基于彰武縣主體工程方案比選及水土保持分析與評(píng)價(jià)

劉昊宗

(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116021)

1 概 述

工程位于阜新市彰武縣，工程主要建設(shè)內(nèi)容為柳河(彰武縣段)的堤防加固和險(xiǎn)工治理。堤防加固段全部位于彰武縣城市范圍，兩岸加固堤防長(zhǎng)3.832km，其中左岸2.956km，右岸0.876km。新建險(xiǎn)工24處，從鬧德海水庫(kù)壩下至彰武新民界沿程均有分布。

堤防加固以彰武公路橋?yàn)榻?，公路橋以上堤防控制邊界為原背水坡堤腳，向迎水側(cè)加寬培厚，公路橋以下堤防控制邊界為原堤防迎水坡堤腳，向背水側(cè)加寬培厚。險(xiǎn)工主要在現(xiàn)狀岸坎的臨河一側(cè)設(shè)置生物護(hù)岸和丁壩等控導(dǎo)工程。

工程設(shè)置14處料場(chǎng)，其中堤防加固段設(shè)料場(chǎng)2處，險(xiǎn)工設(shè)料場(chǎng)12處。共設(shè)3處集中施工營(yíng)區(qū)，施工道路分為新建和在既有道路基礎(chǔ)上加寬2種形式，施工道路總長(zhǎng)52.1km，其中新建施工道路3.5km，利用既有道路長(zhǎng)27.5km，在堤防和險(xiǎn)工永久占地范圍內(nèi)的施工道路21.1km。工程產(chǎn)生棄渣2.61萬(wàn)m3。

2 水土流失現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)總土地面積為1421.38km2，水土流失面積已達(dá)252.34km2，其中輕度水土流失面積為210.07km2，中度水土流失面積42.27km2。土壤侵蝕的主要類型是水蝕和風(fēng)蝕。平均土壤侵蝕模數(shù)為1877t/km2.a。

彰武縣地方各級(jí)政府對(duì)水土流失治理高度重視，針對(duì)各地水土流失的成因、特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)狀況，到2019年，實(shí)行不同形式的治理，柳河已治理面積9675 hm2，其中：農(nóng)田改造334 hm2，水土保持林5337 hm2，經(jīng)濟(jì)林1130 hm2，種草637 hm2，生態(tài)修復(fù)1350 hm2，牧場(chǎng)改良887 hm2，谷坊50座，作業(yè)路54km。

3 主體工程水土保持分析與評(píng)價(jià)

3.1 主體工程方案比選分析與評(píng)價(jià)

工程選址、選線符合水土保持約束性規(guī)定，然而，水土流失國(guó)家重點(diǎn)治理區(qū)域也存在一定的制約因素，提高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),優(yōu)化施工工藝，表面擾動(dòng)和植被破壞的范圍減少,水土流失是有效地控制[1]。

3.1.1 堤防加固型式比選

主體設(shè)計(jì)對(duì)堤防加固提出了3個(gè)方案的比選，方案一，均質(zhì)土堤加固方案：在堤防外包1m厚粉質(zhì)黏土；方案二，漿砌石擋墻加固方案：臨水側(cè)設(shè)置漿砌石擋墻；方案三，混凝土擋墻加固方案：臨水側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土擋墻。

方案一，優(yōu)點(diǎn)是筑堤所用主要土料粉細(xì)砂及粉土來(lái)源廣泛(以柳河河灘地料場(chǎng)為主)，投資較少；缺點(diǎn)是占地大，毀壞現(xiàn)有林地最多，運(yùn)行壽命最短。

方案二和方案三，優(yōu)點(diǎn)是占地較小，毀林量小，運(yùn)行壽命較長(zhǎng)。缺點(diǎn)是塊石和混凝土均需外購(gòu)，施工難度較大，投資較大。

從水土保持角度分析，方案一擾動(dòng)地表面積、破壞植被面積及土石方量要大于方案二和方案三；方案二和方案三上述影響基本相同，但方案二較方案三投資低，因此，選擇方案二。

3.1.2 堤防加固護(hù)坡型式比選

主體設(shè)計(jì)對(duì)堤防加固護(hù)坡型式提出了3種護(hù)坡方式，方案一，生態(tài)連鎖磚護(hù)坡；方案二，生態(tài)混凝土護(hù)坡；方案三，坡改平生態(tài)護(hù)坡砌塊。

方案一，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低；缺點(diǎn)是保土抗沖性能、生態(tài)效果等均一般，前期養(yǎng)護(hù)以及后期養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用均處于中等水平。

方案二，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格適中，生態(tài)效果良好；缺點(diǎn)是建設(shè)工期較長(zhǎng)，前期和后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)較高。

方案三，優(yōu)點(diǎn)是保土抗沖性能優(yōu)于生態(tài)聯(lián)鎖磚，生物性能好，養(yǎng)護(hù)時(shí)間短、費(fèi)用低；缺點(diǎn)是投資較高。

從水土保持角度分析，方案二和方案三均能達(dá)到較好的生態(tài)效果，方案二保土抗沖性最好，但與堤防土體不連通，后期養(yǎng)護(hù)除依靠降雨外，全部依靠人工灌溉，彰武地區(qū)降雨量較低，更加增大后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。方案三雖投資較大，但最大程度的利用了現(xiàn)有條件并與環(huán)境相適宜，可達(dá)到較好的保土抗沖效果和生態(tài)效果[2]。因此，同意主體工程推薦的方案三。

3.1.3 高岸坎險(xiǎn)工治理型式比選

主體設(shè)計(jì)對(duì)高岸坎險(xiǎn)工治理型式提出了3個(gè)方案。方案一，從坡腳向上削坡；方案二，從岸頂向河道內(nèi)填坡；方案三，以坡岸中間位置分界，向上削坡、向下填坡。

從水土保持的角度來(lái)看，方案一在坡道切割過(guò)程中棄土量大，需要征用棄渣場(chǎng)，向上削坡還需征用岸坡以上耕地，社會(huì)影響較大；方案二，需要填筑土方量較大，需開(kāi)辟較大的料場(chǎng)；方案三，向上削坡的土方作為向下填筑的土方，自身可最大限度的達(dá)到土石方平衡，占占用更少的林地,符合水土保持要求。故選用方案三。

3.1.4 險(xiǎn)工護(hù)坡及護(hù)腳型式比選

主體設(shè)計(jì)對(duì)險(xiǎn)工護(hù)坡及護(hù)腳型式提出了3個(gè)方案，方案一，采用網(wǎng)箱石籠即綠濱墊或固濱籠；方案二，干砌塊石下墊無(wú)紡布反濾；方案三，連鎖磚護(hù)坡，下墊無(wú)紡布反濾。

從水土保持角度分析，3個(gè)方案土石方量、擾動(dòng)面積及防護(hù)效果基本相同，無(wú)水土保持方面的限制性，故選用方案一。

3.1.5 丁壩結(jié)構(gòu)型式比選

主體設(shè)計(jì)對(duì)丁壩結(jié)構(gòu)型式提出了3個(gè)方案，方案一，拋石丁壩；方案二，土心丁壩；方案三，沉排丁壩。

從水土保持角度分析，3個(gè)方案土石方量、擾動(dòng)面積及防護(hù)效果基本相同，無(wú)水土保持方面的限制性，故選用方案三。

3.2 施工組織設(shè)計(jì)分析與評(píng)價(jià)

施工營(yíng)地分別布置在堤防1處、險(xiǎn)工2處，各施工點(diǎn)盡可能的共用施工營(yíng)地，減少了擾動(dòng)和征占地面積。

堤防施工道路均設(shè)在堤防永久占地范圍內(nèi)，險(xiǎn)工施工道路利用現(xiàn)有交通道路擴(kuò)寬33.0km，設(shè)在永久占地范圍內(nèi)的施工道路26.3km，新建施工道路4.8km，在施工布置時(shí)，最大限度的減少了新建施工道路長(zhǎng)度，減少了擾動(dòng)和征占地面積[3]。

綜上，施工組織設(shè)計(jì)本著經(jīng)濟(jì)合理、盡量減少占地等原則布置施工臨時(shí)設(shè)施，符合水土保持要求。

3.3 工程占地分析與評(píng)價(jià)

項(xiàng)目總面積206.87hm2，其中永久面積162.67hm2，臨時(shí)面積44.20hm2。工程占用未利用土地為140.88hm2，占68.10%；占用林地面積16.57hm2，占總面積的8.0%；占用耕地面積39.93hm2，占總用地面的19.30%。詳見(jiàn)表1。

表1 工程占地面積表 hm2

工程為防洪工程，不屬于國(guó)家限制和禁止供地項(xiàng)目，符合國(guó)家供地政策。用地符合《水利水電工程建設(shè)用地設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定和《堤防工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范》，用地合理[4]。

3.4 工程土石方平衡及棄渣去向分析與評(píng)價(jià)

工程開(kāi)挖20.07萬(wàn)m3，堤防回填及填筑45.83萬(wàn)m3，料場(chǎng)開(kāi)采調(diào)入量為28.37萬(wàn)m3，總棄渣量2.61萬(wàn)m3，其中堤防段拆除混凝土等棄渣1.69萬(wàn)m3，棄至堤防左右岸料場(chǎng)開(kāi)采后的料坑中；險(xiǎn)工段產(chǎn)生棄渣0.92萬(wàn)m3，全部為土方，覆于護(hù)岸石籠上，可作為綠化用土。工程土石方平衡見(jiàn)表2。

表2 工程土石方平衡表 萬(wàn)m3

堤防段清基表土用于堤防綠化用土，堤防加固開(kāi)挖的土方全部自身利用，堤防段拆除的混凝土塊、步道塊石、方磚等分別運(yùn)至左右岸料場(chǎng)內(nèi)；險(xiǎn)工段開(kāi)挖土方不能全部利用，產(chǎn)生棄土0.92萬(wàn)m3，就近平鋪在險(xiǎn)工段護(hù)岸石籠上，作為綠化用土，不外棄。料場(chǎng)開(kāi)采產(chǎn)生的剝離棄料直接回覆在料場(chǎng)內(nèi)。

從水土保持角度分析，工程土方配置合理，開(kāi)挖土方全部回填使用，既可避免棄渣占地又利于植被恢復(fù)，符合水土保持要求。

3.5 料場(chǎng)分析與評(píng)價(jià)

本工程共選取料場(chǎng)14處，其中堤防加固設(shè)料場(chǎng)2處，險(xiǎn)工設(shè)料場(chǎng)12處。料場(chǎng)全部位于河灘地，地勢(shì)較平坦，料場(chǎng)地表有薄層耕植土，平均厚度0.3m，料場(chǎng)平均開(kāi)采深度為1.0m，周邊交通條件較好，運(yùn)距較短。根據(jù)料場(chǎng)開(kāi)采方案，料場(chǎng)有用層儲(chǔ)量能夠滿足設(shè)計(jì)用量需要。場(chǎng)區(qū)覆蓋層剝離量4.66萬(wàn)m3，開(kāi)采量為28.37萬(wàn)m3。開(kāi)采結(jié)束后覆蓋層回填料場(chǎng)采坑。

從水土保持角度，本工程選定的料場(chǎng)料源豐富，合理的距離滿足工程建設(shè)的需要，同時(shí)，料場(chǎng)周邊交通條件較好，減少了因料場(chǎng)開(kāi)采而修建的大量臨時(shí)道路，減少施工擾動(dòng)引起的水土流失[5]。

料場(chǎng)地質(zhì)穩(wěn)地，便于取料。料場(chǎng)面積較大，料場(chǎng)開(kāi)采的無(wú)用層、篩余棄料堆放場(chǎng)地寬裕，料場(chǎng)通過(guò)合理的施工時(shí)序安排，減少了覆蓋層土方的臨時(shí)堆放場(chǎng)地[6]。開(kāi)采方案的選擇基本滿足水土保持的要求。

3.6 主體工程設(shè)計(jì)水土保持分析與評(píng)價(jià)

3.6.1 堤防加固

根據(jù)主體設(shè)計(jì)，堤防采用漿砌石擋土墻型式，護(hù)坡采用坡改平生態(tài)護(hù)坡砌塊，堤頂為交通路，交通路兩側(cè)路肩各有0.5m寬的綠化亮化帶，堤防迎水側(cè)設(shè)護(hù)堤林和植樹(shù)臺(tái)。

3.6.2 險(xiǎn)工

鬧德海水庫(kù)壩下險(xiǎn)工治理采用栽植灌木和撒播草籽相結(jié)合的治理方式進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)；低岸坎險(xiǎn)工治理采用土堆生態(tài)護(hù)岸加硬性防護(hù)的方式進(jìn)行治理。

上述措施具有較好水土保持功能，將主體工程生態(tài)護(hù)坡、護(hù)堤林及其它區(qū)域的綠化措施納入到本工程的水土流失防治體系中[7-10]。但主體工程未充分考慮施工過(guò)程中水土流失防治，本次將補(bǔ)充設(shè)計(jì)。

水土保持設(shè)計(jì)補(bǔ)充清基表土的臨時(shí)攔擋和苫蓋措施；料場(chǎng)回填壓實(shí)及綠化措施；施工生產(chǎn)生活區(qū)的圍擋、排水等措施。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)水土流失產(chǎn)生的因素、時(shí)段及強(qiáng)度分析，臨時(shí)堆土、棄土和施工期擾動(dòng)地表是產(chǎn)生水土流失的主要原因；從時(shí)段看，施工期間是土壤侵蝕的主要時(shí)期，從強(qiáng)度看，堤防、險(xiǎn)工土方開(kāi)挖、臨時(shí)堆土和料場(chǎng)堆料所產(chǎn)生的水土流失強(qiáng)度最大。因此險(xiǎn)工區(qū)、料場(chǎng)區(qū)、堤防加固區(qū)是新增水土流失較嚴(yán)重的區(qū)域。