水庫(kù)工程建設(shè)可能產(chǎn)生的水土流失及其危害與治理論文
1 工程及項(xiàng)目區(qū)概況
永安市溪源水庫(kù)工程地處永安市洪田鎮(zhèn)境內(nèi)，是以灌溉為主，兼有供水等綜合利用的中型水利工程。工程壩址以上流域面積 54. 1km2,正常蓄水位 428m,相應(yīng)庫(kù)容為 1 349 萬(wàn) m3,校核洪水位（ P = 0. 2%）430. 63m,相應(yīng)總庫(kù)容 1 510 萬(wàn) m3,為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。工程灌溉 897. 33hm2農(nóng)田，灌溉年供水量 1 268 萬(wàn) m3（ P =90%） ,向西區(qū)水廠年供水量 1 153. 4 萬(wàn) m3（ P =95% ） ,生態(tài)年用水量 482. 5 萬(wàn) m3.工程樞紐主要由攔河壩（ 重力壩） 、引水系統(tǒng)、灌溉渠系及附屬建筑物組成。重力壩最大壩高 77. 0m;引水隧洞長(zhǎng) 11. 60km; 灌渠長(zhǎng) 31. 44km; 附屬建筑物包括管理房和上壩道路。工程征占地總面積91.69hm2,總投資 37 915. 26 萬(wàn)元，總工期為 4a.工程于 2015年 10 月 18 日正式開工。
項(xiàng)目區(qū)地處中亞熱帶季風(fēng)性氣候區(qū)，兼有內(nèi)陸與山區(qū)性氣候特點(diǎn)。春季多陰雨，夏季雨量較集中，秋季多晴日，冬季較寒冷。多年平均降雨量 1 519mm,多年平均氣溫 19. 2℃，多年平均風(fēng)速 1. 2m/s,全年平均無(wú)霜期 300d 左右，年日照小時(shí)數(shù) 1 761h.項(xiàng)目區(qū)地貌為中低山丘陵區(qū)，土壤有紅壤、水稻土、紫色土。森林植被區(qū)系屬于中亞熱帶常綠闊葉林地區(qū)。
2 工程建設(shè)可能產(chǎn)生的水土流失及其危害
2. 1 可能產(chǎn)生的水土流失
針對(duì)工程所在地區(qū)缺乏實(shí)際觀測(cè)資料和科學(xué)研究成果的情況，水土流失量預(yù)測(cè)主要采取類比預(yù)測(cè)的方法[1].經(jīng)預(yù)測(cè)，可能產(chǎn)生新增水土流失量達(dá)6 607t,水土流失發(fā)生的重點(diǎn)時(shí)段是施工期，重點(diǎn)部位是主體工程區(qū)和棄渣場(chǎng)。
2. 2 可能造成的危害
2. 2. 1 對(duì)項(xiàng)目本身可能造成的危害 壩肩的開挖、隧洞進(jìn)出口的開挖、上壩道路的修建、渠道的開挖等施工行為嚴(yán)重影響了這些單元土層的穩(wěn)定性，為水土流失的加劇創(chuàng)造了條件。若不及時(shí)做好相應(yīng)的防治措施，將可能產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失，甚至可能發(fā)生滑坡等災(zāi)害，這將直接對(duì)工程施工的正常進(jìn)行和營(yíng)運(yùn)安全造成嚴(yán)重危害。
2. 2. 2 對(duì)下游及周邊地區(qū)可能造成的危害 攔河壩為水工建筑物，在大壩開挖施工中將產(chǎn)生大量的松散土石，在降雨的作用下極易進(jìn)入河道被水流沖走而發(fā)生流失[2].若不及時(shí)采取有效的防治措施，不但將可能產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失，而且可能會(huì)淤塞河道影響行洪、污染下游洛溪水庫(kù)的`水質(zhì)，對(duì)下游地區(qū)人民的生產(chǎn)生活造成危害。
2. 2. 3 對(duì)項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境可能造成的影響 項(xiàng)目區(qū)流域內(nèi)多為高山地帶，森林植被良好，水土保持較好。
在工程建設(shè)過程中，主體工程施工、料場(chǎng)取料、施工道路修建、棄渣場(chǎng)棄渣等將造成大面積的地表擾動(dòng)和植被破壞，水庫(kù)蓄水又造成原有的耕地、林地等土地類型全部轉(zhuǎn)變?yōu)樗蛴玫�，這都對(duì)當(dāng)?shù)刂脖缓蜕鷳B(tài)環(huán)境有不小的負(fù)面影響。
3 防治措施體系
根據(jù)以上對(duì)工程建設(shè)可能產(chǎn)生的水土流失及其危害的分析，按防治分區(qū)，采取重點(diǎn)治理與面上防治相結(jié)合、植物措施與工程措施相結(jié)合、治理措施與美化綠化相結(jié)合，統(tǒng)籌布局各類水土保持措施，以形成完整的水土流失防治體系[3].水土流失防治措施體系見表1.
4 分區(qū)防治措施
4. 1 主體工程區(qū)
4. 1. 1 擋水工程
4. 1. 1. 1 工程措施 土壤資源是寶貴的自然資源，是生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)和重要保障，因此施工前應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地清理進(jìn)行表土剝離，表土剝離應(yīng)優(yōu)先選擇土層厚度不小于 0. 30m 的擾動(dòng)地段（ 表土剝離措施，下同） .剝離的表土集中堆放在表土臨時(shí)堆場(chǎng)。
4. 1. 1. 2 植物措施 施工結(jié)束后，對(duì)擋水工程區(qū)邊角或周邊空地進(jìn)行灌草綠化，種植胡枝子和撒播狗牙根和百喜草混合草籽。綠化前，先進(jìn)行場(chǎng)地平整，并覆表土厚0. 3m,改善土地的立地條件，為綠化創(chuàng)造條件。
4. 1. 1. 3 臨時(shí)措施 為了及時(shí)排走施工場(chǎng)地內(nèi)的積水，根據(jù)工程實(shí)際動(dòng)態(tài)布置臨時(shí)排水溝，采用土工膜襯墊。臨時(shí)排水溝采用梯形斷面，底寬 0. 5m,深 0. 3~ 0. 5m,邊坡 1 ∶ 1.在排水溝的末端設(shè)置沉沙池，濁水經(jīng)沉沙池沉淀后排入下游河道。沉沙池深 1. 5m、寬 2m、長(zhǎng) 3m,漿砌石襯砌厚 0. 3m.工作人員應(yīng)定時(shí)維修、清理排水溝和沉沙池，防止雜質(zhì)淤積堵塞，保持導(dǎo)流暢通。工程建設(shè)中形成的挖、填方土質(zhì)邊坡，遇雨季應(yīng)采用彩條布進(jìn)行臨時(shí)苫蓋，減少裸露地表遭雨滴擊濺、水流沖刷而造成水土流失危害。坡腳采用袋裝土進(jìn)行臨時(shí)攔擋。
4. 1. 2 引水工程
4. 1. 2. 1 工程措施 在隧洞出口、支洞口開挖線的上方 5m 處布置 M7. 5 漿砌石截水溝。截水溝采用梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 3m,邊坡 1∶ 1,漿砌石襯砌厚0. 3m.
4. 1. 2. 2 植物措施 施工結(jié)束后，對(duì)明挖部分可綠化的占地，采用喬、灌木混交，樹下直播種草的方式進(jìn)行植被恢復(fù)，種植杉木、胡枝子，并撒播混合草籽（ 下文簡(jiǎn)稱“種植喬灌草”） .
4. 1. 2. 3 臨時(shí)措施 隧洞口開挖形成的土質(zhì)邊坡面，在強(qiáng)降雨天氣下，采用彩條布進(jìn)行臨時(shí)苫蓋。
4. 1. 3 灌渠工程
4. 1. 3. 1 植物措施 施工結(jié)束后，對(duì)灌渠工程的挖填方裸露地進(jìn)行植被恢復(fù)。在填方側(cè)種植胡枝子和撒播混合草籽，在靠山側(cè)開挖邊坡坡腳種植爬墻虎。
4. 1. 3. 2 臨時(shí)措施 灌渠開挖產(chǎn)生的棄渣應(yīng)結(jié)合渠堤填筑，優(yōu)先堆放在灌渠坡面匯水的下游側(cè)，田間工程肥沃表土就近的平整。為避免雨季造成沖刷而引發(fā)水土流失，應(yīng)盡快將棄渣運(yùn)到就近規(guī)劃的棄渣場(chǎng)集中堆放。如果來(lái)不及運(yùn)往棄渣場(chǎng)，遇雨天應(yīng)采用彩條布臨時(shí)苫蓋。
4. 1. 4 上壩道路
4. 1. 4. 1 工程措施 在道路的兩側(cè)布設(shè)貫通的 C15砼排水溝。排水溝采用矩形斷面，底寬 0. 3m,深0. 5m,砼襯砌厚 15cm.對(duì)施工過程中形成的挖填方邊坡，坡腳設(shè)置擋墻攔擋，坡面布設(shè) M7. 5 漿砌石截水溝。截水溝采用梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 3 ~0. 5m,邊坡 1∶ 1.
4. 1. 4. 2 植物措施 施工結(jié)束后，在施工道路靠山側(cè)坡腳種植爬墻虎，另一側(cè)路旁種植桂花樹、胡枝子并撒播混合草籽。對(duì)填方邊坡坡面進(jìn)行植物護(hù)坡，種植喬灌草。
4. 1. 4. 3 臨時(shí)措施 對(duì)不能及時(shí)進(jìn)行邊坡防護(hù)的路段，遇雨期采用彩條布對(duì)土質(zhì)邊坡進(jìn)行臨時(shí)苫蓋。
4. 1. 5 管理房
4. 1. 5. 1 工程措施 在管理房的周圍設(shè)置 C15 砼排水溝，采用矩形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 3m.
4. 1. 5. 2 植物措施 為綠化美化環(huán)境和加強(qiáng)水土流失防治，對(duì)管理房邊角或周邊空地進(jìn)行景觀綠化。綠化采用喬灌草結(jié)合的方式進(jìn)行，喬木玉蘭和觀賞性灌木海桐間植，三角梅點(diǎn)綴，林下鋪植馬尼拉草皮。部分造型區(qū)域采取喬灌木孤植、對(duì)植、叢植等方式進(jìn)行栽植。
4. 2 臨時(shí)施工道路區(qū)
4. 2. 1 植物措施 施工道路建成后，及時(shí)對(duì)挖填方土質(zhì)邊坡進(jìn)行植物護(hù)坡，種植喬灌草。工程施工結(jié)束后，可以用于地方農(nóng)村道路的臨時(shí)施工道路，對(duì)壓壞的部分進(jìn)行整修和平整后，交地方管理、使用； 不擬再利用的，恢復(fù)原使用功能，即占用耕地的進(jìn)行土地整治后交地方復(fù)耕，占用林地的采用林草進(jìn)行植被恢復(fù)。由于道路壓實(shí)度較高，覆土綠化前應(yīng)采用機(jī)械翻松并平整、回覆表土，種植喬灌草進(jìn)行植被恢復(fù)。
4. 2. 2 臨時(shí)措施 在施工道路靠山邊坡開挖線以上5m 處修建臨時(shí)土質(zhì)排水溝，采用土工膜襯墊，梯形斷面，底寬 0. 5m,深 0. 3 ~0. 5m,邊坡 1∶ 1.在排水溝的末端設(shè)置沉沙池，濁水經(jīng)沉沙池沉淀后排入下游自然溝道。沉沙池深 1. 5m,寬 2m,長(zhǎng) 3m,采用漿砌石襯砌厚 0. 3m.
4. 3 施工生產(chǎn)生活區(qū)
4. 3. 1 植物措施 施工結(jié)束后，根據(jù)其占地類型及土地最終利用方向，采取土地整治、復(fù)耕和植被恢復(fù)等措施。
4. 3. 2 臨時(shí)措施 在其周邊及場(chǎng)區(qū)內(nèi)布設(shè)臨時(shí)排水溝，擋水工程的施工區(qū)排水溝采用 M7. 5 漿砌石排水溝，采用梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 4m,坡比 1∶ 1; 其他施工區(qū)的排水溝均采用土工膜襯墊，梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 3 ~0. 5m,坡比 1∶ 1.在排水溝出口的合適位置設(shè)置沉沙池，濁水經(jīng)沉沙池沉淀后排入下游自然河道。沉沙池深 1. 5m,寬 2. 0m,長(zhǎng) 3. 0m,采用漿砌石襯砌厚 0. 3m.場(chǎng)區(qū)內(nèi)的堆料場(chǎng)應(yīng)布設(shè)臨時(shí)攔擋和覆蓋措施。
4. 4 石料場(chǎng)
對(duì)處于淹沒線以上、開采后形成的平臺(tái)和邊坡進(jìn)行植被恢復(fù)，種植胡枝子和撒播混合草籽。在分級(jí)后形成的邊坡坡腳開挖種植槽，栽植爬墻虎，用以覆綠坡面。
4. 5 棄渣場(chǎng)
根據(jù)土石方平衡計(jì)算，主體工程土石方開挖總量40. 32 萬(wàn) m3,其中土方開挖 17. 84 萬(wàn) m3,石方開挖22. 48 萬(wàn) m3.土石方回填及利用總量 7. 52 萬(wàn) m3,其中土石方回填 0. 85 萬(wàn) m3,土石方利用 6. 67 萬(wàn) m3（ 作為大壩砌毛石、加工成建筑材料等綜合利用 5. 79 萬(wàn)m3,鋪設(shè)臨時(shí)施工道路和施工生產(chǎn)生活區(qū)利用 0. 88萬(wàn) m3） .施工圍堰填筑所需粘土 0. 11 萬(wàn) m3從擋水工程調(diào)入，圍堰拆除后運(yùn)往棄渣場(chǎng)。本工程共產(chǎn)生棄渣 32. 80 萬(wàn) m3,分別運(yùn)往 Q1 ~ Q13 棄渣場(chǎng)。在工程施工過程中，要盡量提高開挖土石料的綜合利用率，盡量減少工程棄渣和料場(chǎng)開采量，從源頭上遏制水土流失的發(fā)生。棄渣場(chǎng)的水土流失防治措施以 Q1 棄渣場(chǎng)為例，Q1 棄渣場(chǎng)特性見表 2.
4. 5. 1 工程措施
4. 5. 1. 1 擋渣墻 棄渣前進(jìn)行表土剝離，剝離的表土集中堆放在棄渣場(chǎng)上游側(cè)的一塊相對(duì)平緩地。嚴(yán)格遵照“先攔后棄”的原則，在棄渣前完成攔擋措施。M7. 5 漿砌塊石重力式擋渣墻最大墻高 6. 00m,墻頂寬 1. 50m,墻頂設(shè) C20 壓頂砼，厚 20cm.面坡邊坡1∶ 0. 1,背坡邊坡 1 ∶ 0. 4,背坡設(shè)置 30cm 厚砂卵石反濾層，墻身設(shè) Φ75PVC 排水管，排水管間距 2. 0 ×2. 0m.墻趾和墻踵高、寬均為 0. 50m,墻底傾斜坡率0. 10∶ 1.棄渣場(chǎng)宜采取自下而上的方式堆置，先堆渣至略低于墻頂時(shí)形成 3m 寬平臺(tái)，然后以 1∶ 2. 0 的坡度堆渣，每堆高 5m,設(shè)置一個(gè) 3m 寬的平臺(tái)，直至設(shè)計(jì)堆高。
4. 5. 1. 2 排水工程 為了防止匯水對(duì)渣體形成沖刷，在渣場(chǎng)周邊布設(shè)截水溝，在各級(jí)馬道及渣頂每隔50m 設(shè)置排水溝，截、排水溝的集水通過擋渣墻兩側(cè)的急流槽，最后排入下游自然溝道。截、排水溝和急流槽均采用 M7. 5 漿砌石襯砌厚 0. 3m.截水溝采用梯形斷面，底寬 0. 8m,深 1. 0m,邊坡 1∶ 1; 排水溝采用梯形斷面，底寬 0. 3m,深 0. 5m,邊坡 1∶ 1; 急流槽采用矩形斷面，底寬 0. 6m,深 0. 7m.
4. 5. 1. 3 沉沙池 在急流槽出口的適當(dāng)位置設(shè)置一座沉沙池，濁水經(jīng)沉沙池沉淀后排入原有排水系統(tǒng)。沉沙池深 2m、寬 3m、長(zhǎng) 6m,采用隔板式沉沙池，中間設(shè)兩道隔板，漿砌石襯砌厚 0. 3m.
4. 5. 2 植物措施 棄渣場(chǎng)后期恢復(fù)方向?yàn)樗帘３稚鷳B(tài)林，將整平后的土地壓實(shí)后，采用均勻覆表土的方式進(jìn)行覆土，覆土厚度達(dá) 0. 30m.種植喬灌木進(jìn)行植被恢復(fù)。
4. 5. 3 臨時(shí)措施 表土剝離后，臨時(shí)堆放在渣場(chǎng)的一角，邊坡控制在 1∶ 2,高度控制在 2. 5m 左右，在周邊用草袋裝土臨時(shí)攔擋，根據(jù)堆放時(shí)間的長(zhǎng)短在表面撒播草籽或采用防護(hù)網(wǎng)苫蓋，防止水土流失[4].
4. 6 表土臨時(shí)堆場(chǎng)
4. 6. 1 植物措施 堆場(chǎng)使用結(jié)束后，對(duì)其占地進(jìn)行場(chǎng)地平整、植被恢復(fù)，種植喬灌草。
4. 6. 2 臨時(shí)措施 在堆場(chǎng)周邊布置袋裝土臨時(shí)攔擋，在臨時(shí)攔擋的外側(cè)布設(shè)臨時(shí)排水溝，在排水溝出口的合適位置布設(shè)臨時(shí)沉沙池。臨時(shí)排水溝采用梯形斷面，底寬 0. 30m,深 0. 30m,坡比 1∶ 1,內(nèi)壁夯實(shí)。臨時(shí)沉沙池深 1. 5m,寬 1. 5m,長(zhǎng) 2. 0m.根據(jù)表土堆放時(shí)間的長(zhǎng)短在表面撒播草籽或采用防護(hù)網(wǎng)苫蓋，防止水土流失。
5 結(jié)語(yǔ)
在水庫(kù)工程水土保持措施設(shè)計(jì)中，首先要強(qiáng)化土壤保護(hù)設(shè)計(jì)理念，在施工前對(duì)工程占地區(qū)表層土壤提出分區(qū)剝離與堆存保護(hù)措施。其次要提高工程開挖土石料的綜合利用率，盡量減少工程棄渣和料場(chǎng)開采量，從源頭上遏制水土流失的發(fā)生。還要加強(qiáng)施工期臨時(shí)措施的設(shè)計(jì)，最大限度地控制影響破壞面。在做好工程防護(hù)的同時(shí)，以控制水土流失為基礎(chǔ)，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，把整個(gè)項(xiàng)目區(qū)作為一個(gè)整體對(duì)象開展植被恢復(fù)及景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)并落實(shí)有效的水土保持措施，減輕工程建設(shè)帶來(lái)的不利影響，實(shí)現(xiàn)水土流失的根本治理，進(jìn)而使工程與周圍的自然景觀融為一體，有效地促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。
參考文獻(xiàn)
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