泉坑水庫除險(xiǎn)加固工程棄渣場(chǎng)水土流失防治措施分析

馬洪武

(惠州市華禹水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 惠州 516000)

1 項(xiàng)目背景

泉坑水庫現(xiàn)狀擔(dān)負(fù)著下游0.1萬hm2農(nóng)田的灌溉用水和1.3萬人口的生活用水以及工礦企業(yè)用水的任務(wù)。水庫工程保護(hù)下游1.3萬人的生命財(cái)產(chǎn)及106國道(廣韶公路)和京珠高速公路的安全。泉坑水庫的建成運(yùn)行，對(duì)翁源縣翁城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高發(fā)揮了極其重要的作用。經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，工程存在著嚴(yán)重的安全隱患(經(jīng)大壩安全鑒定為三類壩)，工程效益日益降低，本次除險(xiǎn)加固的任務(wù)就是消除水庫工程目前存在的隱患，確保水庫安全達(dá)標(biāo)，并對(duì)庫區(qū)環(huán)境加以整治，從而更好地發(fā)揮水庫灌溉、防洪、發(fā)電及環(huán)境美化等綜合效益[1-3]。

2 除險(xiǎn)加固

水庫屬中型水庫，工程等別為Ⅲ等，其主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)50 a一遇(P=2%)，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)1000 a一遇(P=0.1%)，消能防沖建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30 a一遇(P=3.33%)。主要建設(shè)內(nèi)容：重新鋪設(shè)大壩迎水坡的混凝土護(hù)砌和背水坡培厚，壩體和壩基防滲處理，重建溢洪道，重建輸水涵管進(jìn)口和更換輸水涵管出口段管道，修整上廟引洪渠及引洪設(shè)施，完善大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施等。

2.1 取土(石、砂)場(chǎng)

本次工程加固需要填土方量較小，土料由地質(zhì)勘察選取了主壩下游老河道右岸山包為土料場(chǎng)，平均運(yùn)距1.0 km。該料場(chǎng)也是建時(shí)的料場(chǎng)，料場(chǎng)土質(zhì)滿足碾壓式土壩的要求，可開采儲(chǔ)量為4.20萬m3，本工程土方需量1.89萬m3，完全滿足設(shè)計(jì)用土料儲(chǔ)量的要求。取土場(chǎng)布置符合《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50433—2018)第4.3.7條要求。

本項(xiàng)目取土場(chǎng)位于主壩下游老河道右岸山包，該處山坡較為平緩，根據(jù)主體勘察報(bào)告，山體基巖為泥質(zhì)粉砂巖及灰?guī)r，無崩塌、滑坡及泥石流易發(fā)危險(xiǎn)。取土場(chǎng)位于水庫管理范圍內(nèi)，符合庫區(qū)規(guī)劃要求，取土結(jié)束后采取種植喬灌木等復(fù)綠措施，與周邊協(xié)調(diào)。未在河道取土，主體未考慮取土結(jié)束后的土地利用，本方案擬新增種植喬灌草等植物措施，恢復(fù)原有用地，以便后期利用。

2.2 棄土(石、渣)場(chǎng)

本項(xiàng)目棄渣場(chǎng)位于主壩下游河道左岸的魚塘，占地面積為0.62 hm2，經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，本項(xiàng)目共計(jì)棄渣量2.86萬m3(自然方)，棄土棄石分類堆放，棄石位于魚塘最底層，并利用機(jī)械夯實(shí)擠淤，而后回填一般棄土并利用機(jī)械夯實(shí)，經(jīng)回填夯實(shí)后，計(jì)算得棄渣回填深度約4.0 m，現(xiàn)狀魚塘深度為3.0 m，棄渣結(jié)束后，棄渣場(chǎng)高出周邊約1.0 m。

經(jīng)調(diào)查，棄土場(chǎng)選擇凹地布置，棄方全部運(yùn)至壩后坡坡腳棄土場(chǎng)，按施工時(shí)序堆放，棄土棄石分類堆放，棄石位于魚塘最底層；棄土場(chǎng)原始地形為水田，后挖深為魚塘，未占用老河道，現(xiàn)權(quán)屬當(dāng)?shù)卮逦瘯?huì)，不在水庫管理范圍內(nèi)。本工程棄渣方案合理，沒有違反相關(guān)水土保持要求。

3 棄渣場(chǎng)水土流失防治措施

本方案將本工程分為主體工程區(qū)、施工營造區(qū)、取土場(chǎng)區(qū)、臨時(shí)堆土區(qū)、臨時(shí)施工道路區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū) 6 個(gè)一級(jí)分區(qū)。項(xiàng)目建設(shè)造成的水土流失類型主要為水力侵蝕，發(fā)生流失的主要時(shí)段為施工期，棄渣場(chǎng)區(qū)是水土流失發(fā)生的重點(diǎn)區(qū)域之一，本項(xiàng)目主要圍繞取土及棄渣場(chǎng)水土流失防治措施展開分析。

3.1 取土場(chǎng)區(qū)

該區(qū)防治責(zé)任范圍面積0.75 hm2，本區(qū)措施布設(shè)如圖1所示。

圖1 水土流失防治措施體系

3.1.1 工程措施

(1)表土剝離(方案新增)。取土前對(duì)取土場(chǎng)全區(qū)域進(jìn)行表土剝離，剝離厚度20 cm，剝離面積7500 m2。剝離的表土堆放于取土場(chǎng)區(qū)的表土堆場(chǎng)區(qū)用于后期取土場(chǎng)的復(fù)綠。

(2)表土回覆(方案新增)。取土結(jié)束后形成取土平臺(tái)占地0.65 hm2，需種植喬木、灌木恢復(fù)為林地，實(shí)施喬灌復(fù)綠前對(duì)取土平臺(tái)進(jìn)行表土回覆，利用表土堆場(chǎng)堆放的表土1500 m3，平均回覆厚度為23 cm。

3.1.2 植物措施

(1)全面整地(方案新增)。取土結(jié)束后，復(fù)綠前，方案新增在取土平臺(tái)全區(qū)域進(jìn)行全面整地，共計(jì)0.65 hm2。

(2)撒播草籽(方案新增)。表土回覆及全面整地后，方案新增在取土平臺(tái)全區(qū)域布設(shè)撒播草籽0.65 hm2。

(3)掛三維網(wǎng)植草皮護(hù)坡(方案新增)。取土后形成了取土邊坡，方案新增在取土邊坡布設(shè)掛三維網(wǎng)植草皮護(hù)坡1200 m2。三維網(wǎng)噴播植草護(hù)坡施工順序：整平坡面→掛三維網(wǎng)→錨釘施工→網(wǎng)上培土→噴播植草→覆膜養(yǎng)護(hù)。三維網(wǎng)為黑色，其技術(shù)參數(shù)為：拉斷力≥3.2 kN/m，厚度≥18 mm，單位質(zhì)量≥430 g/m2。草種應(yīng)選用易成活、生長(zhǎng)快、根系發(fā)達(dá)、葉莖矮或有匍匐莖的多年生草種。

(4)種植喬木 (方案新增)。方案新增在取土平臺(tái)布設(shè)了種植喬木 407 株。種植喬木施工工藝：挖坑、栽植、澆水、覆土、保墑、整形、清理。喬木按照株行距 4.0 m×4.0 m 的種植密度，栽植坑直徑 0.5 m，深 0.6 m，喬木造林密度 625 株/hm2。

(5)種植灌木 (方案新增)。方案新增在取土平臺(tái)布設(shè)種植灌木 1625 株。株行距為 2.0 m×2.0 m，灌木造林密度2500 株/hm2。

3.1.3 臨時(shí)措施

(1)抹面排水溝(方案新增)。方案新增在取土邊坡頂及取土平臺(tái)四周布設(shè)了抹面排水溝393 m。抹面排水溝采用梯形斷面，底寬0.3 m，深0.3 m，坡比1∶1，見光面采用1∶2的水泥砂漿抹面厚20 mm。

(2)磚砌沉沙池(方案新增)。方案新增在排水出口布設(shè)了磚砌沉沙池2座。沉沙池規(guī)格為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)×寬×深=2.0 m×1.5 m×1.2 m，池壁采用MU10蒸壓灰砂磚砌筑，厚240 mm，表面用1∶2 水泥砂漿抹面，厚20 mm；池底采用C15混凝土現(xiàn)澆，厚100 mm。

(3)土袋攔擋(方案新增)。為防止剝離的表土產(chǎn)生水土流失，方案新增在表土堆場(chǎng)區(qū)四周布設(shè)了土袋攔擋160 m。編織土袋攔擋采用矩形斷面，寬0.6 m，高0.6 m。袋裝土來自工程開挖土方，施工結(jié)束后拆除就地回填。

(4)彩條布覆蓋(方案新增)。方案新增在未及時(shí)防護(hù)的裸露坡面布設(shè)彩條布苫蓋，考慮到彩條布可重復(fù)利用，共布設(shè)彩條布苫蓋2000 m2。

3.2 棄渣場(chǎng)區(qū)

該區(qū)防治責(zé)任范圍面積0.62 hm2，本區(qū)措施布設(shè)如圖2所示。

圖2 水土流失防治措施體系

3.2.1 工程措施

(1)表土回覆(方案新增)。為方便棄渣場(chǎng)后期復(fù)綠，方案新增在棄渣結(jié)束后全區(qū)域布設(shè)表土回覆1200 m3，棄渣場(chǎng)占地面積0.62 hm2，平均回覆厚度為19.35 cm。

(2)C20混凝土攔擋。方案新增在區(qū)域四周布設(shè)了C20混凝土攔擋344 m。C20混凝土攔擋設(shè)計(jì)為C20混凝土結(jié)構(gòu)，斷面尺寸為矩形，墻頂寬0.6 m，墻高0.8 m，基礎(chǔ)埋深0.4 m，每隔15 m設(shè)沉陷縫一道，縫內(nèi)用瀝青麻絮填塞。

3.2.2 植物措施

(1)全面整地(方案新增)。表土回覆后，方案新增對(duì)棄渣場(chǎng)全區(qū)域進(jìn)行全面整地0.62 hm2。

(2)撒播草籽(方案新增)。表土回覆后，方案新增在棄渣場(chǎng)全區(qū)域布設(shè)撒播草籽0.62 hm2，采用臺(tái)灣草或大葉油草。

(3)種植灌木(方案新增)。方案新增在棄渣結(jié)束后全區(qū)域種植灌木1550株。株行距為2.0 m×2.0 m，灌木造林密度2500株/hm2。

3.2.3 臨時(shí)措施

(1)抹面排水溝(方案新增)。方案新增在棄渣場(chǎng)區(qū)域四周布設(shè)抹面排水溝370 m。抹面排水溝采用梯形斷面，底寬0.3 m，深0.3 m，坡比1∶1，見光面采用1∶2的水泥砂漿抹面厚20 mm。

(2)抹面沉沙池(方案新增)。方案新增在棄渣場(chǎng)區(qū)排水出口布設(shè)抹面沉沙池，共布設(shè)4座。

抹面沉沙池采用梯形斷面，底寬0.8 m，深0.8 m，坡比1∶0.5，見光面采用1∶2的水泥砂漿抹面厚20 mm。

(3)彩條布覆蓋(方案新增)。方案新增在未及時(shí)防護(hù)的裸露面布設(shè)彩條布苫蓋，考慮到彩條布可重復(fù)利用，共布設(shè)彩條布苫蓋2000 m2。

3.3 防治效果分析

(1)水土流失治理度。各項(xiàng)措施實(shí)施后，項(xiàng)目建設(shè)所帶來的各水土流失區(qū)域均得到有效治理和改善，取土及棄渣場(chǎng)區(qū)治理度見表1，水土流失總治理度達(dá)到 100%。

表1 取土及棄渣場(chǎng)區(qū)水土流失治理度

(2)渣土防護(hù)率。本項(xiàng)目棄方總量為2.86 萬m3，棄方全部運(yùn)至壩后坡坡腳棄土場(chǎng)。達(dá)到渣土防護(hù)率 95%。

(3)林草植被恢復(fù)率。本項(xiàng)目取土及棄渣場(chǎng)區(qū)林草植被恢復(fù)率見表2，林草植被恢復(fù)率達(dá)100%。

表2 取土及棄渣場(chǎng)區(qū)林草植被恢復(fù)率

(4)林草覆蓋率。經(jīng)由治理后，取土及棄渣場(chǎng)區(qū)林草覆蓋率達(dá)到了100%。通過以上的定量分析，本水土保持方案實(shí)施后，可以有效控制工程建設(shè)造成的水土流失，確保工程安全運(yùn)行，同時(shí)減少對(duì)水土資源的破壞，恢復(fù)植被，綠化美化環(huán)境，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境[4]。

4 結(jié) 語

水庫工程在建設(shè)時(shí)期往往存在取土與棄渣棄土環(huán)節(jié)，而取土及棄渣場(chǎng)往往是水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域，無論大小、形狀、形式均對(duì)生態(tài)環(huán)境及水土流失產(chǎn)生不利影響。水庫工程建設(shè)中，需科學(xué)布置取土及棄渣場(chǎng)，并充分結(jié)合生態(tài)修復(fù)理念制定水土流失防治方案，包括工程措施、植物措施以及臨時(shí)措施，形成生態(tài)、綠色與高效的治理體系，保證水庫與自然生態(tài)環(huán)境和諧共處。