水電工程土石方綜合利用和棄渣場選址及防護建議

顧洪賓，崔磊，薛聯(lián)芳，宋曉彥

［關鍵詞］ 水電工程；土石方；棄渣場；選址；防護；水土保持

［摘要］ 為實現(xiàn)“雙碳”目標，我國水電工程建設迎來快速發(fā)展階段，國家陸續(xù)出臺了法規(guī)政策和技術標準對水電工程棄渣管理提出了更高要求。當前水電工程棄渣處置面臨土石方綜合利用有限、項目間統(tǒng)籌調配難度高等問題，棄渣場選址受到高山峽谷地形限制和河道管理范圍、生態(tài)保護紅線等約束，選址困難。在分析水電工程棄渣處置現(xiàn)狀的基礎上，提出相關建議：優(yōu)化工程設計，減少水電工程開挖量；提高土石方綜合利用率，減少棄渣量；新建庫區(qū)棄渣場選址納入審批許可范圍，做好棄渣場穩(wěn)定性論證；完善棄渣防護措施，加強水土保持監(jiān)測；實行棄渣場分類管理等。

［中圖分類號］ S157［文獻標識碼］ C［文章編號］ 1000－0941（2023）06－0042－04

1背景

1.1水電工程發(fā)展趨勢

圍繞“力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和”的戰(zhàn)略目標，我國持續(xù)加快建設新型電力系統(tǒng)。水電是能源轉型發(fā)展的基石，新形勢下水電功能定位將從以電量為主逐步轉變?yōu)殡娏亢腿萘恐尾⒅亍Ｒ砸呀?、在建和?guī)劃的大型水電基地為支撐，加大常規(guī)水電、抽水蓄能開發(fā)力度，借助水電的調節(jié)能力及電力輸送通道，統(tǒng)籌推進可再生能源一體化綜合開發(fā)基地建設，是構建清潔低碳、安全高效的能源體系，實現(xiàn)“雙碳”目標的必然路徑。

2021年，國務院印發(fā)了《2030年前碳達峰行動方案》，明確推動金沙江上游、瀾滄江上游、雅礱江中游、黃河上游等已納入規(guī)劃、符合生態(tài)保護要求的水電項目開工建設，推進雅魯藏布江下游水電開發(fā)，“十四五”和“十五五”期間將新增水電裝機容量4 000萬kW左右，到2030年常規(guī)水電裝機容量達到4.2億kW，到2060年常規(guī)水電裝機容量達到5.0億kW。此外，2021年國家能源局發(fā)布的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》提出，未來15～20 a我國抽水蓄能將正式進入高質量發(fā)展的新階段，預計2035年前后，我國抽水蓄能裝機容量有望達到3.0億kW。“十四五”期間，預計核準開工的大中型常規(guī)水電和抽水蓄能電站將超過200座，水電工程建設迎來快速發(fā)展階段。

1.2生態(tài)文明建設對水土保持提出更高目標

水土保持作為生態(tài)環(huán)境保護的重要內容，承擔著維護生態(tài)系統(tǒng)基礎功能的作用，在國家生態(tài)文明建設中有著重要地位?！吨腥A人民共和國長江保護法》《中華人民共和國黃河保護法》等相關法律對做好重點流域水土流失防治、嚴格建設項目管理、實施水土保持工程建設、增強水土保持生態(tài)功能等提出了高標準要求。我國規(guī)劃建設的水電工程大多分布在生態(tài)環(huán)境敏感的長江、黃河流域及青藏高原地區(qū)，水電開發(fā)必須堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的原則，在迎來加速開發(fā)建設新階段的同時，嚴格執(zhí)行相關水土保持法規(guī)與技術標準要求，其水土保持工作需要不斷適應新的生態(tài)保護要求。

1.3水電工程棄渣管理要求不斷提高

水電工程單體規(guī)模大，施工中開挖產(chǎn)生的土石方量也較大，如何解決棄渣問題是水電工程水土保持工作的關鍵，棄渣處置方式和棄渣場選址與設計是水土保持工作的重點和難點。國家陸續(xù)出臺法律法規(guī)、標準規(guī)范等，不斷提高棄渣管理要求，鼓勵加大土石方綜合利用，減少棄渣量，要求采取完善的棄渣場防治措施，也對棄渣場的選址提出了嚴格的要求。2011年修訂的《中華人民共和國水土保持法》規(guī)定，生產(chǎn)建設活動中排棄的砂、石、土、矸石、尾礦、廢渣等應當綜合利用；不能綜合利用、確需廢棄的，應當堆放在水土保持方案確定的專門存放地，并采取措施保證不產(chǎn)生新的危害。《水土保持工程設計規(guī)范》（GB 51018—2014）提出，不得在河道管理范圍內設置棄渣場，確需設置的應符合河道管理和防洪行洪的要求；嚴禁在對重要基礎設施、人民群眾生命財產(chǎn)安全及行洪安全有重大影響的區(qū)域布設棄渣場。2018年修訂的《中華人民共和國河道管理條例》規(guī)定，禁止在河道管理范圍內棄置礦渣、石渣、煤灰、泥土、垃圾等?！渡a(chǎn)建設項目水土保持技術標準》（GB 50433—2018）提出，棄渣場選址應符合河流防洪規(guī)劃和治導線的規(guī)定，不得在河道、湖泊和建成水庫管理范圍內設置棄渣場；嚴禁在對公共設施、基礎設施、工業(yè)企業(yè)、居民點等有重大影響的區(qū)域設置棄土（石、渣、灰、矸石、尾礦）場。2020年水利部辦公廳印發(fā)的《關于進一步加強河湖管理范圍內建設項目管理的通知》（辦河湖〔2020〕177號）進一步規(guī)范了涉河建設項目許可，禁止在河湖管理范圍內建設妨礙行洪的建（構）筑物，傾倒、棄置渣土。

2棄渣處置現(xiàn)狀

2.1建設項目棄渣處置現(xiàn)狀

依據(jù)中國水土流失與生態(tài)安全綜合科學考察總結報告，“十五”至“十三五”期間生產(chǎn)建設項目數(shù)量呈顯著增長趨勢，“十三五”期間棄渣量已達106億t，依據(jù)項目分類統(tǒng)計，棄渣量較多的分別為公路工程、露天采礦工程、水利水電工程。露天采礦工程棄渣量可達數(shù)億立方米，棄渣通常在采坑內倒運回填，基本可在礦界范圍內進行處置。公路工程和水利水電工程棄渣量通常在數(shù)百萬到數(shù)千萬立方米，其中公路工程為線性工程，跨度大，可采取分散堆渣的方式，單個渣場容量較小， 顧洪賓等：水電工程土石方綜合利用和棄渣場選址及防護建議可選擇的棄渣場地較多，容易避開河道管理范圍；少部分棄渣場可能涉及公共設施、基礎設施、居民點等區(qū)域，搬遷工作量普遍較小，可將受影響的區(qū)域納入主體工程拆遷范圍，總體來說公路工程棄渣處置相對容易。而水利水電工程通常位于高山峽谷區(qū)，棄渣場通常設置在工程區(qū)域溝谷和庫區(qū)內，棄渣處置難度較高。其他行業(yè)項目通常棄渣量較小，棄渣場選址也相對簡單，經(jīng)常選取公用棄渣場或自建小型棄渣場進行棄渣處置。

2.2水電工程棄渣處置現(xiàn)狀

水電工程大多處于高山峽谷地區(qū)，受地形地質條件限制，不良地質、邊坡處理工程量大，廠房、導流洞等多為地下工程，開挖土石方量巨大。水電工程棄渣處置方式主要包括土石方綜合利用、項目間統(tǒng)籌調配利用、布設棄渣場進行處置等。

2.2.1土石方綜合利用

水電工程設計與施工中應充分貫徹土石方資源化利用的理念，爭取實現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟效益的最大化。高山峽谷區(qū)水電工程的廠房、隧洞等地下工程較多，地下開挖的石方可作為砂石骨料、砌體等建筑材料，其他滿足級配條件的開挖土石方可作為壩體、圍堰、施工場地的填筑材料。地面工程處進行表土剝離后，可對部分土方進行改良，用于加大覆土厚度、提升覆土質量，為植被恢復和復耕提供保障。然而在實際工作中，受用料中轉場地布設困難、施工時序難以銜接等因素制約，土石方綜合利用量有限，綜合利用率有待提高，土石方與渣料的綜合利用也成為水電工程技術發(fā)展的重要方向。

2.2.2項目間統(tǒng)籌調配利用

通過充分調研周邊工程的需求，可將水電工程的棄渣運送到項目周邊其他項目區(qū)進行綜合利用，質量較好的骨料可運送至建筑材料加工企業(yè)作為原材料。然而，水電工程通常位于距離城鎮(zhèn)較遠的高山峽谷區(qū)，附近企業(yè)較少，有需求的企業(yè)通常距離較遠，運輸成本高，且周邊區(qū)域的建設項目因同樣位于山區(qū)環(huán)境中，故自身土石方開挖量多、回填及利用量少，項目間統(tǒng)籌調配利用在實際工作中難度較高。

2.2.3布設棄渣場進行處置

水電工程的棄渣場地選擇較少，通常在工程區(qū)域溝谷和庫區(qū)內布設棄渣場集中堆存棄渣。然而，現(xiàn)階段水電開發(fā)河段和兩岸溝谷大多已納入河道管理范圍，相關政策文件明確禁止在河道管理范圍內棄渣，水電工程棄渣場面臨選址難的困境。除工程區(qū)域溝谷和庫區(qū)內設置的棄渣場外，河道兩岸的臺地和坡地也是堆存棄渣的主要區(qū)域，由于臺地和坡地面積較小，因此棄渣場地難以滿足需要，棄渣攔擋防護工程量也較大。同時，臺地和坡地通常分布有居民點和基本農(nóng)田，搬遷需要征求當?shù)鼐用褚庖?，也存在涉及耕地紅線問題，實施過程中困難重重。

3水電工程土石方綜合利用建議

3.1優(yōu)化工程方案，減少開挖量

工程開挖量對棄渣量有直接影響。在前期設計階段，受限于勘察設計深度，對土石方開挖量的估算比較粗略。通過深化設計和優(yōu)化工程方案，施工中采用土石方開挖量較少的施工布置，如在施工場地和施工道路采用半挖半填的方式；主體設計中采用新工藝、新材料，如選用膠帶機等方式運輸有用料、采用開挖量較小的壩址和壩型、采用新的防滲材料以避免使用防滲土料等；加大可研階段的水土保持研究投入，在工程前期做好水土保持方案精細化設計，提高土石方量估算的精確度等方式，減少開挖量。

3.2提高土石方綜合利用率，減少棄渣量

水電工程土石方綜合利用不充分是棄渣量較大的原因之一。開挖過程中隧道及地下工程的開挖料風化程度低、比重大，可作為砂石骨料、壩體填筑等建筑材料；施工場地可盡量利用開挖料進行場地回填形成平臺；施工結束后，可利用開挖料對臨時交通隧道進行回填和封堵，提高土石方的綜合利用率。

3.3拓寬土石方綜合利用途徑

一方面要加強對周邊在建、擬建項目及砂石料場的調查，將多余土石方調配至周邊其他項目進行綜合利用，或運送至砂石料場作為加工原材料；另一方面土石方處理后可作為墻體、制磚材料等，也可將經(jīng)過篩分的土方通過土壤改良后用于人工造地。此外，棄渣可用于假山、公園等微地形的構造砌筑，形成與當?shù)丨h(huán)境相適應的特色景觀。

4水電工程棄渣場選址建議

4.1選址應最大程度減輕對生態(tài)環(huán)境的影響

國家相關法律法規(guī)、規(guī)范標準明確要求棄渣場不得設置在江河、湖泊、建成水庫及河道管理范圍內，嚴禁在對公共設施、基礎設施、工業(yè)企業(yè)、居民點等有重大影響的區(qū)域布設棄渣場，不宜設置在滑坡、崩塌、泥石流易發(fā)區(qū)域，其核心是確保棄渣場的安全性。在生態(tài)文明建設的新形勢下，水電工程棄渣場選址既要確保安全，又不能破壞原有的生態(tài)功能，不得逾越或破壞生態(tài)保護紅線，應避開自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、水源保護區(qū)的保護范圍，同時優(yōu)先選用占用耕地少和搬遷工程量小的場地。在不具備布設大型棄渣場集中堆放棄渣的條件時，可考慮在河道支溝、兩岸臺地、坡地等區(qū)域布設小型、分散的棄渣場，以滿足棄渣堆存需要，減輕對生態(tài)環(huán)境的影響。

4.2新建庫區(qū)棄渣場選址納入審批許可范圍

目前水土保持相關規(guī)范對于主體工程庫區(qū)內棄渣場未做限制性規(guī)定，鑒于水電工程可供選擇的具備相應容量的棄渣場地極為有限，建議在庫區(qū)尤其是死水位以下具備相應堆渣空間的區(qū)域設置棄渣場；對于擬建水電工程庫內棄渣涉及河道管理范圍的情況，經(jīng)充分論證對建設期行洪等無影響的，可將擬建庫區(qū)棄渣場選址納入審批許可范圍。此外，庫區(qū)棄渣場需采取相應的工程和臨時水土流失防治措施，如渣頂采取壓蓋措施、渣坡采取干砌石邊坡防護措施等。

4.3做好棄渣場選址的穩(wěn)定性論證

針對水電工程棄渣場選址涉及的地質條件、敏感因素等問題，依據(jù)相關規(guī)范標準在前期工作中開展棄渣場選址、棄渣場防護措施等專題論證、專題設計和報告編制工作，充分論證棄渣場的穩(wěn)定性，判別棄渣場失穩(wěn)對下游敏感目標的影響，作出棄渣場選址評價結果，并邀請第三方技術服務機構提供技術咨詢和專題報告評審工作，為工程建設提供支撐。

5水電工程棄渣場防護建議

5.1健全標準規(guī)范體系，深化相關專題設計

在水電行業(yè)標準體系的基礎上，結合當前棄渣場選址及棄渣處置工作面臨的一些問題，統(tǒng)籌規(guī)劃相關標準的立項和編制，健全水電行業(yè)標準規(guī)范體系。前期設計中要做好棄渣場選址及防護、表土剝離保護和利用、水土保持專項等專題設計工作，為水土保持技術評審提供材料支撐，也為后續(xù)工程建設中落實水土保持工作提供指導。

5.2完善棄渣防護措施，加強水土保持監(jiān)測

棄渣場水土流失防治應從空間和時間上進行系統(tǒng)治理和綜合防護，針對棄渣場空間布局和施工時序具體布設不同類型的防護措施，充分考慮與周邊景觀的協(xié)調性；針對水電工程棄渣具有土壤顆粒松散、堆置坡度較大、變動頻繁、易發(fā)生水土流失等特點，制定科學、合理、全面的水土保持措施和監(jiān)測體系，建立水土保持監(jiān)測管理制度，做好棄渣場水土保持監(jiān)測工作，同時結合智慧水土保持建設要求，提升監(jiān)測智能化、信息化水平。

5.3提升管理能力，實行棄渣場分類管理

在全面貫徹落實生態(tài)文明建設、推進水電行業(yè)綠色發(fā)展的要求下，依據(jù)水電項目特點編制水土保持管理辦法，嚴格篩選參建單位并加強施工管理，尤其是加強施工期棄渣場水土流失防護工作檢查，研究洪水監(jiān)測及預警機制并提出相應的應對方案，編制并參照執(zhí)行棄渣場失穩(wěn)應急預案等。水電工程棄渣場通常屬臨時占地，在工程水土保持設施驗收后棄渣場一般移交地方水土保持管理部門。由于地方水土保持管理部門不掌握棄渣場設計、施工過程和堆渣來源等詳細情況，建議基于渣場級別、上下游情況、地質條件等對棄渣場進行分類管理，對于渣場級別低、上游集水面積小、地質條件簡單的棄渣場可移交地方水土保持管理部門，對于渣場級別高、上游集水面積大、地質條件復雜的棄渣場仍由原建設單位負責管理。

［作者簡介］ 顧洪賓（1967—），男，江蘇射陽人，教授級高級工程師，博士，主要從事水電工程水土保持工作。

［收稿日期］ 2023-01-18

（責任編輯李佳星）