桐柏抽水蓄能電站水土保持工程建設經驗

徐霄龍,張士平,張詠晶

(1.天臺水利水電局,浙江天臺 317200;2.華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司,浙江天臺 317200;3.煙臺市萊山區水利局,山東煙臺 264003)

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣赤城街道百丈村,距天臺縣城 7 km,為純抽水蓄能電站。電站裝機容量為 1 200 MW,樞紐工程由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房、主變洞、地面開關站等部分組成。項目區屬亞熱帶季風氣候區,降雨類型以梅雨、臺風雨為主,土壤類型以紅壤、潮土、水稻土為主。根據全國水土流失類型區的劃分,項目區地處南方紅壤丘陵區,屬浙江省水土流失重點治理區。

水利工程建設具有土石挖填方數量大、擾動地表范圍廣和損壞水土保持設施面積大等特點。桐柏抽水蓄能電站水土保持監測結果顯示:工程累計開挖土石方 390.61萬 m3,綜合利用209.35萬 m3,其余 181.26萬m3全部作棄渣處理。工程建設會造成開挖邊坡、棄渣場、取土場和施工場地短期內裸露,如不及時采取水土流失防治措施,受降雨影響極易造成邊坡塌方、棄渣外流以及破壞周邊生態環境等水土流失危害。

1 水土流失防治目標

桐柏抽水蓄能電站工程水土流失防治分區有 5個:Ⅰ區,樞紐防治區;Ⅱ區,棄渣場、料場防治區;Ⅲ區,施工臨時設施防治區;Ⅳ區,公路防治區;Ⅴ區,移民安置防治區。依據批復的水土保持方案報告書,工程水土保持總投資為 890.68萬元,其中主體工程中具有水土保持功能的工程投資為 498.92萬元,方案新增投資為 391.76萬元。

水土保持方案報告書確定的水土流失防治目標為:①對擾動的土地進行治理,使擾動土地治理率達到 90%以上;②在運行初期 3年內,將工程區土壤侵蝕強度降到 2 500 t/(km2?a)以內,并逐步達到該侵蝕類型區的容許值 500 t/(km2?a);③工程竣工時,工程區綠化面積達到可綠化面積的 95%,并注重景觀美化要求;④采取工程、植物措施攔蓄棄渣,使攔渣率達到95%以上;⑤采取水保措施,確保場內交通道路和接線公路路堤邊坡、路塹邊坡穩定,不留安全隱患;⑥根據主體工程施工組織,結合工程周邊地區其他建設工程,考慮進一步提高開挖土石方的綜合利用率、減少棄渣量的可行性。

2 電站的水土保持監測、管理和監督工作

電站建設和管理單位都十分重視施工中的水土流失防治,在施工期間始終秉承先擋后棄、先工程措施后植物措施、水土流失防治和綠化美化功能同步落實的原則,力爭使水土流失得到有效防治,達到方案設計和技術規范要求。

2.1 水土保持監測、監理工作

為保證水土保持方案的落實及落實效果,2003年 5月電站委托杭州華辰生態工程咨詢有限公司承擔水土保持監測工作。受托單位依據《水土保持監測技術規程》要求,布設了監測設施,采用地面觀測和調查監測相結合的方法定期開展水土保持監測,按要求將監測成果匯編完成水土保持監測月報和年報分階段提交,并提交監測總結報告。將水土保持監理工作納入到主體工程監理工作中,由相應的主體工程監理單位承擔。工程建設期間,監理單位對工程建設可能產生的水土流失危害及時提出意見和建議,并將工程建設過程中水土保持方案落實的不足情況及時反饋給電站,電站予以積極采納,從管理源頭上保證了工程水土保持工作的順利開展。

2.2 水土保持管理工作

將水土保持工程納入整個工程建設管理體系實行統一管理,由專人負責,對水土保持工程進行全程監控,確保工程質量。在實際建設過程中,嚴格按照國家技術規范與編制標準,做到“事前控制、過程跟蹤,事后檢查”的全過程監理;項目法人有專人分管質量工作,委托質量監督站實行質量監督;建設管理單位在工程質量、進度和資金控制方面進行現場管理,并主持工程質量驗收、評定等工作;監理單位采取了旁站、巡視和平行檢驗等監理方式;施工單位設有質量檢測專職機構和人員,執行工序質量“三控制”,糾正施工中不符合質量標準的項目,保證了工程質量。

2.3 水土保持監督工作

在工程建設過程中,參建單位積極主動地接受各級水行政主管部門開展的水土保持監督檢查,期間定期或不定期地向水行政主管部門匯報工作進展,及時繳納水土保持設施補償費。省(市、縣)各級水行政主管部門有關領導和專業人員多次來工地進行檢查、指導水土保持工程的實施情況,就檢查中存在的問題責令及時落實整改。

3 邊坡防治經驗

桐柏抽蓄電站工程水土保持工作的最大困難在于巖面邊坡的復綠,為此我們與設計、施工單位及縣水保站等通力合作,經過近 4年的不斷摸索,擬定了 3種施工方案,分別為噴播種植、噴播掛網、種植槽,取得了顯著的復綠效果。2009年 6月桐柏抽水蓄能電站工程被浙江省水利廳評為 2008年度浙江省開發建設項目水土保持示范工程,現將邊坡防治的成功經驗總結如下。

3.1 搞好邊坡分類

電站工程的開挖造成了近 10萬 m2的邊坡巖體裸露,為確定復綠方案,需對邊坡裸露巖面進行調查和分類。本工程建設造成的巖面邊坡大體可分為 3種情況:①邊坡出露巖面巖性為花崗巖,局部有少量花崗巖風化殘積土;邊坡風化程度較低,以中風化—弱風化為主,巖體貫穿性裂隙不發育,地下裂隙水較少;坡度 15°～40°,邊坡露巖高度達 50 m;多位于開關站附近,面積約 2.2萬 m2。②邊坡巖石較為破碎,坡度 40°～60°,邊坡露巖高度小于 15 m;位于上水庫進壩區公路邊坡及下水庫導流洞邊坡等,面積約 4.4萬m2。③邊坡出露巖面巖性為花崗巖,整體性較好,坡度 60°～85°;巖體貫穿性裂隙不發育,地下裂隙水較小,邊坡露巖高度小于 22m;位于下水庫上壩公路左右岸,面積約 3.2萬 m2。

3.2 因地制宜選擇復綠方法

3.2.1 噴播種植

邊坡露巖復綠,首先要解決如何在露巖上覆土的問題。由于露巖較光滑且又是傾斜的,用常規方法無法實現表面覆土,經局部試驗后決定采用高壓噴播的方法。噴播種植是將活性土(由泥炭土、腐殖土、草種、黏合劑、保水劑、長效復合肥和草纖維等混合制成)高壓噴射在巖坡上,形成厚度較大、黏稠度較高的活性土層,以提供植物生長所需的養料。噴播種植方法適用于坡度小于 60°的巖面邊坡。

對于復綠植物的選擇,我們首先考慮的是灌木。灌木生長茂盛,四季長綠,綠化效果好。一般采用的復綠灌木品種以紫穗槐、胡枝子、多花木蘭、馬棘等為主,間有高羊茅、黑麥草、百喜草、狗牙根、白三葉等。項目區邊坡噴播種植 1年多后灌木長勢良好,但也出現了一個問題:對于坡度大于 30°的巖面邊坡,隨著灌木的生長,枝葉下垂自重加大導致根下噴植土脫落,需要及時修剪枝葉,減輕灌木重量,修剪維護工作相當繁重,并且坡度越陡修剪次數越頻繁。所以,對于坡度大于 30°的巖面邊坡的復綠工作,種植灌木顯然不是最佳方案。因此,在坡度較大的邊坡以種植草種類高羊茅、黑麥草、百喜草、白三葉、紫花苜蓿等為主,間有少量的紫穗槐、胡枝子、多花木蘭、小葉女貞等灌木。草類噴播的不足之處在于冬季草類植物會衰敗枯黃,影響復綠效果。

3.2.2 噴播掛網

噴播掛網需對巖質坡面進行處理,具體內容包括:除去松動的巖石,將巖面清洗干凈后掛上 5 cm×5 cm網孔的鍍 P V C棱形鐵絲網,用直徑 10 mm螺紋鋼主錨釘加以固定,防止鐵絲網因基質重力下墜,再用直徑 6～8 mm鋼筋副錨釘拉緊鐵絲網;鐵絲網與巖面保持 30～50 mm的間距,以保證噴植厚度均勻和牢固,噴植厚度在 80～100 mm之間;為了養護方便,在種植區每升高 10m左右修建一條人行馬道。噴播掛網需要特別注意的是:整個網面要脫空巖面,這樣才能保證噴植土厚度均勻和牢固;噴植厚度要適宜,否則薄了不利于植物的生長,厚了將影響噴植土的黏結度。

3.2.3 種植槽

在巖面坡度大于 60°、巖面光潔吸附力差的巖面邊坡,會因雨水的沖刷破壞活性土的黏結度從而造成水土流失,影響復綠效果。為了解決這個問題,我們在巖壁上呈梅花形錯落安裝種植槽(2 m×0.55 m×0.5 m)1 539個,種植槽水平間距 3 m,上下間距 2.5 m,種植了迎春、爬山虎等植物。起初我們的設想是迎春向下掛、爬山虎向上爬,能盡快實現覆蓋巖面的效果,但經過兩年的實踐和觀察發現迎春長勢較好而爬山虎生長較慢,分析其原因是迎春根系發達、競爭力強,吸收了槽內的大部分養分,從而影響了爬山虎的生長。從目前情況看,上述方案要 5年以上才能實現整個巖面復綠的目標。由于巖面傾斜、噴植土層較薄,土層水分不容易儲存,我們在種植區安裝了供水系統,在干旱的情況下及時噴水養護,確保植物生長所需水分。另外,種植槽底須設有小孔,否則槽內根系會因過于潮濕而受損。種植槽法后期養護靈活方便,可以隨時補種、加土和施肥等,復綠效果較好,但成本較噴播種植高,實現全覆蓋所需時間長,而且品種較單一。

4 水土保持效果

在項目防治責任范圍內通過各項水土保持措施的實施,工程擾動土地治理率達95%,水土流失治理度達 90%,土壤流失控制比達 2.33,攔渣率達 99%,林草植被恢復率達 96%,林草覆蓋率達 20%,達到了方案制定的目標或現行防治標準要求,工程建設新增水土流失得到了有效控制,進一步改善了項目區的生態環境。同時,在執行原《浙江桐柏抽水蓄能電站水土保持方案報告書(報批稿)》的基礎上提高了標準,結合園林美觀要求進行設計和施工,不僅滿足了水土保持工程的要求,而且美化了工程的環境。