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水库工程建设可能产生的水土流失及其危害与治理

时间:2016-02-18 来源:未知 作者:小韩 本文字数:4826字

  1 工程及项目区概况

  永安市溪源水库工程地处永安市洪田镇境内,是以灌溉为主,兼有供水等综合利用的中型水利工程。工程坝址以上流域面积 54. 1km2,正常蓄水位 428m,相应库容为 1 349 万 m3,校核洪水位( P = 0. 2%)430. 63m,相应总库容 1 510 万 m3,为多年调节水库。工程灌溉 897. 33hm2农田,灌溉年供水量 1 268 万 m3( P =90%) ,向西区水厂年供水量 1 153. 4 万 m3( P =95% ) ,生态年用水量 482. 5 万 m3.工程枢纽主要由拦河坝( 重力坝) 、引水系统、灌溉渠系及附属建筑物组成。重力坝最大坝高 77. 0m;引水隧洞长 11. 60km; 灌渠长 31. 44km; 附属建筑物包括管理房和上坝道路。工程征占地总面积91.69hm2,总投资 37 915. 26 万元,总工期为 4a.工程于 2015年 10 月 18 日正式开工。

  项目区地处中亚热带季风性气候区,兼有内陆与山区性气候特点。春季多阴雨,夏季雨量较集中,秋季多晴日,冬季较寒冷。多年平均降雨量 1 519mm,多年平均气温 19. 2℃,多年平均风速 1. 2m/s,全年平均无霜期 300d 左右,年日照小时数 1 761h.项目区地貌为中低山丘陵区,土壤有红壤、水稻土、紫色土。森林植被区系属于中亚热带常绿阔叶林地区。

  2 工程建设可能产生的水土流失及其危害

  2. 1 可能产生的水土流失

  针对工程所在地区缺乏实际观测资料和科学研究成果的情况,水土流失量预测主要采取类比预测的方法[1].经预测,可能产生新增水土流失量达6 607t,水土流失发生的重点时段是施工期,重点部位是主体工程区和弃渣场。

  2. 2 可能造成的危害

  2. 2. 1 对项目本身可能造成的危害 坝肩的开挖、隧洞进出口的开挖、上坝道路的修建、渠道的开挖等施工行为严重影响了这些单元土层的稳定性,为水土流失的加剧创造了条件。若不及时做好相应的防治措施,将可能产生严重的水土流失,甚至可能发生滑坡等灾害,这将直接对工程施工的正常进行和营运安全造成严重危害。

  2. 2. 2 对下游及周边地区可能造成的危害 拦河坝为水工建筑物,在大坝开挖施工中将产生大量的松散土石,在降雨的作用下极易进入河道被水流冲走而发生流失[2].若不及时采取有效的防治措施,不但将可能产生严重的水土流失,而且可能会淤塞河道影响行洪、污染下游洛溪水库的水质,对下游地区人民的生产生活造成危害。

  2. 2. 3 对项目区生态环境可能造成的影响 项目区流域内多为高山地带,森林植被良好,水土保持较好。

  在工程建设过程中,主体工程施工、料场取料、施工道路修建、弃渣场弃渣等将造成大面积的地表扰动和植被破坏,水库蓄水又造成原有的耕地、林地等土地类型全部转变为水域用地,这都对当地植被和生态环境有不小的负面影响。

  3 防治措施体系

  根据以上对工程建设可能产生的水土流失及其危害的分析,按防治分区,采取重点治理与面上防治相结合、植物措施与工程措施相结合、治理措施与美化绿化相结合,统筹布局各类水土保持措施,以形成完整的水土流失防治体系[3].水土流失防治措施体系见表1.
  
  4 分区防治措施

  4. 1 主体工程区

  4. 1. 1 挡水工程

  4. 1. 1. 1 工程措施 土壤资源是宝贵的自然资源,是生态恢复的基础和重要保障,因此施工前应结合场地清理进行表土剥离,表土剥离应优先选择土层厚度不小于 0. 30m 的扰动地段( 表土剥离措施,下同) .剥离的表土集中堆放在表土临时堆场。

  4. 1. 1. 2 植物措施 施工结束后,对挡水工程区边角或周边空地进行灌草绿化,种植胡枝子和撒播狗牙根和百喜草混合草籽。绿化前,先进行场地平整,并覆表土厚0. 3m,改善土地的立地条件,为绿化创造条件。

  4. 1. 1. 3 临时措施 为了及时排走施工场地内的积水,根据工程实际动态布置临时排水沟,采用土工膜衬垫。临时排水沟采用梯形断面,底宽 0. 5m,深 0. 3~ 0. 5m,边坡 1 ∶ 1.在排水沟的末端设置沉沙池,浊水经沉沙池沉淀后排入下游河道。沉沙池深 1. 5m、宽 2m、长 3m,浆砌石衬砌厚 0. 3m.工作人员应定时维修、清理排水沟和沉沙池,防止杂质淤积堵塞,保持导流畅通。工程建设中形成的挖、填方土质边坡,遇雨季应采用彩条布进行临时苫盖,减少裸露地表遭雨滴击溅、水流冲刷而造成水土流失危害。坡脚采用袋装土进行临时拦挡。

  4. 1. 2 引水工程

  4. 1. 2. 1 工程措施 在隧洞出口、支洞口开挖线的上方 5m 处布置 M7. 5 浆砌石截水沟。截水沟采用梯形断面,底宽 0. 3m,深 0. 3m,边坡 1∶ 1,浆砌石衬砌厚0. 3m.

  4. 1. 2. 2 植物措施 施工结束后,对明挖部分可绿化的占地,采用乔、灌木混交,树下直播种草的方式进行植被恢复,种植杉木、胡枝子,并撒播混合草籽( 下文简称“种植乔灌草”) .

  4. 1. 2. 3 临时措施 隧洞口开挖形成的土质边坡面,在强降雨天气下,采用彩条布进行临时苫盖。

  4. 1. 3 灌渠工程

  4. 1. 3. 1 植物措施 施工结束后,对灌渠工程的挖填方裸露地进行植被恢复。在填方侧种植胡枝子和撒播混合草籽,在靠山侧开挖边坡坡脚种植爬墙虎。
  
  4. 1. 3. 2 临时措施 灌渠开挖产生的弃渣应结合渠堤填筑,优先堆放在灌渠坡面汇水的下游侧,田间工程肥沃表土就近平整。为避免雨季造成冲刷而引发水土流失,应尽快将弃渣运到就近规划的弃渣场集中堆放。如果来不及运往弃渣场,遇雨天应采用彩条布临时苫盖。

  4. 1. 4 上坝道路

  4. 1. 4. 1 工程措施 在道路的两侧布设贯通的 C15砼排水沟。排水沟采用矩形断面,底宽 0. 3m,深0. 5m,砼衬砌厚 15cm.对施工过程中形成的挖填方边坡,坡脚设置挡墙拦挡,坡面布设 M7. 5 浆砌石截水沟。截水沟采用梯形断面,底宽 0. 3m,深 0. 3 ~0. 5m,边坡 1∶ 1.

  4. 1. 4. 2 植物措施 施工结束后,在施工道路靠山侧坡脚种植爬墙虎,另一侧路旁种植桂花树、胡枝子并撒播混合草籽。对填方边坡坡面进行植物护坡,种植乔灌草。

  4. 1. 4. 3 临时措施 对不能及时进行边坡防护的路段,遇雨期采用彩条布对土质边坡进行临时苫盖。

  4. 1. 5 管理房
  
  4. 1. 5. 1 工程措施 在管理房的周围设置 C15 砼排水沟,采用矩形断面,底宽 0. 3m,深 0. 3m.

  4. 1. 5. 2 植物措施 为绿化美化环境和加强水土流失防治,对管理房边角或周边空地进行景观绿化。绿化采用乔灌草结合的方式进行,乔木玉兰和观赏性灌木海桐间植,三角梅点缀,林下铺植马尼拉草皮。部分造型区域采取乔灌木孤植、对植、丛植等方式进行栽植。

  4. 2 临时施工道路区

  4. 2. 1 植物措施 施工道路建成后,及时对挖填方土质边坡进行植物护坡,种植乔灌草。工程施工结束后,可以用于地方农村道路的临时施工道路,对压坏的部分进行整修和平整后,交地方管理、使用; 不拟再利用的,恢复原使用功能,即占用耕地的进行土地整治后交地方复耕,占用林地的采用林草进行植被恢复。由于道路压实度较高,覆土绿化前应采用机械翻松并平整、回覆表土,种植乔灌草进行植被恢复。

  4. 2. 2 临时措施 在施工道路靠山边坡开挖线以上5m 处修建临时土质排水沟,采用土工膜衬垫,梯形断面,底宽 0. 5m,深 0. 3 ~0. 5m,边坡 1∶ 1.在排水沟的末端设置沉沙池,浊水经沉沙池沉淀后排入下游自然沟道。沉沙池深 1. 5m,宽 2m,长 3m,采用浆砌石衬砌厚 0. 3m.

  4. 3 施工生产生活区

  4. 3. 1 植物措施 施工结束后,根据其占地类型及土地最终利用方向,采取土地整治、复耕和植被恢复等措施。

  4. 3. 2 临时措施 在其周边及场区内布设临时排水沟,挡水工程的施工区排水沟采用 M7. 5 浆砌石排水沟,采用梯形断面,底宽 0. 3m,深 0. 4m,坡比 1∶ 1; 其他施工区的排水沟均采用土工膜衬垫,梯形断面,底宽 0. 3m,深 0. 3 ~0. 5m,坡比 1∶ 1.在排水沟出口的合适位置设置沉沙池,浊水经沉沙池沉淀后排入下游自然河道。沉沙池深 1. 5m,宽 2. 0m,长 3. 0m,采用浆砌石衬砌厚 0. 3m.场区内的堆料场应布设临时拦挡和覆盖措施。

  4. 4 石料场

  对处于淹没线以上、开采后形成的平台和边坡进行植被恢复,种植胡枝子和撒播混合草籽。在分级后形成的边坡坡脚开挖种植槽,栽植爬墙虎,用以覆绿坡面。

  4. 5 弃渣场

  根据土石方平衡计算,主体工程土石方开挖总量40. 32 万 m3,其中土方开挖 17. 84 万 m3,石方开挖22. 48 万 m3.土石方回填及利用总量 7. 52 万 m3,其中土石方回填 0. 85 万 m3,土石方利用 6. 67 万 m3( 作为大坝砌毛石、加工成建筑材料等综合利用 5. 79 万m3,铺设临时施工道路和施工生产生活区利用 0. 88万 m3) .施工围堰填筑所需粘土 0. 11 万 m3从挡水工程调入,围堰拆除后运往弃渣场。本工程共产生弃渣 32. 80 万 m3,分别运往 Q1 ~ Q13 弃渣场。在工程施工过程中,要尽量提高开挖土石料的综合利用率,尽量减少工程弃渣和料场开采量,从源头上遏制水土流失的发生。弃渣场的水土流失防治措施以 Q1 弃渣场为例,Q1 弃渣场特性见表 2.
  
  4. 5. 1 工程措施
  
  4. 5. 1. 1 挡渣墙 弃渣前进行表土剥离,剥离的表土集中堆放在弃渣场上游侧的一块相对平缓地。严格遵照“先拦后弃”的原则,在弃渣前完成拦挡措施。M7. 5 浆砌块石重力式挡渣墙最大墙高 6. 00m,墙顶宽 1. 50m,墙顶设 C20 压顶砼,厚 20cm.面坡边坡1∶ 0. 1,背坡边坡 1 ∶ 0. 4,背坡设置 30cm 厚砂卵石反滤层,墙身设 Φ75PVC 排水管,排水管间距 2. 0 ×2. 0m.墙趾和墙踵高、宽均为 0. 50m,墙底倾斜坡率0. 10∶ 1.弃渣场宜采取自下而上的方式堆置,先堆渣至略低于墙顶时形成 3m 宽平台,然后以 1∶ 2. 0 的坡度堆渣,每堆高 5m,设置一个 3m 宽的平台,直至设计堆高。

  4. 5. 1. 2 排水工程 为了防止汇水对渣体形成冲刷,在渣场周边布设截水沟,在各级马道及渣顶每隔50m 设置排水沟,截、排水沟的集水通过挡渣墙两侧的急流槽,最后排入下游自然沟道。截、排水沟和急流槽均采用 M7. 5 浆砌石衬砌厚 0. 3m.截水沟采用梯形断面,底宽 0. 8m,深 1. 0m,边坡 1∶ 1; 排水沟采用梯形断面,底宽 0. 3m,深 0. 5m,边坡 1∶ 1; 急流槽采用矩形断面,底宽 0. 6m,深 0. 7m.

  4. 5. 1. 3 沉沙池 在急流槽出口的适当位置设置一座沉沙池,浊水经沉沙池沉淀后排入原有排水系统。沉沙池深 2m、宽 3m、长 6m,采用隔板式沉沙池,中间设两道隔板,浆砌石衬砌厚 0. 3m.

  4. 5. 2 植物措施 弃渣场后期恢复方向为水土保持生态林,将整平后的土地压实后,采用均匀覆表土的方式进行覆土,覆土厚度达 0. 30m.种植乔灌木进行植被恢复。

  4. 5. 3 临时措施 表土剥离后,临时堆放在渣场的一角,边坡控制在 1∶ 2,高度控制在 2. 5m 左右,在周边用草袋装土临时拦挡,根据堆放时间的长短在表面撒播草籽或采用防护网苫盖,防止水土流失[4].

  4. 6 表土临时堆场

  4. 6. 1 植物措施 堆场使用结束后,对其占地进行场地平整、植被恢复,种植乔灌草。

  4. 6. 2 临时措施 在堆场周边布置袋装土临时拦挡,在临时拦挡的外侧布设临时排水沟,在排水沟出口的合适位置布设临时沉沙池。临时排水沟采用梯形断面,底宽 0. 30m,深 0. 30m,坡比 1∶ 1,内壁夯实。临时沉沙池深 1. 5m,宽 1. 5m,长 2. 0m.根据表土堆放时间的长短在表面撒播草籽或采用防护网苫盖,防止水土流失。

  5 结语

  在水库工程水土保持措施设计中,首先要强化土壤保护设计理念,在施工前对工程占地区表层土壤提出分区剥离与堆存保护措施。其次要提高工程开挖土石料的综合利用率,尽量减少工程弃渣和料场开采量,从源头上遏制水土流失的发生。还要加强施工期临时措施的设计,最大限度地控制影响破坏面。在做好工程防护的同时,以控制水土流失为基础,恢复生态环境为目标,把整个项目区作为一个整体对象开展植被恢复及景观规划设计。通过设计并落实有效的水土保持措施,减轻工程建设带来的不利影响,实现水土流失的根本治理,进而使工程与周围的自然景观融为一体,有效地促进生态文明建设。

  参考文献
  
  [1]杨文利,李 凤。 引水灌溉工程水土保持方案研究---以青海湟水北干渠扶贫灌溉一期工程水土保持方案设计为例[J]. 中国水土保持科学,2004( 3) : 111 ~114
  [2]易仲强,张习传,陈小燕 . 贵州大中型水电工程水土流失特征和防治措施[J]. 中国水土保持,2015( 3) : 14 ~16
  [3]陈胜军。 乐滩水库引水灌区一期工程水土流失预测及防治体系构建[J]. 广西水利水电,2012( 3) : 74 ~75
  [4]高宝林,周 全,高武林。 水电工程弃渣场水土保持措施设计探讨[J]. 中国水土保持,2011( 3) : 36 ~38

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