廣東陽江抽水蓄能電站棄渣場水土保持措施聯(lián)防設(shè)計(jì)

［關(guān)鍵詞］ 棄渣場；水土保持；聯(lián)防設(shè)計(jì)；抽水蓄能電站

［摘 要］ 在當(dāng)前棄渣減量化要求的背景下，廣東陽江抽水蓄能電站棄渣場水土保持措施設(shè)計(jì)為減少與控制工程余方總量，在前期階段先從主體工程設(shè)計(jì)方面介入，提出優(yōu)化工程布置、施工組織設(shè)計(jì)及塑造施工營地等要求，從源頭上減少了工程上、下水庫棄渣量，且消除了因?qū)ＴO(shè)上水庫棄渣場帶來的水土流失隱患問題；后基于下水庫施工區(qū)地形條件，對(duì)工程布設(shè)的正涌棄渣場因地制宜采取“上截（擋）、下攔、中排導(dǎo)”的聯(lián)防設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了下水庫棄渣場的措施防護(hù)，可以達(dá)到減少泥沙外移，實(shí)現(xiàn)泥水分離、清水排放的綜合防治效果，體現(xiàn)了工程與自然相融合、人文合一的先進(jìn)理念。同時(shí)，介紹了具體采取的水土保持聯(lián)防措施。

［中圖分類號(hào)］ S157.2" [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.12.005

［引用格式］ 詹銳生，段東亮，李小平，等.廣東陽江抽水蓄能電站棄渣場水土保持措施聯(lián)防設(shè)計(jì)[J].中國水土保持，2024（12）：13-15，32.

棄渣場一直是水土流失防治的重點(diǎn)對(duì)象，但從工程根源上減少余方總量及棄渣場布設(shè)數(shù)量卻是設(shè)計(jì)工作中易疏忽的工作內(nèi)容。在當(dāng)前棄渣減量化要求的背景下，廣東陽江抽水蓄能電站棄渣場水土保持措施設(shè)計(jì)從利于水土保持角度，分析工程渣料來源、土石性質(zhì)及場地填筑需求等多方因素，有的放矢開展水土保持設(shè)計(jì)。先從主體工程設(shè)計(jì)方面介入，提出優(yōu)化工程布置、施工組織設(shè)計(jì)及塑造施工營地等要求，提高土石方利用率及進(jìn)行場地平整利用，消除上水庫工程區(qū)專設(shè)棄渣場的隱患；后對(duì)下水庫棄渣場重點(diǎn)設(shè)防，運(yùn)用聯(lián)防措施加強(qiáng)棄渣場防護(hù)。通過前期介入、根源減量、強(qiáng)化措施的方法，從源頭上降低了生產(chǎn)建設(shè)類項(xiàng)目水土流失防治難度，提高了工程土石利用率，貫徹了棄渣減量化政策，目前工程運(yùn)行效果良好，下水庫棄渣場無水土流失危害，對(duì)同類工程具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。

1 工程簡況

廣東陽江抽水蓄能電站位于陽江市陽春八甲山區(qū)，工程等別為Ⅰ等大（1）型工程，總裝機(jī)容量為2 400 MW，分兩期建設(shè)，近期、遠(yuǎn)期各1 200 MW，目前已建成運(yùn)行。該電站屬于國家“十三五”水電行業(yè)規(guī)劃的重要戰(zhàn)略性項(xiàng)目，屬廣東省重點(diǎn)建設(shè)工程，是目前國內(nèi)已建成投運(yùn)的單機(jī)容量最大（40萬kW抽水蓄能機(jī)組）、水頭最高、施工埋深最大的蓄能電站。

建成后的樞紐工程永久建筑物水庫大壩、溢洪道等水工建筑物級(jí)別為1級(jí)，工程交通洞、排水廊道工程級(jí)別為3級(jí)。水庫大壩（上、下水庫）、溢洪道、進(jìn)出水口及底孔等設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為500 a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5 000 a一遇；工程泄水建筑物（上、下水庫消能防沖）設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 a一遇；余下發(fā)電廠房及其他附屬建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為200 a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1 000 a一遇。

2 前期基于水土保持提出的余方處置方案及結(jié)果

1）優(yōu)化工程布置及土石方平衡方案，貫徹余方綜合利用理念，實(shí)現(xiàn)工程棄渣減量化。前期工作從水土保持角度商上游主體工程設(shè)計(jì)專業(yè)人員，積極參與討論推選上、下水庫壩型優(yōu)化調(diào)整方案，從工程布置方面提出優(yōu)化施工土石方平衡方案建議，要求將部分開挖料作為下水庫大壩下游壩體風(fēng)化料填筑、溢洪道石渣回填、永久生產(chǎn)生活管理區(qū)土石方填筑、地下系統(tǒng)及下水庫施工區(qū)砂石加工系統(tǒng)等場地填筑的利用料。調(diào)整后的方案（含上、下水庫壩型選擇）大幅度提高了土石方開挖料利用率，減少了工程棄渣量，土石料開采量共減少191萬m³。

2）引入結(jié)合工程（施工）布置營造場地的設(shè)計(jì)理念，注重土地資源最大化利用。受限于工程上水庫緊鄰鵝凰嶂省級(jí)自然保護(hù)區(qū)和廣東省生態(tài)嚴(yán)格控制區(qū)，工程設(shè)計(jì)充分考慮環(huán)境保護(hù)及水土保持對(duì)棄渣場的選址制約性因素，經(jīng)水文規(guī)劃專業(yè)人員討論分析和排查，考慮到上水庫的死庫容有330萬m³、50 a總淤積沙量為21.41萬m 依據(jù)現(xiàn)有庫盆地形條件，在不影響下游大壩、排（泄）水等建筑物安全運(yùn)行的前提下，將土石方余方作為上水庫現(xiàn)有白水大壩745 m高程以下低洼地場地平整料，上水庫施工區(qū)不專設(shè)永久棄渣場。同時(shí)，區(qū)域北側(cè)渣頂兼具施工期施工場地功能，布置砂石料加工場地及施工企業(yè)臨時(shí)板房等，在減少外運(yùn)棄渣量的同時(shí)又滿足了臨建工程施工所需。此舉在降低工程水土流失防治難度的同時(shí)，又保護(hù)和合理利用了土地資源，實(shí)現(xiàn)了資源的重復(fù)利用，是棄渣減量化、資源化利用的新突破^[1-2]。

3）綜合下水庫地形地勢(shì)條件因地制宜考慮棄渣場布設(shè)方案。工程上水庫地形較陡，在庫外難以找到布置棄渣場的位置，經(jīng)設(shè)計(jì)專業(yè)人員充分論證后，將渣料作為上水庫淹沒區(qū)低洼地場地平整料，不專設(shè)棄渣場。工程下水庫有用開挖料全部作為下水庫大壩下游壩體風(fēng)化料填筑、溢洪道石渣回填、永久生產(chǎn)生活管理區(qū)土石方填筑、地下系統(tǒng)及下水庫施工區(qū)砂石加工系統(tǒng)場地填筑的砂石料源。由于開挖的石料均可用于筑壩或用于砂石料加工，地下系統(tǒng)及下水庫施工區(qū)的棄渣主要為開挖料的無用料及部分未利用的開挖土方，因此根據(jù)下水庫現(xiàn)有地形條件，選取下水庫大壩下游左岸的正涌作為永久棄渣場，命名為下水庫正涌棄渣場。

3 下水庫正涌棄渣場簡況

正涌棄渣場位于下水庫大壩左壩頭下游200 m外的沖溝內(nèi)，屬于溝道型棄渣場，級(jí)別為大型，總占地面積22.44 hm²，堆渣量209.69萬m³（松方251.63萬m³），平均堆高11 m，最大堆渣高度30 m?，F(xiàn)狀地形為一大沖溝，地形“口小肚大”，下游出口溝底高程75 m，棄渣場出口下游為高屋村（施工前搬遷），上游50 a一遇洪峰流量為33.86 m³/s。堆渣前先修筑鋼筋混凝土排洪暗涵，下游修筑7 m高的塊石排水棱體，四周修筑漿砌石截水溝。采取自下而上進(jìn)占式堆渣方式，下游形成三級(jí)堆渣邊坡，每級(jí)10 m高，坡比1∶^2.5，每兩級(jí)邊坡間設(shè)一寬2 m的馬道；堆渣平臺(tái)及馬道設(shè)排水溝，第一級(jí)邊坡與排水棱體結(jié)合，堆渣邊坡干砌石護(hù)面。

4 棄渣場防治難點(diǎn)

4.1 常規(guī)水土保持措施設(shè)計(jì)工作思路、理念分析

根據(jù)廣東省內(nèi)已建成運(yùn)行的同類抽水蓄能電站資料分析，現(xiàn)場水土流失嚴(yán)重的問題集中在施工期的措施防護(hù)落實(shí)及后期的跡地恢復(fù)效果方面，原因在于規(guī)劃設(shè)計(jì)階段不能將水土保持理念很好地融入棄渣場的工程設(shè)計(jì)中，下游設(shè)計(jì)人員更多是迎合上游主體工程設(shè)計(jì)人員千篇一律流水作業(yè)般的做法，無主觀創(chuàng)新想法，不能直接就工程面臨的實(shí)際困難提出獨(dú)特的見解，導(dǎo)致水土保持關(guān)注的同類問題一直無法得到正面的解決。從工程層面上講，解決生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場帶來的水土流失影響問題，不能僅局限于依賴后期采用防治措施對(duì)擾動(dòng)的地表進(jìn)行恢復(fù)，而是要從宏觀角度在工程布置、產(chǎn)生水土流失的重要部位等源頭上及時(shí)遏制，這就要求必須創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路和理念，結(jié)合棄渣場降雨、地形條件、自然植被等眾多特點(diǎn)，全方位多角度考慮棄渣場水土流失防治措施的設(shè)計(jì)問題^[3]。

4.2 下游環(huán)境敏感因素分析

正涌棄渣場出口下游約500 m位置為高屋村，需進(jìn)一步協(xié)調(diào)，在棄渣場施工啟用前對(duì)房屋進(jìn)行拆除。棄渣場啟用前環(huán)境見圖1。

4.3 存在的問題

1）三面環(huán)山的棄渣場中部坡腳存在長流水過流的問題。

2）若汛期施工，場地不采取及時(shí)有效的水土保持措施，則勢(shì)必造成下游溝渠水質(zhì)渾濁、泥沙淤積等問題。

5 正涌棄渣場水土保持措施設(shè)計(jì)分析

5.1 水土保持措施設(shè)計(jì)

根據(jù)棄渣場實(shí)際地形，結(jié)合堆渣方案的可操作性，將堆渣區(qū)劃分Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)及Ⅲ區(qū)，Ⅰ區(qū)堆至115 m高程形成堆渣平臺(tái)，Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)堆至105 m高程形成堆渣平臺(tái)，整個(gè)棄渣場形成三面邊坡、坡腳地勢(shì)較低的態(tài)勢(shì)。

經(jīng)綜合梳理、分析正涌棄渣場現(xiàn)場水土流失特點(diǎn)，明確了棄渣場水土流失防治的關(guān)鍵部位和時(shí)段，施工過程需做到區(qū)域聯(lián)防、措施靈活搭配，化被動(dòng)治理為主動(dòng)預(yù)防；建設(shè)期需采取豐富多樣的植物措施，以形成整個(gè)施工擾動(dòng)面全方位林草覆蓋的有利局面^[4]。

5.2 設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)

在對(duì)正涌棄渣場采用的防護(hù)措施方面大膽創(chuàng)新，較早地提出剛?cè)岵⒓?、綠色防護(hù)、注重效果、同步解決“疑難雜癥”的想法。在分區(qū)堆放的堆置方案下，依地形及現(xiàn)狀自然條件從安全角度先修筑三方邊坡坡腳的格賓石籠攔護(hù)措施（攔渣反濾），配套在下游坡腳布設(shè)草皮溝，在上游堆渣線外圍布置截水措施，在平臺(tái)設(shè)置草皮排水溝；中部位置設(shè)導(dǎo)排渠引流，下游另設(shè)石籠攔沙，目的是減少泥沙外移，實(shí)現(xiàn)泥水分離、清水排放的綜合防治效果。

此聯(lián)防措施結(jié)合三邊的自然山體、棄渣場中部的自然沖溝，修建人工與自然相結(jié)合的攔渣、導(dǎo)排、濾沙防沖等措施，再次體現(xiàn)了工程與自然相融合、人文合一的先進(jìn)理念，是水土保持工程設(shè)計(jì)與景觀工程結(jié)合的一次完美創(chuàng)新，值得其他同類工程借鑒。

5.3 水土保持措施聯(lián)防設(shè)計(jì)

5.3.1 上游攔堵——源頭遏制

渣料堆放時(shí)遵循“先攔后棄”原則，棄渣前先行修筑格賓石籠擋渣墻（見圖2），起到攔渣作用的同時(shí)又能控制泥沙輸出，從源頭上減少水土流失對(duì)下游的影響。

堆渣時(shí)大塊石渣墊于底部，強(qiáng)風(fēng)化性質(zhì)渣料或粒徑稍大顆粒物夾于中層，最上層壓蓋大粒徑塊石，預(yù)留自然排水坡度，在擋渣墻頂面以上至渣頂?shù)脑w邊坡以穩(wěn)定坡比堆放，坡比采用1∶2.5，坡面采用生態(tài)護(hù)坡。

5.3.2 中部導(dǎo)排——途中過流

為解決場內(nèi)排水問題，避免場內(nèi)地表匯流對(duì)渣面造成沖刷，減少水土流失，在堆渣平臺(tái)修筑橫向排水溝，并順接入兩側(cè)截水溝，可將水排入下游溝道或排水箱涵。除了常規(guī)布設(shè)在棄渣場外圍的截水溝及平臺(tái)、馬道、坡腳的排水溝，為滿足溝渠過水需求，堆渣前在棄渣場底部埋設(shè)直徑1 200 mm的鋼筋混凝土排水涵，作為施工期排水通道，待堆渣結(jié)束后在沿棄渣場邊緣的原狀土上布置導(dǎo)排渠（若布置在棄渣場表面，由于棄渣場填筑時(shí)未充分碾壓，因此后期會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，明渠施工完畢后則很容易被破壞），見圖3。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，相應(yīng)過水流量為35.78 m³/s。由于落差較大（30 m），因此下游出口段需設(shè)置溢流及消能設(shè)施。

5.3.3 下游攔沙——末端消除

為避免懸移質(zhì)泥沙對(duì)下游水系水質(zhì)造成影響，做到源頭控制、途中截留、末端消除水土流失，實(shí)現(xiàn)區(qū)域聯(lián)防、措施靈活搭配，化解被動(dòng)局面，有效控制泥沙流失對(duì)下游的影響，在溝渠中段及下游布置格賓石籠臨時(shí)攔擋，下游輔以拋石防沖刷措施（見圖4）。

6 借鑒性意義

1）在工程余方處置方面，根據(jù)上、下水庫周邊環(huán)境的敏感情況，結(jié)合地形條件，經(jīng)水文規(guī)劃專業(yè)人員充分論證，上水庫施工區(qū)產(chǎn)生的余方在不影響下游水工程建筑物安全運(yùn)行、泥沙淤積的前提下，就地在死庫容低洼地進(jìn)行場平，此舉亦迎合了施工組織設(shè)計(jì)施工期在庫內(nèi)布設(shè)施工營地的需求（場平區(qū)域兼具施工營地功能）；通過壩型的調(diào)整及施工布置的優(yōu)化，結(jié)合土石方平衡方案，工程棄渣總量減少285萬m 通過余方綜合利用及場平工程，減少外運(yùn)棄渣量178.24萬m 從工程上實(shí)現(xiàn)了互利雙贏的目的。從正面上看，水土保持在前期階段提前介入，在棄渣減量化、資源化方面發(fā)揮的紐帶作用功不可沒。

2）棄渣場剛?cè)岵⒓娴穆?lián)防措施發(fā)揮的綜合防治效果顯著。傳統(tǒng)的棄渣場水土流失防治措施基本是在“先攔后棄”的原則上，簡易地采用下游攔渣、周邊截（排）水及施工場地跡地恢復(fù)措施，且采用的傳統(tǒng)建材總體上缺少自然美，剛性硬化，突兀感比較明顯，從視覺上可目睹與周邊自然環(huán)境不協(xié)調(diào)，且不統(tǒng)籌考慮對(duì)棄渣場之外的環(huán)境敏感因素的總體控制，不利于建設(shè)綠色電站，滿足生態(tài)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求。下水庫施工區(qū)正涌棄渣場啟用前，通過對(duì)棄渣場充分論證分析，堆渣方案顯示下游將形成三級(jí)堆渣邊坡，在極力要求下游高屋村居民搬遷，消除安全隱患問題后，通過設(shè)計(jì)方案比選，采用了導(dǎo)流明渠過流，巧妙地運(yùn)用了格賓石籠聯(lián)合拋塊石防沖設(shè)計(jì)手段，配備草皮溝等生態(tài)防護(hù)措施，形成了剛?cè)岵⒓娴拇胧w系，強(qiáng)化了棄渣場的防治措施，實(shí)現(xiàn)了水土流失從源頭上控制（上游擋渣、截排水）、中部排導(dǎo)（明渠導(dǎo)流）、末端消除（下游臨時(shí)攔沙），避免對(duì)下游造成危害。

7 結(jié)束語

通過水土保持提前介入、參與主體工程設(shè)計(jì)，重視對(duì)工程余方總量的控制，將棄渣處置與微地形重塑和景觀營造有機(jī)結(jié)合，提高了工程與周邊景觀的相融性；將無法全部消化利用的土石方集中堆放，推選了合理可靠的施工堆渣方案，立足于排除安全隱患角度，對(duì)下水庫正涌棄渣場采用“上截（擋）、下攔、中排導(dǎo)”的聯(lián)防設(shè)計(jì)，有效解決了水土流失防治難題，確保了棄渣場的運(yùn)行不對(duì)下游水系、居民點(diǎn)造成水土流失影響，可為同類棄渣場的防護(hù)提供技術(shù)借鑒。

［參考文獻(xiàn)]

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