擬建華安羅溪水庫土石方問題分析

張 捷

(漳州市水利水電勘測設(shè)計有限公司，福建 漳州 363000)

0 引 言

水庫工程是解決水資源配置問題的重要措施。但水庫工程建設(shè)必然產(chǎn)生較大的土石方量，因此棄渣量的多少及棄渣處置就成為水土保持工作中最重要的問題；同時表土作為一種基礎(chǔ)性的資源，具有非常重要的生態(tài)價值[1]。文章將從水土保持角度出發(fā)對擬建華安羅溪水庫的土石方問題(含表土)作出相應(yīng)的分析。

1 工程概況

1.1 工程規(guī)模

擬建華安羅溪水庫位于福建省華安縣新圩鎮(zhèn)境內(nèi)，庫區(qū)涉及華安縣華豐鎮(zhèn)、新圩鎮(zhèn)和高車鄉(xiāng)。華安羅溪水庫工程建設(shè)有利于解決區(qū)域人均水資源量少、且年內(nèi)分配不均的問題；有利于保證區(qū)域供水安全，提高供水保證率；有利于提升水資源承載力、水資源開發(fā)利用率[2]。

根據(jù)主體工程設(shè)計資料，羅溪水庫任務(wù)為調(diào)節(jié)九龍江北溪下游枯水流量，即以供水為主，兼顧發(fā)電。供水主要為補充北溪下游供水，承擔(dān)漳州市和廈門市的供水任務(wù)，水庫總庫容為9090萬m3，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-2014，綜合工程任務(wù)及水庫庫容指標(biāo)確定工程等別為Ⅲ等，水庫規(guī)模為中型。

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-2014及《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2017，本工程建筑物混凝土重力壩擋水壩段、引水壩段、溢流壩段按3級建筑物設(shè)計；引水系統(tǒng)進(jìn)水口(含壩內(nèi)埋管段)按3級建筑物設(shè)計，引水系統(tǒng)其它部分按4級建筑物設(shè)計；導(dǎo)流工程等臨時性建筑物按4級建筑物設(shè)計；本工程電站廠房在大壩下游，電站裝機(jī)容量36MW，廠房建筑物級別按裝機(jī)容量所屬的樞紐主要建筑物為4級，廠房建筑物按4級建筑物設(shè)計[3]。

由于羅溪水庫庫區(qū)不存在大規(guī)模塌方問題，庫岸邊坡只會發(fā)生局部坍塌，主要影響為庫區(qū)淤積，對相關(guān)水工建筑物的影響不嚴(yán)重，因此根據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計規(guī)范》SL386-2007，庫岸邊坡級別確定為5級。

1.2 工程布置

根據(jù)主體工程設(shè)計資料，羅溪水庫工程樞紐由攔河壩、引(放)水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及110kV升壓開關(guān)站等建筑物組成。攔河壩位于九龍江北溪中游紅旗山龍頭山峽谷河段、永漳高速紅旗山大橋上游約1.3 km。攔河壩為C15混凝土砌毛石重力壩，引(放)水系統(tǒng)包括進(jìn)水口和壓力管道，廠房為地面廠房。庫區(qū)部分建設(shè)內(nèi)容主要包括庫岸邊坡穩(wěn)定加固項目。

攔河壩壩頂高程86.00m，壩長283.00m，壩頂寬度6.50m，重力壩上游面垂直，下游面坡度1∶0.8，最大壩高72.90m。

溢洪道位于大壩中間靠右岸位置，溢流壩段長93.00m，采用壩頂開敞式溢洪道，設(shè)5孔14.00×18.50m(寬×高)弧形工作閘門。壩頂交通橋設(shè)于工作閘門上游側(cè)，每個閘墩各設(shè)置一個液壓啟閉房。

引(放)水系統(tǒng)首部布置在大壩左岸，包括電站引水系統(tǒng)、放水補水系統(tǒng)。引水管道直徑5.40m，放水管道直徑3.30m。

廠房布置于大壩下游左岸，廠區(qū)主要建筑物有主廠房、副廠房及110kV升壓開關(guān)站等。廠房內(nèi)布置3臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為36MW(3×12MW)。110kV升壓開關(guān)站采用戶內(nèi)式開關(guān)站，布置在廠房下游左側(cè)，開關(guān)站內(nèi)布置兩臺主變。

庫岸邊坡加固工程主要考慮削坡、支擋、錨固等方案。根據(jù)邊坡穩(wěn)定復(fù)核結(jié)果，主要削除正常蓄水位以下部分可以引發(fā)失穩(wěn)的邊坡，以達(dá)到邊坡穩(wěn)定要求。對于削坡無法解決的邊坡，主要考慮支擋方案(為減少施工振動可能對邊坡穩(wěn)定造成的不利影響，主要考慮人工挖孔樁方案)。對于已經(jīng)采用擋土墻支擋，但是仍然存在邊坡失穩(wěn)問題的較陡邊坡，采用錨固方案(主要采用預(yù)應(yīng)力錨索，面層掛網(wǎng)噴錨)。

項目總用地面積604.14hm2，其中永久占地597.42hm2，臨時占地6.72hm2；其中耕地8.30hm2，園地40.74hm2，林地184.63hm2，草地8.49hm2，其他用地(包括交通運輸用地、水域及水利設(shè)施用地、工礦倉儲用地、住宅用地等)361.99hm2。

結(jié)合本工程特點和水土流失的特性將工程區(qū)劃分為樞紐工程防治區(qū)、道路工程防治區(qū)、施工場地防治區(qū)、臨時堆土場防治區(qū)、取土石料場防治區(qū)、棄渣場防治區(qū)、淹沒浸沒防治區(qū)等七個防治分區(qū)。各防治分區(qū)占地具體如表1所示。

表1 防治分區(qū)表

2 土石方平衡分析

2.1 土石方平衡

本工程建設(shè)開挖土石方140.38萬m3，其中表土剝離12.45萬m3；回填土石方104.22萬m3，其中表土回覆8.18萬m3。取土石料場開采土石料23.55萬m3，其中開采黏土2.95萬m3，用于臨時圍堰心墻填筑；開采石料20.60萬m3，用于壩體砌石料。項目中開挖石方作為骨料等建材利用18.05萬m3。工程余方41.66萬m3，其中表土余方4.27萬m3。本工程土石方平衡具體情況如表2所示。

表2 工程土石方平衡表

2.2 土石方利用及去向分析

根據(jù)現(xiàn)場踏勘及調(diào)查分析，本工程可表土剝離總量為12.45萬m3；表土剝離后分別堆放于金山臨時堆土場(樞紐工程區(qū)附近)及下坂臨時堆土場(華安縣城附件)內(nèi)。金山臨時堆土場臨時堆放表土主要用于樞紐工程區(qū)綠化覆土(0.02萬m3)及礦坑棄渣場回填后綠化覆土(2.07萬m3)；下坂臨時堆土場臨時堆放表土主要用于下坂村12.18hm2耕地和園地復(fù)墾(回覆表土6.09萬m3)，以滿足耕作要求；表土余方(4.27萬m3)將用于華安縣城附近其它項目建設(shè)綠化覆土。表土剝離及平衡利用流向圖，如圖1所示。

圖1 表土剝離及平衡利用流向圖

扣除表土部分，本工程土石方開挖總量127.93萬m3，土石方回填總量96.04萬m3，從土石料場開采土石方23.55萬m3，開挖石方作為骨料等利用18.05萬m3，項目余土石方37.39萬m3，余方主要運至2個礦坑棄渣場回填。表土除外其余土石方平衡利用流向圖，如圖2所示。

圖2 表土除外其余土石方平衡利用流向圖

根據(jù)本工程土石方情況，共擬定兩處棄渣場，分別為1#礦坑棄渣場和2#礦坑棄渣場。1#礦坑棄渣場位于金山大橋上游300m左岸山坳處，距離樞紐工程區(qū)約2.4km，占地1.80hm2，可回填土石方約20萬m3。2#礦坑棄渣場位于金山大橋上游900m左岸山坳處，距離樞紐工程區(qū)約3.0km，占地2.33hm2，可回填土石方約30萬m3。兩處棄渣場運距較適宜，容量(約50萬m3)基本上可以滿足項目區(qū)棄渣要求。

3 結(jié) 語

根據(jù)以上分析，結(jié)合現(xiàn)行工程建設(shè)水土保持技術(shù)要求，對擬建水庫工程中土石方問題提出以下建議：

1)擬建水庫工程設(shè)計中需要充分重視土石方問題，優(yōu)化土石方相關(guān)方案，以減少擾動面積，降低人為因素可能造成的水土流失。

2)合理安排施工場區(qū)，優(yōu)化土石方調(diào)運，避免多次倒運，減少裸露時間和范圍。

3)表土作為珍稀的土壤資源，需要進(jìn)行有效保護(hù)，充分利用。

4)工程開挖的石方應(yīng)盡量考慮利用，可以考慮作為砂、碎石等骨料及毛塊石料，利用方向可以考慮工程重要性較低截排水溝、引水渠、低矮的擋土墻以及臨時措施建設(shè)。

5)土石方余方去向，能綜合利用的盡量利用起來，確實需要考慮外棄的，要找好合適的棄渣場，減少占地，棄渣場應(yīng)盡量避免占用耕地、林地、園地等農(nóng)用地，礦坑、沉陷區(qū)等為較好的棄渣場選擇。