùn)輸上壩。

（3）砂石料及混凝土粗、細(xì)骨料

砂石墊層料自設(shè)篩洗系統(tǒng)篩分。原料采用 2～4 m3液壓挖掘機(jī)裝 15～32 t 自卸汽車運(yùn)輸，篩分系統(tǒng)篩選，成品料用 1～2 m3裝載機(jī)裝 10～15 t 自卸汽車直接運(yùn)到使用地點(diǎn)。

混凝土骨料從大營石料場開采加工。 首先采用人工配合74 kW 推土機(jī)清除覆蓋層， 自上而下分層進(jìn)行，然后用液壓履帶鉆機(jī)鉆孔，深孔爆破石方開挖，有用石料采用2 m3挖掘機(jī)裝10～15 t 自卸汽車運(yùn)至加工廠，經(jīng)破碎、 篩洗分級堆存，1～2 m3裝載機(jī)裝10～20 t 自卸汽車運(yùn)至使用地點(diǎn)。

砂石墊層料和混凝土骨料應(yīng)由專業(yè)企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)。

二、初設(shè)階段砂礫石料開采方案對生態(tài)環(huán)境等的影響

1.水土流失影響

水庫淹沒、建筑物修建、移民安置等將破壞原有地表植被， 新增裸露地表，如不采取相應(yīng)水土保持措施，在一定時(shí)期內(nèi)可能會加劇水土流失;棄土區(qū)壓占土地也會導(dǎo)致土壤的耕作能力降低甚至喪失耕作能力。

2.對水生動(dòng)植物的影響

對水生動(dòng)植物的生境會有一定的不利影響，但影響較輕微，在可接受范圍內(nèi)，且是暫時(shí)的、可恢復(fù)的，因此項(xiàng)目施工期對生態(tài)的影響不大。

3.施工噪音對周邊群眾的影響

壩基防滲墻施工噪聲源主要是沖擊鉆、混凝土拌和、振搗器噪聲及交通運(yùn)輸噪聲;土石方施工主要是由振動(dòng)碾、挖掘機(jī)、推土機(jī)、汽車、爆破等引起噪聲。 施工大多設(shè)在曠野，一般居民離施工場地較遠(yuǎn)，超過200 m一般不會受到噪聲影響，但壩址下游部分村鎮(zhèn)居民離施工區(qū)較近，對其影響較大。需對現(xiàn)場施工人員和噪聲敏感點(diǎn)采取相應(yīng)防護(hù)措施或其他措施。

4.施工揚(yáng)塵對空氣質(zhì)量及周邊群眾的影響

施工過程中，因施工人員活動(dòng)或機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的大量揚(yáng)塵不僅會對空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響，同時(shí)也會影響人們的身體健康。

5.壩址下游開挖造成的影響

壩址下游規(guī)劃開采深度平均4 m，河床降低后，右岸河堤地下水水位也隨之降低約4 m， 對沿河右岸8 km長、 寬度約1 km 的農(nóng)業(yè)耕地的糧食產(chǎn)量也會造成不良影響。

三、砂礫石料場優(yōu)化方案比選

1.砂礫石料場優(yōu)化方案的擬定

擬選三個(gè)方案進(jìn)行比選：第一方案是采用原初設(shè)計(jì)方案； 第二方案是取消壩址下游砂礫石料場， 筑壩砂礫石料全部在壩址上游料場開采； 第三方案是取消壩址上游砂礫石料場， 筑壩砂礫石料全部在壩址下游料場開采。

2.料場優(yōu)化比選指標(biāo)的確定

通過不同開采方案對生態(tài)環(huán)境的影響，擬選用六個(gè)比選指標(biāo)，分別是： 料場開采后是否可持續(xù)利用、料場開采能否增加庫容、開采后地下水對群眾生產(chǎn)的影響 (耕地和糧食安全）、對水生動(dòng)植物的影響、施工噪音對周邊群眾的影響、施工揚(yáng)塵對空氣質(zhì)量及周邊的影響等，并根據(jù)各指標(biāo)的重要性賦予權(quán)重和分值。 比選指標(biāo)權(quán)重分配表詳見表1。

表1 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重分配表

3.環(huán)境影響效果評價(jià)

環(huán)境影響效果評價(jià)采用環(huán)境影響評價(jià)指數(shù)表達(dá)，其函數(shù)的計(jì)算方法為所有評價(jià)指標(biāo)得分值與其權(quán)重相乘并求和。 根據(jù)該方法計(jì)算出三個(gè)方案的環(huán)境影響評價(jià)指數(shù)見表2。 根據(jù)表2 計(jì)算結(jié)果， 方案 2 評價(jià)指數(shù)最高，故選定方案2 為優(yōu)化方案。

表2 評價(jià)指標(biāo)賦分值及不同方案環(huán)境影響評價(jià)指數(shù)表

四、料場優(yōu)化后生態(tài)和社會效益

①與初步設(shè)計(jì)相比，選定優(yōu)化方案可增加上游開挖量706 萬m3， 騰出蓄水庫容706 萬m3，相當(dāng)于新建一座小型水庫。 前坪水庫總投資446 251 萬元，總庫容5.84 億m3，百萬立方米庫容造價(jià)指標(biāo)為769 萬元，增加庫容折算為增加財(cái)富或節(jié)約資金約5 429.14 萬元。

②與初步設(shè)計(jì)相比，選定優(yōu)化方案使壩址下游706 萬m3砂礫石料得以儲存保護(hù)，可根據(jù)需要隨時(shí)規(guī)劃開采， 按毛料市場價(jià) 15 元/m3計(jì)算，儲存材料價(jià)值約10 590 萬元。

③與初步設(shè)計(jì)相比，選定優(yōu)化方案不再使壩址下游800 萬m2料場進(jìn)行水保環(huán)保生態(tài)修復(fù)，按初設(shè)水保環(huán)保修復(fù)指標(biāo)30 元/m2計(jì)算，節(jié)約生態(tài)修復(fù)投資約24 000 萬元。

④與初步設(shè)計(jì)相比，選定優(yōu)化方案不會使壩址下游河道地勢地形發(fā)生改變，河道內(nèi)水位不會隨河道開挖而下降，堤防外耕地良田地下水水位也不會下降，對當(dāng)?shù)厝罕娂Z食安全生產(chǎn)起到保護(hù)作用。 同時(shí)，壩址下游料場取消開挖后，施工噪音、揚(yáng)塵等也不會對附近群眾造成不良影響，達(dá)到了較好的社會效益。

⑤與初步設(shè)計(jì)相比，選定優(yōu)化方案可明顯示增加水庫淤積年限。