灌區建設中棄渣流失防治的工程措施

牛亞平，謝新生，曾 強，李秀絲

（四川大學水利水電學院，四川成都 610065）

根據1998年水利部水土保持司頒布的《開發建設項目水土保持方案技術規范》(SL204—98)規定,開發建設項目必須進行水土保持方案設計,以有效防治水土流失。灌區建設項目也不例外,水土保持方案設計是灌區工程建設項目總體設計的重要組成部分。灌區在建設過程中由于開挖爆破所產生的棄土、棄石等固體物(以下簡稱棄渣)是工程項目主要的水土流失源,水土保持方案中非常重要的部分，就是對棄渣場工程措施的研究和設計。

1 灌區棄渣的特點及危害

灌區工程由于開挖量大，回填量小，所以會產生大量棄渣，而且灌區工程項目主要位于山區，沒有適當的地形堆放棄渣，由于施工一般是沿渠道進行，所以施工點較多，棄渣量分散，難于集中處理。

棄渣破壞了工程區原有地表植被及坡面穩定，形成了新增水土流失源，嚴重影響了工程區環境及生態平衡。更為嚴重的是大量棄渣堆放在河灘、河岸及支溝內，雨量較大時將隨徑流流入或直接滑入河道，使河道淤積，抬高河床，影響河道的過流能力。對工程區及其下游地區的防洪和當地群眾的生命、財產及生存環境構成嚴重威脅。所以說如果棄渣處理不當，其危害是巨大的。

2 工程措施

工程措施是根據棄渣堆放的位置與地形特點,設置適宜的擋渣工程和護坡工程,以有效地控制水土流失。其中，工程措施有攔渣壩、擋渣墻和攔渣堤以及一些護坡措施。

（1）攔渣壩。當棄土石渣堆置于溝道內,包括堆放于溝頭、溝中、溝口或將整個溝道填平時,應修建攔渣壩攔擋棄渣。攔渣壩的壩型按筑壩材料分有土壩、堆石壩、漿砌石壩和混凝土壩等。

當棄渣將溝頭或整條溝道填平時,可修建攔渣壩攔擋棄渣。這種攔渣壩在設計時，可不考慮上游來洪,所以攔渣壩結構設計比較簡單。在設計時,主要考慮地形地質條件、棄渣狀況及其安全穩定性。即根據規范要求,先初步擬定攔渣壩尺寸,再進行壩體安全穩定分析,然后最終確定。另外當棄渣橫擋溝道,滯留上游洪水時,為保證棄渣及壩體的穩定與安全,必須考慮上游來洪量,通過調洪計算，來確定攔渣壩及其排水泄洪建筑物的結構尺寸，除此以外，還要考慮壩后泄流消能要求。

（2）擋渣墻。當棄渣等堆置物易發生滑塌或堆置在坡頂及斜坡面時,應修建擋渣墻。擋渣墻一般應建在緊靠棄渣及相對高度較高的坡面上,這樣可有效降低攔渣墻高度及其對溝道行洪的影響。

擋渣墻的具體尺寸由棄渣量、堆渣高度及堆渣場地形并結合規范要求進行初選,然后再經驗算其強度和穩定性后最終確定。當下游無安全要求時,高度小于3 m的擋渣墻，可直接按規范確定其斷面尺寸。

（3）擋渣堤。當棄渣堆放于溝道岸邊或河灘及河岸時,應在河、溝岸邊修建攔渣堤。根據其修筑位置，主要有溝岸攔渣堤和河岸攔渣堤兩種類型。攔渣堤具有防洪、攔渣雙重功能,即堤內攔渣，堤外行洪,故設計時應同時滿足兩者的需要。

攔渣堤一般為漿砌石、混凝土等剛性堤,堤身高度原則上應按如下兩種情況確定：第一種，當設計水位高于棄渣高度時,堤身高度應按設計洪水位加安全超高確定；第二種，當設計洪水位低于棄渣高度時,堤身高度應按棄渣高加覆土厚，再加安全超高確定。

（4）護坡措施。棄渣堆積形成的渣場坡面、坡腳可能遭受水流沖刷,根據不同條件，可分別采取砌石、拋石、混凝土等護坡工程措施。主要有干石護坡、漿砌石護坡、混凝土護坡、鉛絲石籠和鋼筋石籠等形式。在水保設計中,渣場措施又多采用干砌石護坡、漿砌石護坡、鉛絲石籠和鋼筋石籠等幾種形式,具體采用哪一種形式,需結合前面所述的擋渣工程措施綜合考慮。

3 工程實例

璧南河灌區項目工程位于重慶市西部近郊的璧山縣和江津區境內，處于長江流域與嘉陵江流域之間的中淺丘地帶，該次工程屬整治續建工程，其中整治渠道長度46.67 km，續建長度4.46 km。根據工程設計資料知道，該工程土石方開挖量18.49萬m3，回填利用9.24萬m3，經土石方挖填平衡計算可知,本工程棄渣約9.25萬，數量較大。所以在該項目工程中，棄渣的處理是一個重點，也是設計中考慮的重點。

3.1 擋渣堤結合砌石護坡

在明渠渠道開挖過程中產生的棄渣，由于運輸不便，所以主要堆置于渠道兩側，如果被擾動以后，必然會有部分棄渣再掉進渠道內，堵塞渠道，所以設計了兩種方案：

（1）無臨空坡面的渠道。當渠道位置較為理想，側面無溝時，只需在渠道內的漿砌石襯砌基礎上在加一層漿砌石，相當于將襯砌加高。由于渠道兩邊棄渣堆積高度約0.2～0.3 m，所以只需加高0.3 m，然后在棄渣上面鋪土，最后夯實。

（2）有臨空坡面的渠道。當渠道一側有溝壑存在時，處理較為麻煩，在臨渠道一側如上述方案，將漿砌石襯砌加高0.3 m，在棄渣另一側，臨溝面也要修建等高的漿砌石擋渣堤，使棄渣充填于兩道擋渣堤內，然后在棄渣上面鋪土整平夯實，另外要對邊坡進行削坡處理，對于松散地質的邊坡要在削坡后砌石護坡，并設置排水渠道。

3.2 攔渣壩結合擋渣墻

對于隧洞開挖和暗渠開挖過程中形成的棄渣，利用隧洞進出口的地形充填荒溝，用施工機械將棄渣整平后鋪土0.5 m厚，然后在棄渣的上下游均修建擋渣壩，當充填荒溝形成的渣場邊坡易發生滑塌，或棄渣堆置在坡頂及斜坡面時,應修建擋渣墻。

按照經濟、安全與施工便捷兼顧的原則,在該項目工程中，攔渣壩和擋渣墻均為漿砌石重力式，由于渣場高度較低，一般都在2～3 m，所以可以按照設計規范直接確定其斷面形狀。該項目工程由于洞挖方量較小，所以這種處理方法用到的地方不多。

4 結語

在工程運行以后，監測到的棄渣流失量僅有50～100 m3，遠小于棄渣在無防護狀態下預測到的1.15萬m3，可知防治棄渣流失所采取的工程措施收到了很好的效果。

另外，僅從工程措施角度出發對棄渣流失防護進行考慮，其實還有很多植物措施和生態措施可以防止棄渣的流失，在實際工程中可以將二者結合，可能會收到更好的效果。