洞庭湖蓄滯洪區(qū)安全試點工程水保措施布設(shè)研究

林榮新

(湖南省水利水電勘測設(shè)計規(guī)劃研究總院有限公司深圳分院 廣東 深圳 518000)

1 概 述

長江中下游防洪體系的重要構(gòu)成之一是洞庭湖蓄滯洪區(qū)，其對分流城陵磯區(qū)域超量洪峰，保障武漢市防洪安全和荊江大堤穩(wěn)定具有極其重要的意義。三峽工程建成后，城陵磯附近區(qū)域超額洪量有所減少，但分洪總量仍然很大，重要蓄滯洪區(qū)將長期存在并發(fā)揮防洪效益。為緩解湖南省四水尾閭和松澧地區(qū)的防洪壓力，確保四水尾閭重要城市和重點堤垸的防洪安全，選擇圍堤湖、澧南、西官垸及民主、城西垸進行安全試點工程建設(shè)，其中圍堤湖、澧南、西官垸以建設(shè)和完善垸內(nèi)生產(chǎn)轉(zhuǎn)移道路、橋梁等轉(zhuǎn)移設(shè)施為主，以確保分蓄洪命令下達前，垸內(nèi)的生產(chǎn)人員能及時安全轉(zhuǎn)移；民主、城西垸則以安全區(qū)和安全臺建設(shè)為重點，以滿足分蓄洪時沙頭安全區(qū)內(nèi)居民的基本生活物資和防汛搶險物資運輸需要[1]。

工程主要建設(shè)內(nèi)容包括安全區(qū)、安全臺、生產(chǎn)轉(zhuǎn)移道路、橋梁、機電設(shè)施防護等，其中安全區(qū)新建堤防和護坡各9.27km，填塘固基24處、共17598m2，新建穿堤涵閘6座，修建堤頂混凝土道路11.29km；新建安全臺4處、面積61.1萬m2；修建生產(chǎn)轉(zhuǎn)移道路20條、總長63.54km；重建配套橋梁23座；建設(shè)沙頭資江大橋安全區(qū)內(nèi)的引橋、接線、匝道及懸梯；3處泵站設(shè)施防護等。項目建設(shè)將不可避免地擾動地表，并占用耕地、破壞植被。為有效防治施工中的水土流失，亟需開展針對性的水土保持措施布設(shè)研究。

2 水土流失防治目標

該項目水土流失防治標準執(zhí)行《生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失防治標準》(GB/T50434-2018)，對應(yīng)的防治目標為：水土流失總治理度95%；土壤流失控制比0.8；擾動土地整治率95%；林草覆蓋率25%；林草植被恢復(fù)率97%；攔渣率95%?？紤]到項目區(qū)多年平均降雨量多高于800mm，將水土流失總治理度、林草覆蓋率以及林草植被恢復(fù)率三項目標值的絕對值均提高2%；考慮到工程區(qū)水土保持受到輕度侵蝕，將土壤流失控制比目標值由0.8提高至1.0(各項防治目標值具體見表1)。

表1 項目水土流失防治目標值統(tǒng)計表

3 防治責任范圍及防治分區(qū)

3.1 防治責任范圍

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，以施工組織設(shè)計、工程布置、場地區(qū)的自然地形條件為基礎(chǔ)，結(jié)合工程建設(shè)和運行過程中可能造成水土流失的影響區(qū)域，以項目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)的各自面積作為該工程的水土保持防治責任范圍。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查和科學(xué)界定、核實，該工程項目建設(shè)區(qū)總面積為658.46hm2，直接影響區(qū)總面積為59.95hm2，水土保持防治責任范圍總計718.41hm2。

3.2 防治分區(qū)

工程水土流失防治分區(qū)以場地區(qū)主體工程布局、地貌地形條件和水土流失特征為基礎(chǔ)，并結(jié)合資料收集與數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場實地走訪調(diào)查等方法來進行劃分。項目水土流失防治分區(qū)分為主體工程區(qū)、取土場、棄渣場區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、施工道路區(qū)、臨時堆土區(qū)和道路改建區(qū)共7個分區(qū)，主體工程區(qū)按建設(shè)內(nèi)容又劃分為安全區(qū)、安全臺、轉(zhuǎn)移道路和月圍等4個防治亞區(qū)。

4 水保措施布設(shè)

4.1 措施總體布局

水土流失防治應(yīng)根據(jù)項目區(qū)地形、地質(zhì)、土壤條件及水土流失狀況，結(jié)合工程施工特點、施工布置、項目區(qū)近遠期發(fā)展規(guī)劃以及防治目標和所產(chǎn)生的水土流失影響，科學(xué)確定水土保持方案及措施[2]?？傮w而言，應(yīng)遵循工程措施為主，植物措施為輔；永臨結(jié)合、防治并舉；全面防治、重點突出；資源保護，恢復(fù)為主的治理原則，通過系統(tǒng)、全面設(shè)計，以期形成完善和富有成效的水土保持防治體系[3]。在防治過程中，優(yōu)先實施工程措施，以其時效性和控制性來削弱水土流失；在此基礎(chǔ)上，進一步開展植物措施來涵水保土，并結(jié)合土地整治來充分遏止工程區(qū)域流失水土，從而全面防治水土流失[4]。根據(jù)該工程防治分區(qū)情況，將主體工程區(qū)和取土場確定為該項目的水土流失重點防治區(qū)，并采取綜合措施來實現(xiàn)水土流失由被動控制到綜合開發(fā)治理的轉(zhuǎn)變。

4.2 分區(qū)防治措施布設(shè)

4.2.1 主體工程區(qū)

主體工程區(qū)按建設(shè)內(nèi)容劃分為安全區(qū)、安全臺、轉(zhuǎn)移道路和月圍等4個防治亞區(qū)，是該項目水土流失重點防治區(qū)之一。

1)安全區(qū)：施工過程中擬在堤防填筑前，沿新建堤防坡腳外側(cè)設(shè)置袋裝土進行攔擋，防止松散土方進入河道，并沿袋裝土外側(cè)設(shè)土質(zhì)排水溝。及時對堤段坡面采取工程護坡或植物護坡措施，并對堤頂?shù)缆穬蓚?cè)范圍鋪設(shè)草皮。穿堤建筑物回填土臨時堆放在堤防坡腳護堤地，并采取攔擋、覆蓋措施；施工完成后為了防止堤防坡面降雨沖刷坡腳，在大堤內(nèi)側(cè)坡腳栽植2m寬的灌木帶。為了排除上堤坡道工程區(qū)的徑流、洪水，在上堤坡道內(nèi)側(cè)布設(shè)排水溝。上堤坡道外側(cè)布設(shè)1排灌木帶。填塘固基施工區(qū)已建成塘埂，可以用作攔擋措施，填塘固基完畢后，對堤內(nèi)填筑面采取復(fù)耕措施。對穿堤建筑物周邊空隙地種植水保草地，進行美化綠化。安全區(qū)護堤地范圍內(nèi)栽植水杉，株距為2m。

2)安全臺：施工過程中民主垸安全臺采取土方直接填筑，在填筑土方施工活動前，沿安全臺坡腳外側(cè)設(shè)置袋裝土進行攔擋，防止松散土方進入河道，并沿袋裝土外側(cè)設(shè)土質(zhì)排水溝。城西垸相鄰安全平臺的土方填筑采用挖泥船吹填，臺周邊進行圍堰吹填，并布設(shè)多處退水口于圍堰填筑區(qū)內(nèi)，退水口與排水溝渠連接，同時采用黏土麻袋和彩條布進行保護；施工完成后在安全臺坡腳和臺面縱橫布設(shè)永久排水溝。為有效防止安全臺面土壤侵蝕，對吹填的安全臺表層覆土，再撒草籽固土，增加植被覆蓋，安全臺面草種可選擇經(jīng)濟、耐壓、耐旱的狗牙根草種。在安全臺規(guī)劃道路兩旁各種植一行行道樹，樹種為水杉，株距3m。及時對安全臺坡面采取工程護坡或植物護坡措施。為了防止安全臺坡面降雨徑流沖刷坡腳，在安全臺坡腳栽植2m寬的灌木帶。

3)轉(zhuǎn)移道路：在轉(zhuǎn)移道路兩邊布設(shè)臨時排水土溝，采用梯形斷面，其底寬30cm，深40cm，邊坡 1:1。工程完工后，對路基形成的邊坡和路肩空閑地植草皮防護，道路兩旁各種植一行水杉。民主垸新建1座防汛轉(zhuǎn)移對外交通配套橋梁(益陽市資陽區(qū)沙頭大橋)。該大橋跨越資江，總長度為2591.08m，其中橋長1617.6m(主橋710m、引橋長907.6m)，接線長760.18m,資陽岸匝道長213.3m。為防治橋梁建設(shè)中的水土流失，在引橋路基兩邊進行綠化，種植喬木120株、灌木760株，并對橋梁工程的取土場和棄土場進行防護。

4)月圍：在月圍堤防填筑施工活動前，沿堤防回填坡腳外側(cè)設(shè)置袋裝土進行攔擋，防止松散土方進入附近渠道，并沿袋裝土外側(cè)設(shè)土質(zhì)排水溝。工程完工后，及時對堤段坡面采取草皮護坡。

4.2.2 取土場

取土場是該工程水土流失重點防治區(qū)之一。取土場位于垸外洲灘以及垸內(nèi)崗地，共18處，占地總面積444.06hm2，取土總量1046.36萬m3。其中洲灘取土場15處，占地總面積417.42hm2,取土總量882.06萬m3；垸內(nèi)崗地取土場3處，占地總面積26.64hm2, 取土總量164.3萬m3。對不同類型取土場，采取不同的水土保持措施：①洲灘取土場(I類)：開采前分區(qū)剝離表土，將表土臨時堆放在取土場一角。對表土采取袋裝土臨時擋渣坎攔擋，擋渣坎頂寬0.75m，高0.75m，邊坡1∶0.5，底寬1.5m；開采過程中分區(qū)開挖，分區(qū)進行土地平整、覆土以及植被恢復(fù)。表土回填完工后，拆除袋裝土臨時擋渣坎，拆除料用作取土場種植土；開采完工后在開采表面回填表土，營造水保林草地，樹種選擇意楊，株行距均為2m。草種選用狗牙根草，采用人工撒播方式，播種量為80kg/hm2。②崗地取土場(II類)：開采前在開采面上側(cè)修建截水溝(如圖1)，出口設(shè)沉沙池，攔截坡面徑流，防止降雨徑流沖刷開采面。分區(qū)剝離表土，并對表土采取臨時攔擋；開采過程中由于崗地取土場原占地類型主要為疏林地，開采表面規(guī)劃種植水保林；開采完工后在開采坡面平臺和坡腳設(shè)置排水溝，水流匯入崗地坡腳原排水溝，并在開采面回填表土，對原占用耕地的取土場采取復(fù)耕措施，對占用非耕地的種植水保林草地。

圖1 截水溝典型設(shè)計斷面

4.2.3 棄渣場

棄渣場位于堤防內(nèi)側(cè)10m范圍內(nèi)的護堤地，共9處，占地總面積10.43hm2，堆土總量約30萬m3。棄渣前，完善棄渣場周圍排水和沉沙系統(tǒng)，并在棄渣場周邊新建袋裝土擋渣坎，防止降雨徑流攜帶泥沙進入附近農(nóng)田，同時在袋裝土外側(cè)和渣面布設(shè)臨時排水溝，在排水溝出口處布設(shè)沉沙池，經(jīng)沉沙后再排入堤防附近原有排水溝渠。堆渣過程中按“先攔后棄”原則嚴格控制堆渣程序，堆渣的設(shè)計坡比參照同類工程棄渣場實踐經(jīng)驗采用1：2.5。棄渣完成后，對棄渣場外坡面采用撒播種草和植灌木帶防護，棄渣面種植護堤林，林間撒播種草。

4.2.4 施工生產(chǎn)生活區(qū)

工程施工生產(chǎn)生活區(qū)布設(shè)的施工臨建設(shè)施主要為瀝青混凝土拌和場、橋梁上部結(jié)構(gòu)的預(yù)制場以及倉庫等，占地總面積2.07hm2。水土保持措施分施工前和工程完工后共2個時段進行防護：(1)施工前，在開挖場區(qū)內(nèi)修建臨時排水土溝，排水溝總長度1780m；(2)工程完工后，臨建設(shè)施全部拆除，對施工跡地進行清理、平整土地，并對原占用耕地的施工生產(chǎn)生活區(qū)采取復(fù)耕措施。

4.2.5 施工道路區(qū)

工程施工道路總長23.2km，其中新修施工道路長10.7km，整修、改建道路12.5km，占地總面積9.04hm2,均為泥結(jié)石路面。施工前，在路基兩側(cè)布置臨時排水溝。工程完工后，對新修施工道路，拆除泥結(jié)石路面，平整土地，恢復(fù)水保林草地。對永臨結(jié)合的整修改建施工道路，保留路基，并對路基兩邊進行綠化。

4.2.6 臨時堆土區(qū)和道路改建區(qū)

城西垸蔡家崗安全區(qū)(位于白馬鎮(zhèn)部分)新建堤防缺乏土料，需要設(shè)置臨時堆土區(qū)用于吹填土料臨時存放，土料臨時堆放2年經(jīng)排水固結(jié)后再用作堤防填筑，臨時堆土區(qū)占地面積16.58hm2。堆放過程中，在堆土區(qū)平臺布設(shè)臨時排水溝2930m，因堆放長達2年，臺面還需播撒草籽防護。

該工程改建簡易公路1.01km、機耕道2.89km。為防治道路改建施工過程中可能造成的水土流失，水土保持應(yīng)遵循以下要求：①避開不良地質(zhì)段施工；②避免在雨季施工，選擇在每年的秋末、早春和冬季進行；③合理調(diào)配土石方，做到挖填平衡，不隨意棄渣；④道路整平后應(yīng)盡早對裸露地表實施林草植被恢復(fù)措施，縮短地表的裸露時間。具體水土保持措施為：道路路基形成后，在路基兩側(cè)新建排水設(shè)施，并在坡面撒播種草，路肩種植一排灌木，路基兩旁植行道樹。

4.3 水保措施效益分析

該工程水土保持工程總投資2801.65 萬元，水土保持方案實施后，項目各項防治指標均達到了方案提出的目標值(詳見表2)。該項目水保方案的實施可減輕水土流失破壞土地，削弱泥沙對河流、溝渠的淤積和對相關(guān)工程設(shè)施的損壞，保證土地資源的流轉(zhuǎn)利用和可持續(xù)發(fā)展，改善周邊群眾生產(chǎn)、生活條件，從而使人與自然的發(fā)展步入良性循環(huán)?？傮w而言，該項目水保措施的實施具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

表2 防治目標達標情況表

5 結(jié) 論

洞庭湖圍堤湖等五垸蓄滯洪區(qū)安全試點工程是流域防洪體系的重要組成部分,符合上位規(guī)劃要求。工程的建設(shè)會對項目周邊區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生一定的不利影響，從而引起水土流失新增，但其影響可通過科學(xué)合理的水保措施予以緩解和逐步消除。通過加強重點分區(qū)的預(yù)防和實施治理措施，可將水土流失控制與合理利用水土資源、保護和恢復(fù)土地生產(chǎn)力有機結(jié)合起來，從而避免“邊施工邊破壞”的現(xiàn)象發(fā)生。因此，從水土保持角度分析，該工程建設(shè)中不存在水土保持的制約性因素,項目建設(shè)整體是可行的。