托卡依水庫除險加固工程水土保持措施設計探討

孫 震

(新疆昌吉方匯水電設計有限公司，新疆 昌吉 831100)

1 項目區(qū)概況

托卡依水庫是格達良鄉(xiāng)唯一地表灌溉水源。格達良鄉(xiāng)位于阿圖什市以東42km，是阿圖什市主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)之一。全鄉(xiāng)共有7個村、74個生產隊。全鄉(xiāng)總人口1.92萬人(3473戶)。全鄉(xiāng)播種面積2866.67hm2，主要以種植小麥、玉米、棉花、果類、林帶為主。托卡依水庫是該鄉(xiāng)農業(yè)經濟的命脈性工程，控制灌溉面積2866.67hm2，對該鄉(xiāng)的農業(yè)經濟起著決定性的作用。

托卡依水庫具有防洪、灌溉等綜合用途。水庫設計洪水位為1239.0m，對應總庫容2458.79×104m3,灌溉面積2533.33hm2，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》[1](SL252-2017)規(guī)范規(guī)定，確定本工程規(guī)模為中型工程，工程等別為Ⅲ等，壩體、放水涵洞、底孔沖砂泄洪洞、渠首等主要建筑物為3級，其他建筑物為4級，臨時建筑物為5級。

2 水土流失防治責任范圍

本工程水土流失防治責任范圍為1945.00hm2，其中永久占地1934.72hm2，臨時占地10.28hm2。屬于阿圖什市管轄，防治責任主體為阿圖什市托卡依水庫管理站。本工程為點狀工程，位于平原區(qū)，因此一級分區(qū)為平原區(qū)；二級分區(qū)根據(jù)項目組成劃分為樞紐工程區(qū)、引水工程區(qū)、管理區(qū)、道路區(qū)、輸電線路區(qū)、供水管線區(qū)、施工生產生活區(qū)、料場區(qū)、棄渣場和淹沒區(qū)，共計10個二級區(qū)。本工程水土流失防治分區(qū)見表1。

3 水土流失防治標準及目標

本工程屬建設類項目，項目位于《全國水土保持區(qū)劃(試行)》中新疆位于北方風沙區(qū)，根據(jù)《生產建設項目水土流失防治標準》[2](GB 50434-2018)4.0.1條規(guī)定，執(zhí)行水土流失防治一級標準。

根據(jù)要求調整各項指標，本方案水土流失防治綜合目標值為水土流失治理度85%、土壤流失控制比1、渣土防護率87%、表土保護率不做具體要求、林草植被恢復率93%、林草覆蓋率15%。

4 水土流失量預測方法

根據(jù)可能造成水土流失面積、土壤侵蝕背景值和擾動后土壤侵蝕模數(shù)及水土流失發(fā)生時間等因素，計算得出土壤流失量。

(1)

式中，W為土壤流失量，t；j為預測時段，j=1、2，指施工期(含施工準備期)和自然恢復期2個時段；i為預測單元，i=1，2，3……，n；Fji為第j預測時段第i預測單元的面積，km2；Mji為第j預測時段第i預測單元的土壤侵蝕模數(shù)，t·km-2·a-1；Tji為第j預測時段第i預測單元的預測時段長，a。

按本方案確定的水土流失預測時段，經分析計算，本工程建設期水土流失面積為256.76hm2，自然恢復期內水土流失面積為164.97hm2，通過實際勘察，結合查閱工程設計基礎資料、地形圖、降水、風速等其他有關資料確定各預測分區(qū)擾動前、后土壤侵蝕模數(shù)，并依據(jù)預測得出的新增水土流失面積按數(shù)學模型法WS=F×(P2-P1)×N計算出在各預測時段內本工程建設可能造成的水土流失量?？赡墚a生水土流失總量約為38667t，其中新增水土流失量約18057t。

表1 水土保持防治分區(qū)表

水土流失面積匯總表見表2。

5 防治措施

5.1 樞紐工程區(qū)防治措施

主體工程在工程施工結束后對壩后的施工場地進行清理平整，土地平整面積80.64hm2。在樞紐工程區(qū)壩后縱向設置排水溝4.86km，排水溝采用300mm厚干砌石砌筑，底寬1.0m，渠深1.5m，邊坡1∶2.0。

樞紐工程區(qū)主壩段樁號3+200～6+500壩后土壤條件較好，壩后的地下水位較淺，撒播草籽后加以采用灑水車進行人工灌溉5～8次后，植被可成活，本方案考慮在主壩段樁號3+200～6+500段撒播草籽恢復植被，撒播草種選擇蘆葦、早熟禾，草籽撒播量為80kg·hm-2，施工結束后對壩后施工區(qū)域撒播草籽恢復植被，撒播草籽面積36.30hm2。為促進植被成活，在撒播草籽后采取灑水車輔助灌溉，共灑水8次，需灑水2904.00m3。對建筑物開挖的臨時堆土采取防塵網(wǎng)苫蓋的措施，防塵網(wǎng)面積1.20hm2。

表2 水土流失面積匯總表

5.2 引水工程區(qū)防治措施

主體工程在工程施工結束后對渠首施工作業(yè)帶及堆放棄土區(qū)域進行清理平整。土地平整面積8.89hm2。對堆放在渠首兩側的棄渣采用挖掘機對棄渣表面進行拍實，拍實面積為2.17hm2。施工期間對渠首施工區(qū)域采取灑水措施，灑水厚度為0.1cm，每天保證1次灑水，灑水天數(shù)為80d，灑水面積為1.25hm2，灑水量約1000.00m3。對引水渠首開挖的臨時堆土采取防塵網(wǎng)苫蓋的措施，防塵網(wǎng)面積0.30hm2。

5.3 管理區(qū)防治措施

管理區(qū)在施工前將地表表層土進行清理，在清理表土時，將地表30cm表土分層剝離，堆放在管理區(qū)內的空地內進行存放，共需剝離表土1080m3。在工程結束后，用于項目區(qū)恢復植被使用。

施工結束后對管理區(qū)可恢復植被的施工跡地回填表土，回填表土厚度約54cm，表土來源于工程區(qū)清廢，共需回填表土1080m3。主體工程在工程施工結束后對新建管理區(qū)的施工場地進行清理平整。土地平整面積0.38hm2。

在撒播草籽前對撒播區(qū)域進行平整、施肥，全面整地面積0.20hm2。對新建水庫管理站內進行綠化美化，主要是在管理區(qū)圍墻四周和進入管理區(qū)內道路兩側種植景觀綠化區(qū)種植喬木為大葉白蠟、白榆、紅葉海棠、蘋果等樹種，共種植喬木55株；灌木有紫丁香、榆葉梅和紅瑞木等，共種植灌木65株。采取人工撒播草籽的方式，草籽為早熟禾、高羊茅混合草種，草籽撒播量為80kg·hm-2，管理站植草坪0.20hm2。對綠化區(qū)域采取人工灌溉，灌溉方式為噴滴管，灌溉水源為管理站的生活用水，灌溉面積0.20hm2。

5.4 管理區(qū)防治措施

主體工程在工程施工前，對新建的永久道路及臨時道路進行平整，土地平整面積10.95hm2。在施工過程中對道路區(qū)域采取灑水措施，灑水厚度為0.1cm，每天保證1次灑水，灑水天數(shù)為80d，灑水面積為10.96hm2，灑水量約8763.60m3。

5.5 輸電線路區(qū)防治措施

在工程施工結束后對輸電線路區(qū)的線桿周圍堆放的棄土進行平整，對施工作業(yè)帶進行清理平整，土地平整面積1.30hm2。機械壓實(方案新增)：壓實面積為0.10hm2。

線桿開挖的臨時堆放的土方采取防塵網(wǎng)苫蓋的措施，防塵網(wǎng)面積0.03hm2。

施工期間對輸電線路施工區(qū)域采取灑水措施，灑水厚度為0.1cm，每天保證1次灑水，灑水天數(shù)為30d，灑水面積為1.30hm2，灑水量約411.30m3。

5.6 供水管線區(qū)防治措施

主體工程在工程施工結束后對供水管線區(qū)的的施工場地進行清理平整。土地平整面積1.73hm2。

根據(jù)現(xiàn)場調查，供水管線區(qū)域植被情況較好，主要生長蘆葦，本次選擇草種為蘆葦，草籽撒播量為80kg·hm-2，施工結束后對管道施工區(qū)域撒播草籽恢復植被，撒播草籽面積1.73hm2。施工期間對施工區(qū)域采取灑水措施，灑水厚度為0.1cm，每天保證1次灑水，灑水天數(shù)為40d，灑水面積為1.73hm2，灑水量約690m3。

5.7 施工生產生活區(qū)防治措施

在施工結束后對施工生產生活區(qū)采取平整，平整面積為1.17hm2。1#施工生產生活區(qū)撒播草籽前對撒播區(qū)域進行平整、施肥，全面整地面積1.17hm2。

為減少工程在施工過程產生揚塵，減少施工場地的揚塵，采取灑水降塵方式，根據(jù)施工經驗，在施工期間每天灑水1次，灑水厚度按平均0.1cm計算，灑水天數(shù)按100d計算，灑水面積為0.94hm2，灑水體積936.00m3。對施工生產生活區(qū)堆放材料采取防塵網(wǎng)苫蓋的措施，防塵網(wǎng)面積0.10hm2。

5.8 料場區(qū)防治措施

主體工程在取料結束后對取料坑進行清理，篩分廢棄料回填取料坑，土地平整面積4.09hm2。本方案在取料坑棄渣結束后，對取料區(qū)域表面采取機械壓實，減少大風天氣對取料坑的影響，機械壓實面積為4.09hm2。在取料過程中對取料區(qū)域采取灑水措施，灑水厚度為0.1cm，每天保證1次灑水，灑水天數(shù)為80d，灑水面積為4.09hm2，灑水量約3268.00m3。

6 水土保持投資及經濟效益分析

水土保持措施總投資789.82萬元，主體已實施377.11萬元；本方案新增水土保持措施412.70萬元，其中，工程措施58.86萬元、植物措施56.89萬元、施工臨時工程77.63萬元，獨立費用123.29萬元(監(jiān)理費14.02萬元、監(jiān)測費60.41萬元)，基本預備費19.00萬元，水土保持補償費77.03萬元。

結合主體工程已有水土保持措施，方案全部實施后可治理水土流失面積256.76hm2，可減少水土流失量18057t，工程建設引起的水土流失可以得到有效治理，將產生明顯的保水、保土效益。

依據(jù)工程量及可實現(xiàn)的水土保持防治措施面積等預測到設計水平年水土流失治理度為88.0%，土壤流失控制比為1.0，渣土防護率98.7%，表土保護率不做具體要求，林草植被恢復率為95.9%，林草覆蓋率15.3%。

7 結語

通過水土保持的分析論證，本工程不存在水土保持制約性因素，在工程建設和運行過程中建設單位實施一系列的水土保持措施后，能有效防止新增水土流失，本工程建設是可行的。