察爾森水庫近壩區(qū)岸坡生態(tài)治理探索

鞏維屏，滕忠雪

（水利部松遼水利委員會察爾森水庫管理局，137400，烏蘭浩特）

一、水庫概況

察爾森水庫位于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟科右前旗境內(nèi)，為松遼流域嫩江支流洮兒河中游唯一的控制性骨干工程，是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)殖、生態(tài)供水、旅游綜合利用的大（1）型水利樞紐工程。水庫屬東北高寒干旱丘陵地區(qū)水庫，壩址位于著名的科爾沁草原腹地。水庫樞紐主要由壤土心墻壩、溢洪道、泄洪洞和電站等組成。水庫正常蓄水位為365.40 m，設(shè)計(jì)洪水位366.40 m，校核洪水位367.61 m，水庫總庫容12.53億m3，承擔(dān)著下游內(nèi)蒙古和吉林兩?。ㄗ灾螀^(qū)）7個城市、213萬畝 （1畝=1/15 hm2，下同）農(nóng)田、487 萬畝草場、6個旗 （縣、市）、200多萬人的防洪安全，以及4條鐵路和3條公路的防洪任務(wù)，同時(shí)也承擔(dān)下游農(nóng)業(yè)灌溉和生態(tài)應(yīng)急補(bǔ)水的任務(wù)，被譽(yù)為下游地區(qū)的生命線工程。水庫蓄水后，在洪水消落區(qū)內(nèi)，由于多年高水位運(yùn)行和風(fēng)浪淘刷，近壩區(qū)庫岸坍塌嚴(yán)重，大量泥土、碎石落入庫區(qū)，造成了庫區(qū)淤積，從而降低了防洪能力和水庫的綜合效益，影響水庫安全運(yùn)行和河湖安全，需及時(shí)采取有效措施加強(qiáng)治理。

二、水庫近壩區(qū)岸坡地質(zhì)狀況

水庫近壩岸坡地面高程一般340～400 m，屬丘陵地貌，地形坡度一般 15°～25°，局部坡度可達(dá) 40°左右，受水庫蓄水后庫岸再造作用，在正常蓄水位附近形成一定規(guī)模的陡坎，坡度近于直立，地勢相對狹長陡峭、蜿蜒曲折、參差不齊，比高 2～3 m，表層為土壤，厚度0.2～1.5 m，下部為風(fēng)化巖石，巖層厚度3～8.5 m。庫岸地質(zhì)構(gòu)造以節(jié)理裂變?yōu)橹?，上部為第四系沖積物、坡積物，下部為侏羅系火山角礫巖，在火山角礫巖中穿插有燕山期輝長巖脈。

三、近壩區(qū)塌岸形成及危害

察爾森水庫為多年調(diào)節(jié)水庫，庫水位年季變幅較大，水庫淹沒區(qū)邊線總長度約120 km，其中大壩兩岸近壩區(qū)陡峭岸坡長度約30 km。水庫自1989年下閘蓄水以來，歷經(jīng)了多年高水位運(yùn)行,形成了水庫洪水消落區(qū)，在洪水消落區(qū)內(nèi)，由于水位變化和風(fēng)浪作用，致使水庫近壩區(qū)岸坡造成很多坍塌,且呈逐年發(fā)展趨勢，致使水庫淤積不斷發(fā)展，生態(tài)環(huán)境遭受破壞，水土流失加劇，并嚴(yán)重影響到樞紐工程安全運(yùn)行和河湖安全，對水庫防洪、灌溉、旅游等綜合效益發(fā)揮產(chǎn)生一定影響。

四、塌岸治理的必要性

察爾森水庫既是一座集防洪、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、生態(tài)供水于一體的綜合性水庫，同時(shí)又是國家級水利風(fēng)景區(qū)，每年都有大批國內(nèi)外游客前來觀光旅游。由于洪水作用和風(fēng)浪淘刷造成近壩庫區(qū)岸坡的坍塌形成斷崖，使大量泥土、碎石直接進(jìn)入水庫庫區(qū)，造成了庫區(qū)淤積，降低了水庫防洪能力和水庫的綜合效益，庫岸逐年坍塌后移，破壞了水庫周邊科爾沁草原的自然生態(tài)環(huán)境，植被遭到破壞，加速岸坡水土流失，直接威脅著河湖安全，也給參觀旅游人員帶來潛在的人身安全隱患。因此，實(shí)施察爾森水庫近壩區(qū)岸坡應(yīng)急治理工程，可以有效減少水庫每年的淤積庫容，消除工程安全隱患，使水庫近壩岸坡的自然生態(tài)環(huán)境得到改善，也是水庫管理部門落實(shí)管理職責(zé)、加強(qiáng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、推動民生水利發(fā)展、以人為本的管理理念的體現(xiàn)，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境、防治水土流失和保護(hù)河湖安全健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的需要。

五、治理措施及效果

1.生態(tài)混凝土措施

察爾森水庫地處內(nèi)蒙古蒙元文化黃金旅游線上，為國家水利風(fēng)景區(qū)，是科爾沁草原腹地唯一的大型水利樞紐，因此在進(jìn)行塌岸治理時(shí)主要考慮采取將工程措施和生態(tài)美化進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的治理方法。經(jīng)調(diào)研比選，決定采用生態(tài)型綠化混凝土護(hù)坡技術(shù)。生態(tài)型綠化混凝土采用隨機(jī)結(jié)構(gòu)無砂混凝土作為植物生長基體，通過緩釋離子交換方法，使混凝土析出的有害鹽堿物與添加的復(fù)合改良營養(yǎng)材料發(fā)生反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為植物生長營養(yǎng)元素，采取孔隙填充和營養(yǎng)型無紡布雙重方式，由生態(tài)型綠化混凝土提供給植物營養(yǎng)。具體實(shí)施時(shí)結(jié)合地形條件， 護(hù)坡設(shè)計(jì)坡比 1∶0.8～1∶1，護(hù)坡設(shè)200 cm×200 cm混凝土框格梁，底部鋪設(shè)400 g/m2無紡布，框格內(nèi)充填 8～12 cm 厚 C5～C8生態(tài)混凝土，生態(tài)混凝土孔隙率達(dá)25%～30%，空隙內(nèi)填充腐殖土，種植根系發(fā)達(dá)、適合當(dāng)?shù)厣L的草種。生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)剖面示意圖見圖1。

圖1生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)剖面示意圖

2.生態(tài)混凝土護(hù)坡優(yōu)越性

在國內(nèi)外河流生態(tài)修復(fù)和水環(huán)境保護(hù)科技發(fā)展的大趨勢下，綠化混凝土生態(tài)修復(fù)技術(shù)逐步在全國各地水生態(tài)修復(fù)防護(hù)工程中大力推廣應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)防護(hù)工程中“綠化”與“硬化”的矛盾，在我國華南、華北等地區(qū)已得到成功應(yīng)用，與傳統(tǒng)的護(hù)坡相比具有以下優(yōu)越性：

①高透水性、高生態(tài)化、綠化覆蓋達(dá)百分之百、植物壽命長；植物品種要求低，只要為當(dāng)?shù)氐目煞N植、野生生長的植物即可。

②施工方式靈活多變，既可以預(yù)制成品運(yùn)輸至現(xiàn)場，也可以現(xiàn)場澆注。

③防護(hù)能力較強(qiáng)，通過生態(tài)型綠化混凝土本身即可達(dá)到護(hù)坡所需強(qiáng)度，并且通過特殊工藝綠化植物可完全穿透混凝土，植物根系的錨固能力又大大增強(qiáng)了護(hù)坡穩(wěn)定性。

④下部鋪設(shè)的營養(yǎng)型無紡布既具有普通土工布的反濾作用，防止水土流失，同時(shí)又可為植物長期生長不斷提供營養(yǎng)。

⑤護(hù)坡本身提供了植物生長所需的環(huán)境，大大減小了人工養(yǎng)護(hù)力度，維護(hù)成本低，適合河湖岸線長、養(yǎng)護(hù)人員相對較少的大型水庫、湖泊、河流等岸坡防護(hù)。

3.治理效果

在察爾森水庫洪水消落區(qū)岸坡成功利用綠化混凝土生態(tài)治理技術(shù)，既可穩(wěn)定岸坡，又可發(fā)揮其植生功能、凈水功能和景觀功能，解決了傳統(tǒng)防護(hù)工程中“綠化”與“硬化”的矛盾。生態(tài)型混凝土護(hù)坡屬于剛性結(jié)構(gòu)，對基土具有良好的保護(hù)性，是一種更加高級的護(hù)岸型式，滿足抵御洪水的能力要求，生態(tài)型混凝土護(hù)坡中采用根系發(fā)達(dá)的植物后，護(hù)岸的抗沖性能大大加強(qiáng)，增加了岸坡的穩(wěn)定性，同時(shí)起到了保護(hù)環(huán)境、改善生態(tài)條件、保持原有防護(hù)作用、凈化水環(huán)境的目的。

六、結(jié) 論

通過采用生態(tài)型綠色混凝土護(hù)坡技術(shù)對察爾森水庫近壩區(qū)岸坡進(jìn)行治理，有效消除了該區(qū)域庫岸塌岸和安全隱患，減少了水庫淤積，降低了塌岸對樞紐工程的影響，改善了水庫洪水消落區(qū)生態(tài)環(huán)境和水土保持現(xiàn)狀，保證了水庫工程安全和河湖安全，確保了水庫綜合功能正常發(fā)揮。同時(shí)，生態(tài)型綠色混凝土護(hù)坡技術(shù)在察爾森水庫的成功應(yīng)用，總結(jié)出了適合該地區(qū)生長的植物體系，解決了傳統(tǒng)“硬化”與“綠化”的矛盾，為東北高寒干旱地區(qū)水利工程岸坡生態(tài)綜合治理提供了成功的參考依據(jù)。 ■