水庫工程建設可能產生的水土流失及其危害與治理論文

　　1 工程及項目區概況

　　永安市溪源水庫工程地處永安市洪田鎮境內，是以灌溉為主，兼有供水等綜合利用的中型水利工程。工程壩址以上流域面積 54. 1km2,正常蓄水位 428m,相應庫容為 1 349 萬 m3,校核洪水位（ P = 0. 2%）430. 63m,相應總庫容 1 510 萬 m3,為多年調節水庫。工程灌溉 897. 33hm2農田，灌溉年供水量 1 268 萬 m3（ P =90%） ,向西區水廠年供水量 1 153. 4 萬 m3（ P =95% ） ,生態年用水量 482. 5 萬 m3.工程樞紐主要由攔河壩（ 重力壩） 、引水系統、灌溉渠系及附屬建筑物組成。重力壩最大壩高 77. 0m;引水隧洞長 11. 60km; 灌渠長 31. 44km; 附屬建筑物包括管理房和上壩道路。工程征占地總面積91.69hm2,總投資 37 915. 26 萬元，總工期為 4a.工程于 2015年 10 月 18 日正式開工。

　　項目區地處中亞熱帶季風性氣候區，兼有內陸與山區性氣候特點。春季多陰雨，夏季雨量較集中，秋季多晴日，冬季較寒冷。多年平均降雨量 1 519mm,多年平均氣溫 19. 2℃，多年平均風速 1. 2m/s,全年平均無霜期 300d 左右，年日照小時數 1 761h.項目區地貌為中低山丘陵區，土壤有紅壤、水稻土、紫色土。森林植被區系屬于中亞熱帶常綠闊葉林地區。

　　2 工程建設可能產生的水土流失及其危害

　　2. 1 可能產生的水土流失

　　針對工程所在地區缺乏實際觀測資料和科學研究成果的情況，水土流失量預測主要采取類比預測的方法[1].經預測，可能產生新增水土流失量達6 607t,水土流失發生的重點時段是施工期，重點部位是主體工程區和棄渣場。

　　2. 2 可能造成的危害

　　2. 2. 1 對項目本身可能造成的危害 壩肩的開挖、隧洞進出口的開挖、上壩道路的修建、渠道的開挖等施工行為嚴重影響了這些單元土層的穩定性，為水土流失的加劇創造了條件。若不及時做好相應的防治措施，將可能產生嚴重的水土流失，甚至可能發生滑坡等災害，這將直接對工程施工的正常進行和營運安全造成嚴重危害。

　　2. 2. 2 對下游及周邊地區可能造成的危害 攔河壩為水工建筑物，在大壩開挖施工中將產生大量的松散土石，在降雨的作用下極易進入河道被水流沖走而發生流失[2].若不及時采取有效的防治措施，不但將可能產生嚴重的水土流失，而且可能會淤塞河道影響行洪、污染下游洛溪水庫的`水質，對下游地區人民的生產生活造成危害。

　　2. 2. 3 對項目區生態環境可能造成的影響 項目區流域內多為高山地帶，森林植被良好，水土保持較好。

　　在工程建設過程中，主體工程施工、料場取料、施工道路修建、棄渣場棄渣等將造成大面積的地表擾動和植被破壞，水庫蓄水又造成原有的耕地、林地等土地類型全部轉變為水域用地，這都對當地植被和生態環境有不小的負面影響。

　　3 防治措施體系

　　根據以上對工程建設可能產生的水土流失及其危害的分析，按防治分區，采取重點治理與面上防治相結合、植物措施與工程措施相結合、治理措施與美化綠化相結合，統籌布局各類水土保持措施，以形成完整的水土流失防治體系[3].水土流失防治措施體系見表1.

　　4 分區防治措施

　　4. 1 主體工程區

　　4. 1. 1 擋水工程

　　4. 1. 1. 1 工程措施 土壤資源是寶貴的自然資源，是生態恢復的基礎和重要保障，因此施工前應結合場地清理進行表土剝離，表土剝離應優先選擇土層厚度不小于 0. 30m 的擾動地段（ 表土剝離措施，下同） .剝離的表土集中堆放在表土臨時堆場。

　　4. 1. 1. 2 植物措施 施工結束后，對擋水工程區邊角或周邊空地進行灌草綠化，種植胡枝子和撒播狗牙根和百喜草混合草籽。綠化前，先進行場地平整，并覆表土厚0. 3m,改善土地的立地條件，為綠化創造條件。

　　4. 1. 1. 3 臨時措施 為了及時排走施工場地內的積水，根據工程實際動態布置臨時排水溝，采用土工膜襯墊。臨時排水溝采用梯形斷面，底寬 0. 5m,深 0. 3~ 0. 5m,邊坡 1 ∶ 1.在排水溝的末端設置沉沙池，濁水經沉沙池沉淀后排入下游河道。沉沙池深 1. 5m、寬 2m、長 3m,漿砌石襯砌厚 0. 3m.工作人員應定時維修、清理排水溝和沉沙池，防止雜質淤積堵塞，保持導流暢通。工程建設中形成的挖、填方土質邊坡，遇雨季應采用彩條布進行臨時苫蓋，減少裸露地表遭雨滴擊濺、水流沖刷而造成水土流失危害。坡腳采用袋裝土進行臨時攔擋。

　　4. 1. 2 引水工程

　　4. 1. 2. 1 工程措施 在隧洞出口、支洞口開挖線的上方 5m 處布置 M7. 5 漿砌石截水溝。截水溝采用梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 3m,邊坡 1∶ 1,漿砌石襯砌厚0. 3m.

　　4. 1. 2. 2 植物措施 施工結束后，對明挖部分可綠化的占地，采用喬、灌木混交，樹下直播種草的方式進行植被恢復，種植杉木、胡枝子，并撒播混合草籽（ 下文簡稱“種植喬灌草”） .

　　4. 1. 2. 3 臨時措施 隧洞口開挖形成的土質邊坡面，在強降雨天氣下，采用彩條布進行臨時苫蓋。

　　4. 1. 3 灌渠工程

　　4. 1. 3. 1 植物措施 施工結束后，對灌渠工程的挖填方裸露地進行植被恢復。在填方側種植胡枝子和撒播混合草籽，在靠山側開挖邊坡坡腳種植爬墻虎。

　　4. 1. 3. 2 臨時措施 灌渠開挖產生的棄渣應結合渠堤填筑，優先堆放在灌渠坡面匯水的下游側，田間工程肥沃表土就近的平整。為避免雨季造成沖刷而引發水土流失，應盡快將棄渣運到就近規劃的棄渣場集中堆放。如果來不及運往棄渣場，遇雨天應采用彩條布臨時苫蓋。

　　4. 1. 4 上壩道路

　　4. 1. 4. 1 工程措施 在道路的兩側布設貫通的 C15砼排水溝。排水溝采用矩形斷面，底寬 0. 3m,深0. 5m,砼襯砌厚 15cm.對施工過程中形成的挖填方邊坡，坡腳設置擋墻攔擋，坡面布設 M7. 5 漿砌石截水溝。截水溝采用梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 3 ~0. 5m,邊坡 1∶ 1.

　　4. 1. 4. 2 植物措施 施工結束后，在施工道路靠山側坡腳種植爬墻虎，另一側路旁種植桂花樹、胡枝子并撒播混合草籽。對填方邊坡坡面進行植物護坡，種植喬灌草。

　　4. 1. 4. 3 臨時措施 對不能及時進行邊坡防護的路段，遇雨期采用彩條布對土質邊坡進行臨時苫蓋。

　　4. 1. 5 管理房

　　4. 1. 5. 1 工程措施 在管理房的周圍設置 C15 砼排水溝，采用矩形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 3m.

　　4. 1. 5. 2 植物措施 為綠化美化環境和加強水土流失防治，對管理房邊角或周邊空地進行景觀綠化。綠化采用喬灌草結合的方式進行，喬木玉蘭和觀賞性灌木海桐間植，三角梅點綴，林下鋪植馬尼拉草皮。部分造型區域采取喬灌木孤植、對植、叢植等方式進行栽植。

　　4. 2 臨時施工道路區

　　4. 2. 1 植物措施 施工道路建成后，及時對挖填方土質邊坡進行植物護坡，種植喬灌草。工程施工結束后，可以用于地方農村道路的臨時施工道路，對壓壞的部分進行整修和平整后，交地方管理、使用； 不擬再利用的，恢復原使用功能，即占用耕地的進行土地整治后交地方復耕，占用林地的采用林草進行植被恢復。由于道路壓實度較高，覆土綠化前應采用機械翻松并平整、回覆表土，種植喬灌草進行植被恢復。

　　4. 2. 2 臨時措施 在施工道路靠山邊坡開挖線以上5m 處修建臨時土質排水溝，采用土工膜襯墊，梯形斷面，底寬 0. 5m,深 0. 3 ~0. 5m,邊坡 1∶ 1.在排水溝的末端設置沉沙池，濁水經沉沙池沉淀后排入下游自然溝道。沉沙池深 1. 5m,寬 2m,長 3m,采用漿砌石襯砌厚 0. 3m.

　　4. 3 施工生產生活區

　　4. 3. 1 植物措施 施工結束后，根據其占地類型及土地最終利用方向，采取土地整治、復耕和植被恢復等措施。

　　4. 3. 2 臨時措施 在其周邊及場區內布設臨時排水溝，擋水工程的施工區排水溝采用 M7. 5 漿砌石排水溝，采用梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 4m,坡比 1∶ 1; 其他施工區的排水溝均采用土工膜襯墊，梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 3 ~0. 5m,坡比 1∶ 1.在排水溝出口的合適位置設置沉沙池，濁水經沉沙池沉淀后排入下游自然河道。沉沙池深 1. 5m,寬 2. 0m,長 3. 0m,采用漿砌石襯砌厚 0. 3m.場區內的堆料場應布設臨時攔擋和覆蓋措施。

　　4. 4 石料場

　　對處于淹沒線以上、開采后形成的平臺和邊坡進行植被恢復，種植胡枝子和撒播混合草籽。在分級后形成的邊坡坡腳開挖種植槽，栽植爬墻虎，用以覆綠坡面。

　　4. 5 棄渣場

　　根據土石方平衡計算，主體工程土石方開挖總量40. 32 萬 m3,其中土方開挖 17. 84 萬 m3,石方開挖22. 48 萬 m3.土石方回填及利用總量 7. 52 萬 m3,其中土石方回填 0. 85 萬 m3,土石方利用 6. 67 萬 m3（ 作為大壩砌毛石、加工成建筑材料等綜合利用 5. 79 萬m3,鋪設臨時施工道路和施工生產生活區利用 0. 88萬 m3） .施工圍堰填筑所需粘土 0. 11 萬 m3從擋水工程調入，圍堰拆除后運往棄渣場。本工程共產生棄渣 32. 80 萬 m3,分別運往 Q1 ~ Q13 棄渣場。在工程施工過程中，要盡量提高開挖土石料的綜合利用率，盡量減少工程棄渣和料場開采量，從源頭上遏制水土流失的發生。棄渣場的水土流失防治措施以 Q1 棄渣場為例，Q1 棄渣場特性見表 2.

　　4. 5. 1 工程措施

　　4. 5. 1. 1 擋渣墻 棄渣前進行表土剝離，剝離的表土集中堆放在棄渣場上游側的一塊相對平緩地。嚴格遵照“先攔后棄”的原則，在棄渣前完成攔擋措施。M7. 5 漿砌塊石重力式擋渣墻最大墻高 6. 00m,墻頂寬 1. 50m,墻頂設 C20 壓頂砼，厚 20cm.面坡邊坡1∶ 0. 1,背坡邊坡 1 ∶ 0. 4,背坡設置 30cm 厚砂卵石反濾層，墻身設 Φ75PVC 排水管，排水管間距 2. 0 ×2. 0m.墻趾和墻踵高、寬均為 0. 50m,墻底傾斜坡率0. 10∶ 1.棄渣場宜采取自下而上的方式堆置，先堆渣至略低于墻頂時形成 3m 寬平臺，然后以 1∶ 2. 0 的坡度堆渣，每堆高 5m,設置一個 3m 寬的平臺，直至設計堆高。

　　4. 5. 1. 2 排水工程 為了防止匯水對渣體形成沖刷，在渣場周邊布設截水溝，在各級馬道及渣頂每隔50m 設置排水溝，截、排水溝的集水通過擋渣墻兩側的急流槽，最后排入下游自然溝道。截、排水溝和急流槽均采用 M7. 5 漿砌石襯砌厚 0. 3m.截水溝采用梯形斷面，底寬 0. 8m,深 1. 0m,邊坡 1∶ 1; 排水溝采用梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 5m,邊坡 1∶ 1; 急流槽采用矩形斷面，底寬 0. 6m,深 0. 7m.

　　4. 5. 1. 3 沉沙池 在急流槽出口的適當位置設置一座沉沙池，濁水經沉沙池沉淀后排入原有排水系統。沉沙池深 2m、寬 3m、長 6m,采用隔板式沉沙池，中間設兩道隔板，漿砌石襯砌厚 0. 3m.

　　4. 5. 2 植物措施 棄渣場后期恢復方向為水土保持生態林，將整平后的土地壓實后，采用均勻覆表土的方式進行覆土，覆土厚度達 0. 30m.種植喬灌木進行植被恢復。

　　4. 5. 3 臨時措施 表土剝離后，臨時堆放在渣場的一角，邊坡控制在 1∶ 2,高度控制在 2. 5m 左右，在周邊用草袋裝土臨時攔擋，根據堆放時間的長短在表面撒播草籽或采用防護網苫蓋，防止水土流失[4].

　　4. 6 表土臨時堆場

　　4. 6. 1 植物措施 堆場使用結束后，對其占地進行場地平整、植被恢復，種植喬灌草。

　　4. 6. 2 臨時措施 在堆場周邊布置袋裝土臨時攔擋，在臨時攔擋的外側布設臨時排水溝，在排水溝出口的合適位置布設臨時沉沙池。臨時排水溝采用梯形斷面，底寬 0. 30m,深 0. 30m,坡比 1∶ 1,內壁夯實。臨時沉沙池深 1. 5m,寬 1. 5m,長 2. 0m.根據表土堆放時間的長短在表面撒播草籽或采用防護網苫蓋，防止水土流失。

　　5 結語

　　在水庫工程水土保持措施設計中，首先要強化土壤保護設計理念，在施工前對工程占地區表層土壤提出分區剝離與堆存保護措施。其次要提高工程開挖土石料的綜合利用率，盡量減少工程棄渣和料場開采量，從源頭上遏制水土流失的發生。還要加強施工期臨時措施的設計，最大限度地控制影響破壞面。在做好工程防護的同時，以控制水土流失為基礎，恢復生態環境為目標，把整個項目區作為一個整體對象開展植被恢復及景觀規劃設計。通過設計并落實有效的水土保持措施，減輕工程建設帶來的不利影響，實現水土流失的根本治理，進而使工程與周圍的自然景觀融為一體，有效地促進生態文明建設。

　　參考文獻

　　[1]楊文利，李 鳳。 引水灌溉工程水土保持方案研究---以青海湟水北干渠扶貧灌溉一期工程水土保持方案設計為例[J]. 中國水土保持科學，2004（ 3） : 111 ~114

　　[2]易仲強，張習傳，陳小燕 . 貴州大中型水電工程水土流失特征和防治措施[J]. 中國水土保持，2015（ 3） : 14 ~16

　　[3]陳勝軍。 樂灘水庫引水灌區一期工程水土流失預測及防治體系構建[J]. 廣西水利水電，2012（ 3） : 74 ~75

　　[4]高寶林，周 全，高武林。 水電工程棄渣場水土保持措施設計探討[J]. 中國水土保持，2011（ 3） : 36 ~38

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