天花板水電站水土保持措施設計

馬世軍，王建文

（中國水電顧問集團北京勘測設計研究院，北京 100024）

天花板水電站 （以下簡稱 “電站”）壩址位于云南省昭通市魯甸縣和巧家縣交界處的牛欄江干流上，工程壩址以上流域面積12 711 km2。水庫淹沒涉及巧家縣和魯甸縣，兩縣距昆明市公路里程分別為362、360 km。工程建設占地面積共125.79 hm2，至規劃水平年，電站生產安置人口520人，直接動遷人口275人。

1 項目區環境概況

天花板水電站項目區為典型的峽谷河段，兩岸地形陡峻，河谷整體斷面為 “V”形。河谷兩岸隨海拔高程的增加，岸坡坡度逐漸變緩，由50°～60°以上變化為 20°～40°之間。

工程區多年平均氣溫為12.1℃，極端最高氣溫為33.0℃，極端最低氣溫為-11.5℃；多年平均降水量為881.8 mm，最大1日降水量為137.4 mm；多年平均風速為2.2 m/s，最大風速達到21.3 m/s，主風向為NE；多年平均蒸發量為1 780.9 mm (口徑為20 cm蒸發皿)，平均相對濕度為76%，最小相對濕度為0，雷暴日數為57.9 d。

項目區土壤類型以燥紅土和紅壤為主，前者的分布范圍為海拔568～1 100 m，后者為海拔1 100～1 900 m。

該電站工程區屬于 “滇東北部高中山云南松、羊草草甸亞區 （ⅡAii-1d）”和 “滇東北邊緣河谷峨嵋栲林、包石櫟林亞區 （ⅡBi-1）”的交界地段。但由于工程區主要位于河谷下部，人口集中、人類活動頻繁，農業開墾現象突出，原生植被已很少見。目前，工程區沿河兩岸的植被多為人工植被和次生植被。天然植被中僅能見到一定面積的、分散在河谷內的稀樹灌木草叢，并有少量的云南松林和小面積殘留的半濕潤常綠闊葉林片段。

2 水土流失及水土保持現狀

2.1 水土流失現狀

根據1999年云南省土壤侵蝕遙感調查成果，工程所在地魯甸縣和巧家縣的水土流失狀況見表1。依據 《土壤侵蝕分類分級標準》的規定，項目區屬于以水力侵蝕為主的一級類型區及西南土石山區二級類型區，土壤侵蝕強度等級為 “中度”，土壤容許流失量為 500 t/（km2·a）。

表1 項目區水土流失現狀

根據 《云南省魯甸縣水土保持總體規劃報告》和 《長江上游水土保持重點防治區巧家縣水土保持規劃報告》對水土流失類型區的劃分，項目所在地魯甸縣翠屏鄉屬于西部深切中度侵蝕區，水土流失類型以水力侵蝕和重力侵蝕為主，水力侵蝕包括淺溝侵蝕、切溝侵蝕、沖溝侵蝕等形式，重力侵蝕的主要形式為崩塌、滑坡等。巧家縣包谷垴鄉屬于東北部高山深切割強度流失類型區，水土流失形式以鱗片狀侵蝕、溝蝕和重力侵蝕為主。

2.2 水土保持現狀

（1）水土流失防治區域類型。根據 《云南省人民政府關于劃分水土流失重點防治區的公告》 （云政發 [1999]51號），昭通市屬于 “三區”中的重點治理區。

（2）水土保持現狀。工程區處于自然狀態下，原生植被、部分次生林和人工林是防止水土流失的主要形式，無大型水土保持工程措施。工程區林草覆蓋率為51.2%，水保設施面積為210.63 hm2，占工程建設征地總面積的59.8%。

3 水土流失防治標準及目標

天花板水電站項目區位于云南省省級水土流失重點治理區，工程屬于 “建設類項目”。因此，參照 《開發建設項目水土流失防治標準》的規定，工程水土流失防治標準等級為二級，各項指標的數值見表2。

表2 天花板水電站工程水土流失防治標準

4 水土保持防治措施及布局

4.1 防治責任范圍

天花板水電站水土流失防治責任范圍為項目建設區和直接影響區，總面積為376.62 hm2。其中，項目建設區以施工征地為界 （包括水庫淹沒區和移民安置區），面積為351.94 hm2。直接影響區為永久交通公路和場內臨時道路等施工過程中可能造成水土流失危害的區域，面積為24.68 hm2。

4.2 防治分區

根據項目特點、項目對水土流失的影響、區域自然條件、項目功能分區等特點，以及不同場地的水土流失特征、土地整治后的發展利用方向、水土流失防治重點等因素，確定水土保持分區。經分析，擬將水土流失防治責任范圍劃分為樞紐區、渣場區、施工公路區、料場區、施工營地場地區、電廠生活區、水庫淹沒區和移民安置區8個分區。

4.3 防治措施總體布局

在水土保持分區的基礎上，為實現防治目標，需針對各分區的水土流失特點，布置相應的防治措施。

水土流失防治措施布局原則為：工程措施與植物措施相結合，形成完整的防護體系。根據不同施工區特點，建立分區防治措施體系：在棄渣場等“點”狀位置，以攔渣、護坡等工程措施為主，輔以土地整治和植物措施；在施工公路等 “線”狀位置，以護坡工程措施為主，植物措施為輔；在施工區“面”上，土地整治和植物措施相結合，合理利用水土資源，改善生態環境。根據水土流失預測成果，工程水土保持措施以 “點”為防治重點，實現以“點”帶 “面”，做好項目區水土流失防治工作。

4.4 分區防治措施

4.4.1 樞紐區治理措施

樞紐區水土保持防治措施主要包括攔河壩壩基壩肩開挖邊坡處理措施、攔河壩兩岸開挖岸坡處理措施、壩址區滲漏處理措施、泄洪建筑物下游防護措施、廠區后山坡治理措施和調壓井邊坡處理措施等，以上措施已計入主體已有水土保持措施。

4.4.2 渣場區治理措施

（1）土石方平衡流向。工程棄渣主要來源于主體工程、臨建工程和場地平整、料場剝離開挖等所產生的挖填剩余渣量。各部位開挖及利用、棄渣流向情況見表3。

（2）渣場規劃。依據渣場規劃原則，本工程共布置2個棄渣場 （1號、2號棄渣場）和2處存渣場（3號渣場、2號渣場頂部），渣場規劃采取分區就近布置，各渣場情況見表4。

表3 土石方平衡流向 萬m3

（3）擋墻采用漿砌石重力式，軸線長度61 m，頂寬度2.5 m，最大高度14.9 m，上游坡比1∶0.15，下游坡比1∶0.6，墻頂高程980 m。擋墻內設孔徑15 cm梅花形布置的排水孔，間、排距均為200 cm；布置2個直徑1.5 m預制鋼筋混凝土涵管，間距10～15 m；上游排水口用鉛絲石籠封口，并在迎水面設50 cm厚的碎石反濾層，以排除渣體內積水及降低渣體內的滲流浸潤線。在渣場周圍沿渣體設置漿砌石截水溝，將山坡上的來水引至渣體之外，防止對渣體穩定產生影響。截水溝斷面尺寸為60 cm×60 cm （底寬×深）， 邊坡1∶0.3， 用 30 cm厚漿砌石襯砌，表面采用M7.5砂漿抹面，以減小糙率。引水壩采用漿砌石重力壩形式，軸線長度13 m，頂寬1 m，上游墻坡比1∶0.35，2 cm厚砂漿抹面，下游墻坡比1∶0.6，最大壩高4.5 m。

（4）2號渣場防護措施。渣場有2個支溝，擋墻均采用漿砌石重力型式，上游支溝擋墻軸線長度21 m，墻頂寬度1.5 m，最大墻高7.1 m，上游坡比1∶0.1， 下游坡比 1∶0.5， 墻頂高程 1 030 m； 下游支溝擋墻軸線長度22 m，墻頂寬度1.0 m，最大墻高3.64 m，上游坡比1∶0.1，下游坡比1∶0.5，墻頂高程1 030 m，擋墻內均設孔徑15 cm梅花形布置的排水孔，間、排距均為200 cm；布置2個直徑1.5 m預制鋼筋混凝土涵管，間距10～15 m；上游排水口用鉛絲石籠封口，并在迎水面設50 cm厚的碎石反濾層，以降低渣體內的滲流浸潤線。渣場上、下游坡面局部采用鉛絲石籠護腳，石籠用φ18 mm鋼筋作骨架，8號鉛絲網格，間距10 cm，內裝塊石，塊石裝完后綁扎封蓋。護腳底部修寬2 m，高2 m的漿砌石護腳墻，然后護腳墻上部渣體表面平鋪鉛絲石籠。鉛絲石籠規格為200 cm×100 cm×100 cm （長×寬×厚），石籠之間骨架筋綁扎連接。引水壩采用漿砌石重力壩，上游支溝引水壩軸線長度23 m，下游支溝引水壩軸線長18 m。2個引水壩均為漿砌石重力壩，頂寬0.8 m，上游墻坡比1∶0.35，2 cm厚砂漿抹面，下游墻坡比1∶0.6，最大壩高7 m。2號渣場布置及擋護設計圖略。

（5）3號渣場防護措施。3號存渣場位于壩址左岸下游約1.5 km的清水河溝口右側。由于清水河溝內已布置排洪明渠，滿足25年一遇防洪能力，另存渣場存渣和回采是一個動態過程；因此，對3號存渣場周邊視降雨匯流情況設臨時排水溝及坡腳用漿砌石防護以外，不進行永久防護。清水河汛期洪水較大，由于地形條件限制，3號渣場已占用清水河河口部分河段；因此，為排洪順暢，沿3號渣場坡腳設置一排洪渠，排洪渠全長187 m，底寬9.14 m，深3 m，平均縱坡i=5.88%，明渠采用全斷面漿砌石襯砌。3號渣場布置及擋護設計圖略。在工程措施的基礎上，渣場實施植物措施恢復植被，渣場頂部種植合歡、麻櫟、印楝、余甘子、黃荊、火把果、車桑子、白三葉、狗牙根等喬灌草固渣防蝕林，邊坡種植余甘子、黃荊、火把果、車桑子、白三葉、狗牙根的灌草固渣防蝕林，渣場馬道種植單行灌木。

4.4.3 施工公路區治理措施

公路兩側采取攔擋、護坡、排水等工程措施，保護開挖及填筑邊坡穩定，防止產生新增水土流失。工程措施實施完成后，應及時營造植物措施恢復植被，永久公路兩側種植黃柏和火把果為主的喬灌木混交防護林。施工結束后，臨時公路基本均被廢棄，在對路面進行整地的基礎上，選擇在臨時公路路面及具備綠化條件的開挖坡面種植車桑子、余甘子、火把果、狗牙根、白三葉灌草等進行綠化。

4.4.4 料場區治理措施

由于料場的開采破壞了原山體的組成結構，在遭遇汛期較大雨量時，將會造成水土流失。因此，料場防治的重點是開采過程的防治和開采后開采坡面的整治。開采過程中應嚴格按照設計開采工藝和開采范圍作業，由于開采區域原邊坡較陡，地質條件較好，開采邊坡采用1∶0.1；對終采區域出現 “倒懸”的部位，采用噴混凝土、錨筋等永久支護措施。料場采用水平開挖方式，減少坑凹的數量，做好場地的排水措施。開采完畢后形成臺階狀的坡面，增加坡面的穩定性，并做好覆土工程。

表4 渣場規劃萬m3

4.4.5 施工營地場地區治理措施

工程防護措施以場地的排水和邊坡擋護為主，并輔以適當的護坡措施。臺階式場地高差較大時，應設置擋護和排水設施，生產、生活排水和暴雨洪水排水應結合布置。邊坡擋護應根據場地建設的實際情況設置，以保護邊坡穩定和施工場地的安全，防止水土流失。

施工結束后，進行場地平整并采取植物措施。根據施工營地場地區的立地條件，大壩施工區配置旱冬瓜、印楝、火把果、車桑子、狗牙根、白三葉等喬灌草混交水源涵養林，廠房和引水系統施工區以及其他施工區配置麻櫟、膏桐、余甘子、黃荊、狗牙根、白三葉等喬灌草混交水土保持護坡林。

4.4.6 電廠生活區綠化美化措施

電廠生活區綠化美化工程遵循園林藝術的基本原則。即，統一、調和、均衡和韻律四大原則。根據不同的地形地勢和植物造景要求，分別采取孤植、對植、叢植、群植、帶植和綠籬等多種形式。

園路：電廠生活區主干道兩旁種植鳳凰木、印度橡膠樹、云南梧桐、棕櫚科植物等行道樹。

草坪：隨地形呈自然式布設，可選用各種暖季型草坪進行草籽撒播或用草皮塊鋪植，草種選用溝葉結縷草、鈍葉草等。

園林化種植：選用各種樹形美觀、花葉茂盛、色彩艷麗的樹種，如頂果木、攀枝花、白蘭花、重陽木、芒果、石榴、杜鵑、千果欖仁、各種榕屬植物、棕櫚科植物等進行造景，廠區門口處可采用對植法，草坪中可孤植、叢植、群植、帶植等，以具體造景需要而異。綠籬可間隔園林空間，一般種植在園路邊緣、草坪外緣，選用萌蘗力、再生力較強、分枝多、耐修剪、葉片小而稠密、生長較緩慢的樹種，如側柏、黃楊等。

垂直綠化：該方式能以最小的占地面積得到很大的綠化效果，可以遮擋各邊坡在采取工程措施處理后留下的灰暗面，部分彌補人工建筑與兩岸的蒼翠景色不協調的缺點。根據這些部位坡度較陡的特點，宜選用炮仗花、曼長春花、葉子花等植物進行垂直綠化。

花卉種植：在一些混凝土覆蓋的地面上，不能種樹種草進行綠化美化的，可用盆栽花木擺設成一定的藝術圖案或幾何形狀進行裝飾，也可依地形、建筑物布局等用磚、水泥砂漿砌筑成花壇、花鏡或花臺，中央填土施肥后再栽植各種花木，作局部小面積的裝飾，可使電廠生活區景色顯得生動活潑而不致流于單調、呆板。

4.4.7 水庫淹沒區及移民安置區水土保持措施規劃

根據對水庫淹沒區的水土流失分析預測，水庫淹沒區的水土流失防治重點為：預防水庫初期蓄水后，在近壩處庫區兩岸產生因庫水浸泡導致的小規模崩坍和滑坡。初步防治方案為，運行期內定期巡視以上地段，進行標記，并根據情況采取相應措施。

根據天花板水電站的移民安置規劃，移民安置區水土流失防治分移民生活設施防治區和移民生產設施防治區進行規劃布局。為了保護環境，防治新增水土流失，在移民搬遷、建房、專項設施復建及生產開發過程中要采取必要的水土保持防護工程和植物措施。

5 結語

在對天花板水電站工程概況、自然環境、工程水土流失及水土保持現狀等基礎條件進行綜合分析的基礎上，依據規范確定了該工程水土流失防治標準及目標，并結合水電工程施工分區的特點、區域水土保持防治要求，合理劃分水土流失防治分區，提出合理可行的水土保持防治措施布局及方案，可為類似開發建設項目水土流失防治提供借鑒。