滇中引水工程四華道班棄渣場規(guī)劃研究

李堅(jiān) 郭亞欣 楊剛

摘要：為減少水土流失，做好環(huán)境保護(hù)與水土保持工作，把生態(tài)文明建設(shè)和棄渣場規(guī)劃施工（同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)驗(yàn)收）緊密結(jié)合。以滇中引水工程四華道班棄渣場為例，分析了棄渣場攔擋設(shè)施、排水及植被恢復(fù)規(guī)劃，介紹了棄渣場實(shí)施過程中棄渣施工方案以及環(huán)保和水土保持方案，闡明了棄渣場棄渣規(guī)劃和防護(hù)措施配置不當(dāng)對生態(tài)環(huán)境的影響和危害。結(jié)果表明：工程的實(shí)施可有效防治水土流失，減輕生態(tài)環(huán)境的惡化，確保棄渣場安全運(yùn)行。研究結(jié)果為類似工程棄渣場的規(guī)劃實(shí)施提供參考。

關(guān)鍵詞：棄渣場； 攔擋； 盲溝； 馬道； 滇中引水工程

中圖法分類號(hào)：TV732.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.S2.013

文章編號(hào)：1006-0081（2023）S2-0046-04

0 引 言

近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，大量的水利工程陸續(xù)建設(shè)［1-4］。受地形地貌、地質(zhì)和施工等條件的限制，工程在施工過程中不可避免地產(chǎn)生棄渣，并形成棄渣場［5-8］。若棄渣規(guī)劃和防護(hù)措施配置不當(dāng)，會(huì)造成湖庫淤積、水土流失、生態(tài)環(huán)境惡化。有學(xué)者對渣場選址、穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了研究，楊建偉［9］就水庫工程棄渣場的選址進(jìn)行了分析，常志兵［10］、劉志明［11］、陳瑜［12］、彭飛［13］、黃犀［14］等對棄渣場穩(wěn)定性及其影響因素展開研究。魏孔山［15］、林田苗［16］、張良德［17］、楊建偉［18］、程輝［19］、段東亮［20］ 、欒永泉［21］等對水土保持策略進(jìn)行了探討，閆賓［22］、龍益輝［23］等對棄渣場全過程管控展開了研究。

本文以滇中引水工程四華道班棄渣場為例，結(jié)合新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)，通過分析棄渣場攔擋設(shè)施、排水及植被恢復(fù)規(guī)劃，結(jié)合棄渣場實(shí)施過程中棄渣施工方案以及水土保持方案，闡明棄渣場棄渣規(guī)劃和防護(hù)措施配置不當(dāng)對生態(tài)環(huán)境的影響和危害。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

四華道班渣場位于云南省麗江市石鼓鎮(zhèn)，石鼓鎮(zhèn)多年平均降水量753.7 mm，主要集中在5～10月，占年降水量的91.3%，多年平均蒸發(fā)量1 166 mm（E-601），多年平均日蒸發(fā)量小于4 mm的天數(shù)為267 d，有蒸發(fā)隨高程增加而減小的特點(diǎn)。據(jù)麗江氣象站1971～2000年實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)：多年平均氣溫12.7 ℃，多年平均月最高氣溫為6月的18.4 ℃，多年平均月最低氣溫為1月6.0 ℃，極端最高氣溫32.3 ℃，極端最低氣溫-10.3 ℃。多年平均風(fēng)速為1.6 m/s，最大風(fēng)速為20.3 m/s。滇中引水輸水工程線長面廣、地理位置特殊，地形影響復(fù)雜。工程先后穿越了北溫帶、中溫帶、南溫帶、北亞熱帶、中亞熱帶、南亞熱帶等6個(gè)氣候類型。由于地處低緯度、高海拔，夏秋季受太平洋北部灣和印度洋孟加拉灣兩股暖濕氣流的影響，濕度大，降水多而集中。冬春季受來自印度、巴基斯坦北部的干暖氣流控制，天氣晴朗，干燥少雨，蒸發(fā)量快；氣溫表現(xiàn)為年溫差小、日溫差大，水平分布復(fù)雜，垂直變化顯著等特點(diǎn)。

四華道班棄渣場所處的沖溝匯流面積0.247 km2，設(shè)計(jì)流量取50 a一遇的洪峰流量28.4 m3/s，校核流量取100 a一遇的洪峰流量33.3 m3/s。區(qū)內(nèi)地下水主要為孔隙水、孔隙裂隙水、基巖裂隙水等類型。地下水主要受大氣降水的補(bǔ)給，地下水總體不豐，主要以孔隙、裂隙水的形式賦存。場地區(qū)大多基巖裸露巖性為窮錯(cuò)組第1段（D2q1-1～D2q1-4）灰?guī)r類夾片巖及冉家灣組第4段（D1r4）片巖類夾灰?guī)r，沖溝部位大多被第四系沖洪積層與少量殘坡基層覆蓋，工程區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性差，地震基本烈度屬Ⅷ度區(qū)，地震危險(xiǎn)程度高，高地震烈度抗震穩(wěn)定問題較突出。

1.2 渣場概況

云南省滇中引水工程規(guī)劃棄渣場［24］共223個(gè)：其中，水源段3處、大理Ⅰ段27處、大理Ⅱ段34處、楚雄段62處、昆明段35處、玉溪段19處、紅河段43處；二級(jí)棄渣場9處，分別是四華道班、松坪子、望城坡南、箐口南、野鴨塘、九道河、篙枝壩、小魚壩、大平地；三級(jí)棄渣場54個(gè)，四級(jí)棄渣場145個(gè)，五級(jí)棄渣場15個(gè)。工程總棄渣量11 190.29萬m3。

滇中引水石鼓水源工程四華道班棄渣場是全段9個(gè)二級(jí)棄渣場之一，是全段最大棄渣場，位于泵站上游直線距離約7.0 km的沖江河左岸沖溝內(nèi)，施工用地面積15.37萬m3，最終堆渣容量約272.5萬m3，渣場規(guī)劃頂面高程2 040 m，堆渣最大高度約130 m。從渣場坡腳至頂面高程2 040 m每隔10 m高差設(shè)一級(jí)馬道，馬道寬為2 m，高程1 960 m和高程2 010 m處各設(shè)一級(jí)寬馬道，馬道寬20 m。高程1 960 m 至渣場坡腳的分級(jí)邊坡坡比1∶2.75，高程1 960 m 以上的分級(jí)坡坡比1∶2.50。四華道班棄渣場內(nèi)平面布置如圖1所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 水土保持措施規(guī)劃

2.1.1 攔擋措施規(guī)劃

棄渣前，對棄渣場占地區(qū)的耕園地及林草地的表層土進(jìn)行剝離，剝離厚度30 cm。剝離后的表層土運(yùn)至表層土堆放場集中堆存。堆土前，在表層土堆放場坡腳布置袋裝土攔擋。擋墻高1.5 m，頂寬0.5 m，內(nèi)外邊坡坡比均為1∶1。

渣場下游設(shè)置擋渣墻，擋渣墻布置于渣場堆渣坡腳處，為漿砌石重力式擋墻，頂寬1.0 m，最大墻高5.0 m（頂部高程1 915 m），軸線長約65 m，采用M7.5漿砌石砌筑。墻身每隔10 m設(shè)一道寬2 cm的結(jié)構(gòu)縫，縫間填塞閉孔塑料板。在墻身設(shè)置80 mm PVC排水管，按“梅花型”布置，間距 2.0 m，臨渣側(cè)排水管進(jìn)口用土工布包裹，排水管出口伸出墻面20 cm，并保持10%的坡度。采用厚50 cm 塊石對擋墻底部換填，要求承載力不小于180 kPa。

2.1.2 排水規(guī)劃

2.1.2.1 永久排水規(guī)劃

（1） 盲溝。棄渣前，沿棄渣場區(qū)域內(nèi)沖溝底部布設(shè)盲溝。盲溝斷面尺寸為2.0 m×2.0 m（底寬×深），兩側(cè)邊坡1∶1。盲溝內(nèi)鋪設(shè)厚1.8 m的大塊石，塊石上側(cè)依次布置厚20 cm的碎石墊層、土工布和20 cm厚粗砂。盲溝入口延伸至棄渣場邊界內(nèi)側(cè)5 m，禁止與堆渣邊界連接，盲溝出口處接下游沖溝。

（2） 排洪溝、排水溝及消力池［25］。棄渣前，在棄渣場右側(cè)布置排洪溝，在棄渣場左側(cè)布置截水溝。排洪溝采用梯形斷面，斷面尺寸為2.4 m×2.4 m（底寬×深），兩側(cè)邊坡為1∶0.5，襯砌厚度50 cm，采用C25混凝土現(xiàn)澆，下鋪10 cm厚碎石墊層。在排洪溝陡坡段布置臺(tái)階式跌坎消能，跌坎高0.5 m，采用C25混凝土現(xiàn)澆，每10 m布置一個(gè)防滑齒墻。截水溝采用梯形斷面，斷面尺寸為1.0 m×1.0 m（底寬×深），兩側(cè)邊坡為1∶0.5，襯砌厚度30 cm，采用C25混凝土現(xiàn)澆，下鋪10 cm厚碎石墊層。在截水溝陡坡段布置臺(tái)階式跌坎消能，跌坎高0.5 m，采用C25混凝土現(xiàn)澆，每10 m布置一個(gè)防滑齒墻。

排洪溝和截水溝出口處銜接消力池。排洪溝銜接1號(hào)消力池，采用條渠型式，尺寸為18 m×8 m×3 m（長×寬×深），采用80 cm厚C25鋼筋混凝土澆筑，往下依次鋪設(shè)10 cm厚C15混凝土墊層、20 cm 厚碎石墊層。截水溝銜接2號(hào)消力池，采用條渠型式，尺寸為8 m×4 m×3 m（長×寬×深），采用80 cm厚C25鋼筋混凝土澆筑，往下依次鋪設(shè)10 cm 厚C15混凝土墊層、20 cm厚碎石墊層。

（3） 渣頂及馬道排水溝。每級(jí)棄渣結(jié)束后，在堆渣坡頂布置渣頂排水溝，在每一級(jí)馬道內(nèi)側(cè)布置馬道排水溝。渣頂排水溝為梯形斷面，斷面尺寸為0.4 m×0.4 m（寬×深），坡比1∶0.5，溝底縱坡0.5%（順接1號(hào)排洪溝），溝幫及溝底厚度0.34 m，采用M7.5漿砌石砌筑。馬道排水溝為矩形斷面，斷面尺寸0.3 m×0.3 m（寬×深），溝幫及溝底厚度0.3 m，采用M7.5漿砌石砌筑。

每級(jí)棄渣結(jié)束后，在堆渣坡面采用C20混凝土格構(gòu)護(hù)坡。格構(gòu)網(wǎng)格尺寸為3.0 m×3.0 m，中心轉(zhuǎn)角90°，混凝土骨架尺寸為0.4 m×0.4 m（寬×深），骨架外緣設(shè)0.1 m高排水凸坎，將坡面集水匯入坡腳排水溝內(nèi)。在坡頂、坡腳分別布置在0.5 m寬混凝土封頂和腳槽，PVC排水管直徑為40 mm。

2.1.2.2 臨時(shí)排水規(guī)劃

在表層土堆放場頂面、馬道及周邊布置土質(zhì)截排水溝。土質(zhì)截排水溝采用梯形斷面，斷面尺寸為0.3 m×0.3 m（底寬×溝深），邊坡1∶1，縱坡1%（陡坡段與原地面一致）。根據(jù)渣場使用分期，在高程2 000 m和2 030 m分別布置兩道臨時(shí)排水規(guī)劃。

2.1.3 植被恢復(fù)規(guī)劃

（1） 臨時(shí)撒播草籽。表土剝離后集中堆放，在表土堆放場表面撒播狗牙根草籽防護(hù)，撒播量為80 kg/hm2。

（2） 植被恢復(fù)規(guī)劃［26］。在每級(jí)邊坡堆渣結(jié)束后，對棄渣場平臺(tái)及堆渣坡面進(jìn)行平整。土地平整結(jié)束后，在平整后的平臺(tái)及混凝土格構(gòu)內(nèi)進(jìn)行表土回覆，覆土厚度30 cm。覆土結(jié)束后，在格構(gòu)護(hù)坡內(nèi)采取灌草結(jié)合恢復(fù)植被。灌木樹種選擇車桑子、馬桑，株行距1 m×1 m；采用挖穴整地，規(guī)格為0.3 m×0.3 m（穴徑×穴深）。林下撒播草籽，草種選擇狗牙根和黑麥草混播，撒播量為80 kg/hm2。

覆土結(jié)束即全部棄渣完成并復(fù)耕后，在棄渣場頂部平臺(tái)采用喬灌草結(jié)合的方式恢復(fù)植被。喬木樹種選擇云南松、華山松間栽，栽植比例1∶1，采用挖穴整地，規(guī)格0.6 m×0.6 m（穴徑×穴深）。灌木樹種選擇車桑子、馬桑，栽植比例為1∶1，采用挖穴整地，規(guī)格0.3 m×0.3 m（穴徑×穴深）。喬、灌行間混交栽植，行距2.0 m，喬木株距2 m，灌木株距 2 m。林下撒播草籽，選擇狗牙根和黑麥草混播，撒播量為80 kg/hm2。

2.2 棄渣施工方案

四華道班棄渣場棄渣從下至上分級(jí)堆棄［22-23］，其中，高程1 930 m以下棄渣要求壓實(shí)，壓實(shí)度不小于0.9。在高程1 930 m以上棄渣過程中，每堆高1 m 需攤鋪、推平1次，以提高渣體的密實(shí)性和穩(wěn)定性。硬巖料盡量堆棄在渣場底部和外側(cè)，施工中做好臨時(shí)坡面的防護(hù)，并確保臨時(shí)堆渣邊坡的穩(wěn)定性。

棄渣施工步驟如表1所示。渣場高程1 920 m以上場內(nèi)道路按原設(shè)計(jì)1∶2.5坡比綜合設(shè)計(jì)，布置道路后，在馬道之間預(yù)留寬6 m填筑道路，局部坡比1∶1.89～1∶2.01，綜合坡比1∶2.5不變。渣場總?cè)萘炕静蛔儯什辉賹Σ贾脠鰞?nèi)道路后的渣場容積進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算。

2.3 環(huán)保措施

從管理和組織角度，定期開展環(huán)境保護(hù)培訓(xùn)，提高工作人員的環(huán)保意識(shí)，嚴(yán)格遵守環(huán)境保護(hù)法規(guī)各項(xiàng)要求。在渣場施工過程中，采用施工噪聲小、污染程度低的施工機(jī)械［27］。開挖作業(yè)中最大限度減少原有生態(tài)的破壞。同時(shí)，積極采用各種灑水降塵措施，減少揚(yáng)塵污染。如確需夜間施工，按相關(guān)要求進(jìn)行提前報(bào)批。在棄渣過程中嚴(yán)防水土流失［28］。

3 結(jié) 語

滇中引水工程四華道班渣場通過對棄渣場施工進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，及時(shí)實(shí)施攔擋、外圍截排水溝、盲溝等防洪排導(dǎo)措施，同時(shí)在施工過程中注重采取臨時(shí)苫蓋、臨時(shí)排水、臨時(shí)攔擋及臨時(shí)綠化回覆等臨時(shí)措施。通過實(shí)施完善的“攔、導(dǎo)、排、截”措施，棄渣堆棄循循漸進(jìn)，形成了布局合理、功能完備有效的水土流失綜合防治體系。相關(guān)措施的實(shí)施，有效減輕了施工擾動(dòng)造成的生態(tài)環(huán)境惡化，保證渣場在施工和運(yùn)營后能夠保持渣體穩(wěn)定，避免水土流失，有序推進(jìn)了滇中引水工程水土保持工作和生態(tài)文明建設(shè)。

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