獾子洞水庫非常溢洪道生態(tài)防護(hù)工程方案研究

劉 洋

(鞍山水文局，遼寧 鞍山 114039)

1 工程背景

獾子洞水庫位于遼寧省沈陽市法庫縣秀水河子鎮(zhèn)獾子洞村村南，屬于遼河水系秀水河的支流三合成河干流上的一座中型水庫[1]。獾子洞水庫壩址以上的集雨面積約為280 km2，總庫容5052萬m3，是一座以防洪為主，兼具灌溉、養(yǎng)殖、旅游等諸多功能的綜合性水庫。獾子洞水庫的建筑物主要包括土壩、泄洪閘，溢洪道以及輸水洞。由于水庫建成年代較早且設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)較低，水庫存在明顯的險(xiǎn)情，急需進(jìn)行工程防護(hù)。在水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中，擬對(duì)水庫非常溢洪道實(shí)施生態(tài)防護(hù)，工程位于非常溢洪道引渠段的自潰壩至下游清豐路，長(zhǎng)210 m，寬100 m。獾子洞水庫是遼寧省沈陽市的著名生態(tài)旅游景點(diǎn)之一，庫區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境良好，如詩如畫。目前，獾子洞水庫景區(qū)內(nèi)已經(jīng)建成了供游客旅游住宿的餐飲、賓館等基礎(chǔ)設(shè)施，交通條件也十分便利。但是，景點(diǎn)還沒有建成供游客停車的停車場(chǎng)，為了促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展，水庫管理局決定借本次生態(tài)防護(hù)項(xiàng)目建設(shè)，在渠底方案設(shè)計(jì)中增建臨時(shí)停車場(chǎng)。

2 生態(tài)防護(hù)工程布置方案

獾子洞水庫非常溢洪道生態(tài)防護(hù)工程位于非常溢洪道引渠段的自潰壩至下游清豐路，長(zhǎng)210 m。其中，自潰壩的壩腳下游20 m屬于自潰壩防護(hù)的下游范圍，出于保證自潰壩自身安全的考慮，應(yīng)該進(jìn)行綠化防護(hù)，而剩余的190 m長(zhǎng)度部分提出如下兩種布置方案。

方案一：護(hù)底采用硬鋪裝周邊綠化的方式，可以全部用于臨時(shí)停車場(chǎng)建設(shè)，而護(hù)坡則采用植被綠化與硬化相結(jié)合的方式。具體設(shè)計(jì)思路如下：非常溢洪道的護(hù)坡采取植物措施和工程措施相結(jié)合的方式[2]，需要栽植灌木等樹種2378株，鋪設(shè)植草磚4000 m2。其中，種植材料應(yīng)當(dāng)具有發(fā)達(dá)的根系，適應(yīng)性好，品種優(yōu)良。栽鋪的草坪應(yīng)當(dāng)規(guī)格一致，邊緣平直。為解決臨時(shí)停車問題，在自潰壩下游20～210 m范圍內(nèi)設(shè)計(jì)長(zhǎng)5.5 m、寬2.5 m的停車位580個(gè)，長(zhǎng)80.0 m、寬5.0 m的停車場(chǎng)內(nèi)部交通道路9條。停車場(chǎng)的周邊采取草灌花以及播撒草種等兩種方式進(jìn)行綠化[3]。其中，既有斷面土質(zhì)明渠的左側(cè)邊坡利用草灌花的形式進(jìn)行綠化，面積為2000 m2；明渠內(nèi)部才采用播散草種的方式進(jìn)行綠化，面積為2325 m2。在非常溢洪道的自潰壩北段設(shè)計(jì)面積為600 m2的自行車臨時(shí)?？空荆摬糠衷O(shè)計(jì)采用C30混凝土路面，厚度為20 cm，其下鋪設(shè)18 cm厚，水泥含量為4%的砂礫石水穩(wěn)層。方案一的工程總投資估算為248.61萬元，其具體的工程量與投資估算結(jié)果如表1所示。

表1 方案一工程量與投資估算結(jié)果表

方案二：護(hù)底采用硬鋪裝兩側(cè)綠化的方式，按近期需求的160個(gè)停車位建設(shè)臨時(shí)停車場(chǎng)，而護(hù)坡則采用植被綠化的方式進(jìn)行防護(hù)，具體設(shè)計(jì)如下：非常溢洪道的護(hù)坡采取植物措施的方式進(jìn)行防護(hù)，需要栽植灌木等植被的面積為8000 m2。其中，種植材料應(yīng)當(dāng)具有發(fā)達(dá)的根系，適應(yīng)性好，品種優(yōu)良。栽鋪的草坪應(yīng)當(dāng)規(guī)格一致，邊緣平直?？紤]到景區(qū)近期的停車需求，在自潰壩下游20～210 m范圍內(nèi)設(shè)計(jì)長(zhǎng)5.5 m、寬2.5 m的停車位160個(gè)，長(zhǎng)80.0 m、寬5.0 m的停車場(chǎng)內(nèi)部交通道路3條。停車場(chǎng)的周邊采取草灌花以及播撒草種等兩種方式進(jìn)行綠化。其中，既有斷面土質(zhì)明渠的左側(cè)邊坡利用草灌花的形式進(jìn)行綠化，面積為2000 m2；明渠內(nèi)部才采用播散草種的方式進(jìn)行綠化，面積為12 750 m2。在非常溢洪道的自潰壩北段設(shè)計(jì)面積為600 m2的自行車臨時(shí)?？空荆摬糠衷O(shè)計(jì)采用C30混凝土路面，厚度為20 cm，其下鋪設(shè)18 cm厚，水泥含量為4%的砂礫石水穩(wěn)層。方案二的工程總投資估算結(jié)果為104.94萬元，其具體的工程量與投資估算結(jié)果如表2所示。

3 生態(tài)防護(hù)工程方案的選定

3.1 方案優(yōu)選思路

根據(jù)獾子洞水庫除險(xiǎn)加固工程的總體規(guī)劃，非常溢洪道的啟用頻率為500 a一遇，并以此為基礎(chǔ)提出了兩種工程施工方案。其中，兩種方案的主要區(qū)別有兩方面，一是護(hù)坡采取的措施不同，方案一采取的是植物和硬化相結(jié)合的方式，而方案二則采取純植物措施；二是渠底的設(shè)計(jì)方案不同，方案一主要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，硬鋪裝面積較大，可以提供更多的停車位，同時(shí)投資額較大，而方案二主要著眼于近期需求，側(cè)重于生態(tài)建設(shè)，硬鋪裝面積小，投資額也較小。因此，為了優(yōu)選出最佳設(shè)計(jì)方案，需要結(jié)合兩種方案的不同特點(diǎn)建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過對(duì)不同指標(biāo)的綜合對(duì)比分析，進(jìn)行方案的優(yōu)選[4]。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

本次研究從獾子洞水庫除險(xiǎn)加固工程實(shí)際出發(fā)，從加固防護(hù)、生態(tài)環(huán)保、前期投資、后期效益以及抗沖能力和林草覆蓋率等多方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行綜合考慮分析，構(gòu)建起一套具有推廣價(jià)值的水庫生態(tài)防護(hù)工程實(shí)施方案的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)果如表3所示。其中，抗沖、抗蝕能力指的是通過項(xiàng)目的實(shí)施，特別是植物措施或硬化措施提高壩體或護(hù)坡的抗沖、抗蝕能力，最高可增加90%[5]；林草覆蓋率是衡量項(xiàng)目生態(tài)效果的重要指標(biāo)，通過對(duì)植被覆蓋面積與總面積的實(shí)際測(cè)量，并計(jì)算兩者的比值進(jìn)行對(duì)比分析；蓄水能力主要根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)資料，同時(shí)結(jié)合流域調(diào)查，確定各項(xiàng)保水措施的保水定額，并利用公式(1)[6]計(jì)算保水量W：

W=PQ

(1)

式中：W為保水量，m3；P為保水定額，m3/m2；Q為措施面積，m2。

保土能力主要根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)資料，同時(shí)結(jié)合流域調(diào)查，確定各項(xiàng)保水措施的保土定額，并利用公式(2)計(jì)算保土量：

W1=P1Q1

(2)

式中：W1為年保土量，t/a；P1為保土定額，t/(a·km2)；Q1為措施面積，km2。

經(jīng)濟(jì)效益為項(xiàng)目實(shí)施后在防洪能力、水環(huán)境質(zhì)量、水文化景觀等水庫自身功能提升以及帶動(dòng)旅游經(jīng)濟(jì)和區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)方面產(chǎn)生的效益[7]；社會(huì)效益指的是項(xiàng)目實(shí)施后通過改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境從而惠及百姓，促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定和諧發(fā)展方面產(chǎn)生的效益[8]。

表3 水庫生態(tài)防護(hù)工程綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果與方案選定

根據(jù)提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)獾子洞水庫非常溢洪道生態(tài)防護(hù)工程進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，結(jié)果如表4所示。由表格中的計(jì)算與評(píng)價(jià)結(jié)果可知，方案二從綜合指標(biāo)分析上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，不僅可以滿足項(xiàng)目的功能需求，具有較好的生態(tài)效果，同時(shí)一次性投入也遠(yuǎn)低于方案一。因此，推薦方案二作為非常溢洪道生態(tài)防護(hù)工程的設(shè)計(jì)方案。

表4 生態(tài)防護(hù)工程進(jìn)行評(píng)價(jià)結(jié)果分析

4 結(jié) 語

在水利工程治理中引入綠色植被，不僅有利于工程安全的保障，同時(shí)還可以對(duì)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)和治理，是當(dāng)前水利工程界追求的新趨勢(shì)。在生態(tài)防護(hù)工程設(shè)計(jì)中，要同時(shí)考慮安全、經(jīng)濟(jì)、美觀以及施工方面等諸多方面的影響因素。文章以遼寧省獾子洞水庫非常溢洪道生態(tài)防護(hù)工程為例，對(duì)工程設(shè)計(jì)與方案的比選展開研究，并獲得如下結(jié)論：

(1)結(jié)合相關(guān)研究成果以及獾子洞水庫非常溢洪道生態(tài)防護(hù)工程的實(shí)際需求，提出兩種布置方案。

(2)從獾子洞水庫除險(xiǎn)加固工程實(shí)際出發(fā)，構(gòu)建起包括抗蝕抗沖能力、林草覆蓋率、蓄水能力、保土能力、經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益等六項(xiàng)指標(biāo)，且具有一定推廣價(jià)值的水庫生態(tài)防護(hù)工程實(shí)施方案的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

(3)以構(gòu)建的水庫生態(tài)防護(hù)工程實(shí)施方案的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系為依據(jù)，對(duì)獾子洞水庫非常溢洪道生態(tài)防護(hù)工程進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，推薦方案二作為設(shè)計(jì)方案。