興隆水利樞紐工程水土保持措施應(yīng)用效果分析

張曉敏

（湖北省漢江興隆水利樞紐管理局，湖北武漢 430000）

0 引言

水利樞紐建設(shè)，如開挖、取土、棄渣，會(huì)不可避免地破壞、擾動(dòng)原地表植被，在大風(fēng)、降雨的作用下，極易造成水土流失[1]，也就是說，水利樞紐建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)厮h(huán)境、生態(tài)環(huán)境、土壤環(huán)境等會(huì)造成諸多不利影響[2]。因此，為控制施工擾動(dòng)產(chǎn)生的水土流失，必須采取相應(yīng)的水土保持工程措施及臨時(shí)措施[3]。本文對(duì)興隆水利樞紐建設(shè)規(guī)模和區(qū)域生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行了有益的探討。該項(xiàng)目在建設(shè)前期就編制了水土保持方案，在建設(shè)中及時(shí)開展了水土保持監(jiān)理，即開展了全建設(shè)周期的監(jiān)測與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。建成后的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，與主體工程同步實(shí)施的各項(xiàng)水土流失防治措施效果顯著。本文總結(jié)了該項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

漢江發(fā)源于陜西秦嶺南麓，流經(jīng)陜西省寧強(qiáng)縣、勉縣和安康市，以及湖北省丹江口市、襄陽市、天門市、潛江市等地，于武漢市漢口龍王廟匯入長江，全長1577 km。

興隆水利樞紐工程是南水北調(diào)中線一期工程漢江中下游四項(xiàng)治理工程的重要組成部分[4]，上距丹江口378.3 km，下距河口273.7 km，是漢江渠化梯級(jí)中的最后一個(gè)梯級(jí)。工程建筑由泄水閘、電站廠房、船閘、魚道、兩岸灘地過流段及其上空的連接交通橋組成，為I等工程。樞紐的建設(shè)既可有效增加中線工程可調(diào)水量，減輕調(diào)水對(duì)興隆河段用水的影響，又可促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，發(fā)揮資源優(yōu)化配置的作用。同時(shí)，可以利用樞紐上下游最大水頭增加發(fā)電功能，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供清潔能源。

本項(xiàng)目水土流失防治區(qū)主要有主體工程防治區(qū)，棄渣場防治區(qū)，料場防治區(qū)（含土料場、石料場），施工道路防治區(qū)，施工輔助設(shè)施防治區(qū)，浸沒治理防治區(qū)等。

2 工程區(qū)域環(huán)境

工程區(qū)處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)之次級(jí)構(gòu)造單元兩湖斷坳的江漢斷陷上，第四紀(jì)以來，近場區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)以整體性沉降為主，庫壩區(qū)處于相對(duì)穩(wěn)定的地塊上。

本地氣候?yàn)闁|亞副熱帶季風(fēng)氣候，具有明顯的季節(jié)性，冬季嚴(yán)寒，夏季酷熱。區(qū)域多年平均氣溫為16℃，年平均風(fēng)速為4.3 m/s，多年平均降水量為1040 mm，歷年最大降水量為1530 mm，歷年最小降水量為659 mm，降水主要集中在4—8月。

工程區(qū)域位于江漢平原的漢江階地，土壤類型主要有水稻土、黃褐土、潮土、沼澤土。水稻土是指在長期淹水種稻條件下，產(chǎn)生的熟化和氧化與還原交替，以及物質(zhì)的淋溶、淀積，形成特有剖面特征的土壤，以潴育水稻土為主。黃褐土由黃土母質(zhì)形成，多見于江灘丘陵地區(qū)。潮土形成于漢江沉積物上，經(jīng)多年培土、耕作發(fā)育而成，多以灰潮土為主。沼澤土是由長期積水形成的。

項(xiàng)目所在地植被以草地為主，僅在堤外灘地、平臺(tái)及田間四旁有一些零星的人工林地。草地植被主要有禾本科的蜈蚣草屬、牛鞭草屬、狗牙根屬，莎草科的苔查，以及少量菊科草種，主要草種有狗牙根、假儉草、牛鞭草、短尖苔草、彎囊苔草、紅穗苔草、一年蓬、田邊菊等。灌木主要分布在石料場，以紫穗槐、荊條為主。林地植被以人工種植的水杉、意楊、樟樹為主，石料場有旱刺槐及櫟類植被。

3 水土流失問題分析

水土流失問題主要是平原工程區(qū)的土體開挖破壞面可能產(chǎn)生新的水土流失，水土進(jìn)入漢江及其支流，造成漢江下游及周邊地區(qū)河床淤積。工程開挖棄渣如處理不當(dāng)，也會(huì)造成水土流失問題。施工場地、施工道路建設(shè)和運(yùn)行期間，如果不設(shè)置臨時(shí)防護(hù)措施，將會(huì)破壞周邊植被和原始地表，增大工程區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度，造成土地肥力嚴(yán)重退化，惡化區(qū)域環(huán)境。

3.1 主體工程

主要建筑物有泄水建筑物、通航建筑物、電站廠房、魚道等。本工程共占用并擾動(dòng)地表面積1177.82 hm2，破壞了801.60 hm2的耕地及31.76 hm2的林草地，土石方開挖形成的棄渣可能直接進(jìn)入漢江及其支流，從而淤積河道及湖泊，抬高河床，造成漢江下游及周邊地區(qū)河床淤積。

3.2 棄渣場

工程產(chǎn)生的棄渣采用吹填或者運(yùn)輸?shù)姆绞綏壴诘虄?nèi)外，棄渣場的水土流失主要發(fā)生在堆渣過程中和堆渣完畢后，如果不注意防護(hù)，堆渣造成的水土流失可能使河床淤積，影響河道行洪，給漢江下游及周邊地區(qū)造成一定的危害。

3.3 料場

料場的水土流失主要形成于開挖過程中及開挖后，如果不注意防護(hù)，在降雨徑流及重力的作用下會(huì)形成水土流失，填埋周邊農(nóng)田、淤塞灌排水系，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成較大的負(fù)面影響。

3.4 施工便道

施工便道在工程施工時(shí)，如果不設(shè)置臨時(shí)防護(hù)及后期恢復(fù)措施，開挖的邊坡在降雨徑流及重力的作用下造成的水土流失將會(huì)破壞周邊植被和原始地表，同時(shí)影響項(xiàng)目區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

3.5 施工場地

如果不注意施工期的臨時(shí)防護(hù)及后期恢復(fù)措施，施工擾動(dòng)的地表將在降雨及徑流的影響下降低項(xiàng)目區(qū)植被覆蓋度，增大項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度，造成土地肥力嚴(yán)重退化以及區(qū)域環(huán)境惡化。

4 水土保持措施實(shí)施情況

興隆水利樞紐基本遵循“預(yù)防為主，全面規(guī)劃，綜合治理，因地制宜，加強(qiáng)管理，注重效益”的方針，按照預(yù)防和治理相結(jié)合的原則，根據(jù)項(xiàng)目工程水土流失防治分區(qū)，確定本項(xiàng)目水土流失防治措施體系由工程措施、植物措施和臨時(shí)措施組成。

以水土保持方案為依據(jù)，根據(jù)工程實(shí)際情況，及時(shí)落實(shí)了主體工程區(qū)、棄渣場區(qū)、料場區(qū)和施工輔助設(shè)施區(qū)的防治措施，同時(shí)增加了施工道路區(qū)和浸沒治理區(qū)防治體系的構(gòu)成（如增加防護(hù)網(wǎng)苫蓋等）。

4.1 措施類型布局

4.1.1 工程措施

根據(jù)方案設(shè)計(jì)和實(shí)際建設(shè)的需要，本項(xiàng)目分區(qū)實(shí)施了漿砌石護(hù)坡?lián)鯄?、拋石護(hù)腳護(hù)岸、模袋混凝土表土剝離及返還、排水溝、沉沙池以及土地整治復(fù)耕等措施。本項(xiàng)目從工程實(shí)際出發(fā)，在落實(shí)方案設(shè)計(jì)各區(qū)工程措施體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程實(shí)際需求變更了具體防護(hù)措施的形式，實(shí)現(xiàn)了更好的防護(hù)效果，工程措施總體布設(shè)合理。

4.1.2 植物措施

本項(xiàng)目根據(jù)方案設(shè)計(jì)和實(shí)際建設(shè)的需求，對(duì)各分區(qū)可綠化區(qū)域?qū)嵤┝酥采鷫K、植草磚種草、植灌木、植樹等植物措施。在當(dāng)前的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下，項(xiàng)目區(qū)可綠化區(qū)域基本得到了綠化，植物措施整體布局合理。

4.1.3 臨時(shí)措施

本項(xiàng)目按照方案設(shè)計(jì)和實(shí)際建設(shè)的需求，對(duì)臨時(shí)堆土、施工用料、工程裸露邊坡等采取了袋裝土攔擋、臨時(shí)排水溝、臨時(shí)沉沙池和臨時(shí)種草等防護(hù)措施，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需求增加了布置防護(hù)網(wǎng)等臨時(shí)苫蓋措施，防止了因降水和大風(fēng)造成的水土流失。臨時(shí)措施實(shí)施及時(shí)到位，布設(shè)較為合理。

整體來看，本項(xiàng)目依據(jù)水土保持方案，結(jié)合工程實(shí)際，將施工過程中的臨時(shí)措施與工程措施結(jié)合，實(shí)施時(shí)間、布設(shè)部位較為合理，基本達(dá)到了防治施工期水土流失的目的。施工后期在空閑地及具備綠化條件的區(qū)域?qū)嵤┝酥参锎胧欢ǔ潭壬细纳屏隧?xiàng)目區(qū)的生態(tài)環(huán)境。措施布設(shè)較為合理，實(shí)現(xiàn)了方案設(shè)計(jì)的水土流失防治目標(biāo)。

4.2 措施分區(qū)布局

4.2.1 主體工程區(qū)

主體工程引水渠、排水渠采用漿砌石或草皮護(hù)面，基礎(chǔ)開挖在圍堰的保護(hù)下進(jìn)行，原有建筑物拆除的棄渣集中堆放，基礎(chǔ)開挖土方集中堆放在選定的堆放場，并采取臨時(shí)防護(hù)措施。主體工程完工后，建筑物周邊地面平整，鋪設(shè)草皮。

4.2.2 料場區(qū)

本項(xiàng)目實(shí)際只開采使用了圍堰黏土料場，該料場設(shè)置在工程管理范圍內(nèi)的高漫灘上。開采之前，在臨江側(cè)設(shè)置了擋水土埂，施工結(jié)束后回填圍堰棄方，隨后撒播草籽恢復(fù)植被。

4.2.3 棄渣場區(qū)

在施工過程中，先填筑攔擋土埂，在外沿利用棄土人工填筑攔擋土埂，棄土平均堆高控制在2 m左右。沿土梗外側(cè)修建一圈排水溝，匯集坡面水流，引入附近溝道，出口處設(shè)沉沙池，堆放在堤防平臺(tái)上。將計(jì)劃占用平臺(tái)的草皮剝離，并及時(shí)將草皮鋪在土埂及棄土坡面，使棄土表面能夠得到及時(shí)防護(hù)，防止降雨時(shí)產(chǎn)生面蝕和細(xì)溝沖蝕，并在棄土表面按株行距栽植意楊。棄渣若堆放在渠道兩邊的農(nóng)田，則將棄土表面平整復(fù)耕；堆在高漫灘的棄渣，則播撒草籽恢復(fù)植被。

4.2.4施工輔助設(shè)施區(qū)

將臨時(shí)占用范圍的表土剝離，堆放在施工場地一角，坡腳用袋裝土臨時(shí)攔擋，攔擋斷面同土料場斷面，表面可播撒耐寒草籽，沿施工場地周邊開挖臨時(shí)排水溝。工程結(jié)束后，清除剩余建筑材料及被硬化的地表，清除的廢渣就近平整鄉(xiāng)村道路，清除硬化層后的臨時(shí)占地，平整、恢復(fù)其原有功能。

4.2.5 施工道路區(qū)

對(duì)新增的施工道路，在其兩邊開挖排水溝。工程完工后，清除表層的泥結(jié)石，清除的廢渣就近平整鄉(xiāng)村道路，清除后的臨時(shí)占地恢復(fù)耕種。

4.2.6 浸沒治理區(qū)

施工過程中采用袋裝土攔擋方式保護(hù)施工材料和臨時(shí)堆土。施工完畢后采用植生塊對(duì)浸沒溝進(jìn)行砌護(hù)，在路埂上撒播草籽恢復(fù)植被，棄方平整后進(jìn)行復(fù)耕。

5 實(shí)施效果分析

在本工程項(xiàng)目施工的過程中，堆土、堆渣處于動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)，隨著工程施工的進(jìn)行，水土流失程度增強(qiáng)。在施工結(jié)束后，主體工程區(qū)、料場區(qū)、棄渣場區(qū)、施工道路區(qū)、施工輔助設(shè)施區(qū)和浸沒治理區(qū)對(duì)地表的挖填擾動(dòng)全部結(jié)束，施工期的臨時(shí)堆土、石料及設(shè)備材料均已清理運(yùn)走，各類施工跡地及裸露邊坡都得到了有效的治理，排水措施、攔擋措施等基本到位，水土流失得到了有效控制，土壤侵蝕程度逐漸減小并趨于穩(wěn)定。本項(xiàng)目整個(gè)建設(shè)期內(nèi)未發(fā)生重大水土流失事故，因此本項(xiàng)目水土保持措施的實(shí)施，既有效避免了項(xiàng)目建設(shè)過程中的水土流失，保護(hù)了當(dāng)?shù)氐乃临Y源，又為改善項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境起到了積極的作用。

根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，擾動(dòng)土地整治率是指在項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)，經(jīng)過整治后可以投入使用的土地面積占擾動(dòng)土地總面積的百分比。本項(xiàng)目投入試運(yùn)行后共計(jì)占用土地面積為1084.23 hm2（不計(jì)列淹沒區(qū)面積），完成水土保持防護(hù)措施的總面積為570.19 hm2，建筑物、場地硬化、道路等占地面積為497.59 hm2，擾動(dòng)土地整治率為98.5%，達(dá)到了水土保持方案確立的防治目標(biāo)95%。

投入試運(yùn)行后，本項(xiàng)目擾動(dòng)土地面積為1084.23 hm2，建筑物、場地硬化及道路恢復(fù)等占地面積為497.59 hm2，水土流失面積為586.64 hm2。共計(jì)治理水土流失面積為570.19 hm2，其中工程措施面積為407.82 hm2，植物措施面積為162.37 hm2。水土流失總治理度為97.2%，達(dá)到了設(shè)定的目標(biāo)值95%。

本項(xiàng)目所在區(qū)域不涉及國家級(jí)或省級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，考慮到項(xiàng)目所在地區(qū)在漢江干流上等因素，容許土壤流失量為500 t/（km2·a）。根據(jù)2015年末對(duì)工程各項(xiàng)水土保持措施治理后的監(jiān)測結(jié)果分析，在本項(xiàng)目林草植被恢復(fù)期結(jié)束時(shí)，經(jīng)治理后本項(xiàng)目平均土壤流失量為398 t/（km2·a），土壤流失控制比為1.26，達(dá)到了方案設(shè)定的目標(biāo)值1.2。

攔渣率指項(xiàng)目防治責(zé)任范圍內(nèi)實(shí)際攔擋棄土棄渣量與棄土棄渣總量的比值。根據(jù)相關(guān)資料，截至本工程結(jié)束時(shí)，本工程棄渣總量為1452.43萬m3，采取各項(xiàng)防護(hù)措施后實(shí)際攔擋棄渣1441.17萬m3，攔渣率達(dá)99.2%，達(dá)到了水土保持方案確定的防治目標(biāo)95%。

根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》，林草植被恢復(fù)率為項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)植被恢復(fù)的面積與可恢復(fù)植被面積之比。本項(xiàng)目可恢復(fù)林草植被面積為163.58 hm2，實(shí)際達(dá)到規(guī)范要求的林草植被面積為162.37 hm2，林草植被恢復(fù)率達(dá)到99.3%，達(dá)到了方案設(shè)定的目標(biāo)值98%。

6 結(jié)語

本項(xiàng)目建設(shè)期間在各防治分區(qū)采取的水土保持措施總體適宜，水土保持工程布局基本合理。施工期間因工程建設(shè)活動(dòng)產(chǎn)生了新的水土流失，但通過采取各類水土保持工程措施、植物措施和臨時(shí)措施，工程建設(shè)造成的水土流失基本得到了有效的控制，并取得了較好的生態(tài)效益。總體來看，本項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)有一定的促進(jìn)作用，工程建設(shè)中的林草植被建設(shè)和土地恢復(fù)情況也比較好。工程竣工后，實(shí)施了有效的水土保持措施和生態(tài)恢復(fù)工程，并取得了較好的效果。通過融合生態(tài)環(huán)保理念與工程建設(shè)，工程施工造成的水土流失影響程度減至最小，為平原地區(qū)生態(tài)水利開發(fā)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。