新疆某水利樞紐水土保持設計探討及思考

謝紹紅 王童 朱文

1 項目概況

新疆某水利樞紐工程由攔河壩、泄水建筑物、發(fā)電引水建筑物、工業(yè)和生態(tài)放水建筑物、壩后式電站廠房和過魚建筑物等項目組成。水庫正常蓄水位為1027m，總庫容2.94億m3，電站裝機容量27.6MW，多年平均發(fā)電量8 488萬kW·h，多年平均供水量2.631億m3，工程等別為Ⅱ等，工程規(guī)模為大（2）型[1]。

工程建設總開挖為118.94萬m3（自然方），工程產(chǎn)生棄渣116.75萬m3（松方），共設置2個棄渣場，其中1#棄渣場堆放棄渣93.42萬m3（松方），2#棄渣場位于水庫淹沒區(qū)，堆放棄渣23.33萬m3（松方）。

工程設石料場1處，布設施工區(qū)2處，新建場內(nèi)交通道路14.11 km，壩下交通橋1座。工程征占地總面積為1 770.50 hm2，總工期42個月，總投資為187 213.55萬元。

2 項目區(qū)概況

項目區(qū)屬北溫帶大陸性寒冷干旱氣候，多年平均降水量188.7 mm，多年平均氣溫1℃，不小于10℃年有效積溫3 580℃，多年平均水面蒸發(fā)量1 410.1 mm，多年平均風速1.4 m/s，最大凍土深度239 cm。土壤類型以棕鈣土、灰棕漠土為主，植被類型為山地荒漠植被，地表植被稀疏，植被覆蓋率約為15%左右。

工程區(qū)土壤侵蝕類型包括風力侵蝕和水力侵蝕，局部地區(qū)有重力侵蝕，侵蝕強度以輕度為主，原生土壤侵蝕模數(shù)為1 700 t/（km2·a）。根據(jù)《全國水土保持規(guī)劃》，項目區(qū)屬國家級水土流失重點預防區(qū)，工程執(zhí)行建設類項目水土流失防治一級標準[2]。

3 水土保持設計重點

根據(jù)項目區(qū)基本情況結合工程擾動產(chǎn)生的水土流失特點，本工程水土保持設計的重點包括：

（1）項目區(qū)屬于國家級水土流失重點預防區(qū)，土壤侵蝕類型包括風力侵蝕和水力侵蝕，局部地區(qū)有重力侵蝕，侵蝕強度以輕度為主，原生侵蝕模數(shù)為1 700 t/（km2·a），加之工程建設擾動地表面積較大，產(chǎn)生的棄渣量較大，因此，棄渣場的選擇及防護措施是水土保持工作的重點。

（2）工程區(qū)為山地荒漠植被，地表植被稀疏，植被蓋度不高，地表植被被破壞后，自然恢復過程將十分緩慢，加之工程區(qū)氣候干燥，降水量小，蒸發(fā)量大，多年平均降水量僅188.7 mm，平均水面蒸發(fā)量達1 410.1 mm，植物生長主要受水源條件制約，因此，為保證植物措施發(fā)揮作用，需結合工程布置，各水土流失防治區(qū)配置合理的灌溉措施，保證植物成活率。

（3）工程區(qū)位于低山丘陵區(qū)，溝谷內(nèi)松散堆積物厚度不大，由碎塊石及碎石土組成，土壤以棕鈣土、灰棕漠鈣土為主，土層厚度不大，因此，如何保護、合理調配及綜合利用表土資源，是工程水土保持工作的重點。

4 水土保持措施布局

根據(jù)上述分析，結合主體工程設計施工總體布置方案、水土流失特點及后期需求，擬定本工程水土保持措施的總體布局如下。

4.1 主體工程區(qū)

施工結束后，對導流明渠、大壩壩肩兩側、工程管理范圍可綠化區(qū)域進行土地平整，覆庫區(qū)表層土，并進行綠化美化，配灌溉設施。對工程現(xiàn)場管理基地周邊空閑地采取園林景觀式綠化美化措施。

4.2 棄渣場區(qū)

根據(jù)棄渣場布設位置的不同采取漿砌石擋渣堤、鉛絲石籠擋墻、鉛絲石籠護坡等防護。在棄渣場上游開挖排水溝，減輕降雨產(chǎn)生的匯流對渣體的沖刷。施工完畢后對棄渣場棄渣頂面進行土地平整。施工期，對剝離的表土進行臨時攔擋；施工結束后，回填本區(qū)剝離表土及庫區(qū)表層土，并對棄渣場進行植被恢復。

4.3 料場區(qū)

施工期，剝離料按照穩(wěn)定邊坡堆放，并采取臨時攔擋措施；沿料場上游開挖排水溝，以便將降雨及時排走。取料結束后，將無用層剝離料回填至緩坡區(qū)域，進行土地平整，植被恢復。

4.4 交通道路區(qū)

對永久道路挖方邊坡臨河側，用木樁防護，永久道路兩側栽植行道樹。永久道路挖方下邊坡撒播草籽綠化。

對部分施工道路，路面坡腳修建干砌石擋土埂。施工結束后，播撒草籽恢復植被，施工期開挖排水溝。

4.5 施工生產(chǎn)生活區(qū)

施工期，在施工生產(chǎn)生活區(qū)四周開挖臨時排水溝；施工結束后，進行土地平整，回填本區(qū)剝離表土及庫區(qū)剝離的表層土，播撒草籽恢復植被。

4.6 工程永久辦公生活區(qū)

施工前，剝離表土；施工結束后，回填表土，對辦公生活區(qū)空閑區(qū)域進行綠化美化。

4.7 移民安置區(qū)

對安置區(qū)建設產(chǎn)生的臨時堆土進行防護，對安置區(qū)外圍、房前屋后等空閑地及居民點內(nèi)道路綠化美化。

5 水土保持設計經(jīng)驗總結

5.1 棄渣場設計

本工程設棄渣場2處，分別為臨河型棄渣場和庫區(qū)型棄渣場。工程所設的2處棄渣場為水利水電工程常見的兩種渣場類型，具有很好的代表性。

5.1.1 臨河型棄渣場分析與措施設計

臨河型棄渣場需首先根據(jù)SL 575—2012[3]，確定棄渣場級別，查“表3.1.2棄渣場防護工程建筑物級別”確定攔渣堤的工程級別，查“表3.2.1棄渣場防護工程防洪標準”，分析棄渣場防護工程防洪標準[4]，并結合河道管理和防洪要求，綜合確定渣場的防洪標準[5]，并通過河道斷面數(shù)據(jù)，計算防洪水位。

5.1.2 庫區(qū)型棄渣場分析與措施設計

（1）庫區(qū)棄渣場不應占用有效庫容[6]，占用死庫容的，棄渣場設置不宜影響水庫大壩、取水及泄水等建筑物安全及運行。

（2）應按施工導流期與水庫運行期，分析棄渣場是否影響河道行洪與影響水庫的正常運行。

（3）庫區(qū)型棄渣場的防護措施應根據(jù)棄渣場施工導流期和運行期的受影響程度設置水土保持措施[7]。一般情況下，應設置攔擋和護坡措施，防止施工導流期洪水對渣腳和坡面的沖刷影響；如果水庫位于水庫消落帶，還應對渣面進行防護[8]。

5.2 庫區(qū)表土可用做后期綠化覆土

根據(jù)SL 575—2012規(guī)定，對于水庫淹沒范圍內(nèi)的耕地，可根據(jù)水土保持有關剝離表土供需平衡分析，綜合取土、運輸、儲量等條件，將其耕作熟土剝離，用于后期綠化覆土。設計時，應結合庫區(qū)取土料，對庫區(qū)土料儲量進行勘探，綜合分析運距、施工運輸難易程度、造價、表土臨時防護等，明確庫區(qū)取土的可行性，核算可取表土量。

5.3 因地制宜的灌溉設計

項目區(qū)降水量小、蒸發(fā)量大、地表植被稀疏，植被類型主要為半荒漠草原地，以耐風沙、耐鹽堿、耐干旱的小灌叢植物為主，因此，植物措施主要受水源條件制約，需配備灌溉設施，才能保證植物的成活。根據(jù)植物措施設置的位置，分別進行了灌溉設施設計。

（1）導流明渠區(qū)位于大壩左岸下游，周邊有永久場內(nèi)道路相連，交通便利，因此，灌溉采用小型移動噴灌機或灌溉澆水車，取下游河道水進行灌溉。

（2）大壩壩肩兩側區(qū)域：右岸壩肩下游兩側區(qū)域可改造施工期間大壩右岸設立的高位水池，由泵站抽取庫區(qū)水，經(jīng)鋼管將水引至水池，通過管道輸送至右岸壩肩綠化區(qū)域進行灌溉。左岸無可利用高位水池，永久上壩公路可直達該區(qū)域，因此，運行期可采用移動噴灌機或灌溉澆水車，抽取庫區(qū)水，定期進行灌溉。

（3）下游工程管理范圍。工程管理基地綠化直接采用管理基地處理后的生活污水，大壩下游管理范圍綠化區(qū)域可改造施工期間大壩右岸設立的高位水池，由泵站抽取庫區(qū)水，經(jīng)鋼管將水引至水池，通過管道輸送至右岸下游綠化區(qū)域進行灌溉。通過配置噴灌和微噴等灌溉設施，滿足植物生長水源需求。

5.4 與環(huán)評專業(yè)結合的綠化配置

水土保持植物措施設計時，綠化樹種結合工程區(qū)占用的珍稀保護植物細子麻黃、羅布麻、梭梭、鎖陽及額河楊等，在大壩管理范圍、電站廠房、永久交通道路及工程永久辦公生活區(qū)綠化中，對這些保護植物采用移植、育苗栽植、采集種子或枝條育苗后栽植等方式，進行恢復。這些保護植物都是適生的當?shù)貥浞N、草種，既可以有效的保證成活率，又減少了外購樹種、草種的成本，保護珍稀植物的同時降低了造價即節(jié)省了苗木投資，又保護了庫區(qū)淹沒造成的珍稀植物損失，保護了植物多樣性，具有很好的借鑒意義。

6 改進建議

目前，工程已開工建設，水土保持工程與主體工程同步實施中，雖然工程已設計了較完備的水土保持措施，但通過與現(xiàn)場配合，仍有以下改進建議需以后設計中加以完善。

6.1 棄渣場選址

水利水電工程棄渣場原則上不宜在河道管理范圍和水庫淹沒區(qū)棄渣，若在河道管理范圍內(nèi)棄渣，應征得河道管理部門的同意，且經(jīng)論證不影響河道行洪能力；若在水庫淹沒區(qū)棄渣，應經(jīng)規(guī)劃專業(yè)論證不影響水庫正常使用功能后方可棄渣[9]。

6.2 棄渣場后續(xù)變更設計

由于實施階段主體設計方案、施工方案調整、前期設計深度不足及現(xiàn)場條件限制等原因，原規(guī)劃棄渣場有時不能滿足實施階段棄渣要求。根據(jù)辦水保[2016]65號文[10]，在水土保持方案確定的棄渣場外新設棄渣場的，或者需要提高棄渣場堆渣量達到20%以上的，生產(chǎn)建設單位應當在棄渣前編制水土保持方案（棄渣場補充）報告書，報水利部審批。因此，在可研階段棄渣場規(guī)劃時，水保專業(yè)應與施工專業(yè)、移民專業(yè)充分配合，在棄渣場容量、棄渣運距及道路建設、征地難度、周邊敏感性因素等多方面進行分析比選，并充分考慮進場道路與場內(nèi)永久道路棄渣、過魚設施、危巖處理及其他由于設計深度增加引起的棄渣量增加，選定滿足棄渣要求的棄渣場。

7 結語

通過水土保持工程措施和植物措施等的綜合防治，使工程建設可能造成水土流失的原地貌擾動區(qū)域全部等到治理，6項指標全部達到目標值的要求，具有明顯的生態(tài)效益和社會效益。棄渣場設計、庫區(qū)表土用做后期綠化覆土、因地制宜的灌溉設計及與環(huán)評專業(yè)結合的綠化配置等水土保持設計，對類似水利水電工程均具有明顯的借鑒意義。