水保工程設計與施工要點

余 莉

（深圳市水務工程建設管理中心，廣東 深圳 518084）

1 前言

寶安區經濟在不斷發展的同時，所產生的污染和各種廢棄物也不斷增加，在處理這些污染和廢棄物的過程中所產生的大量污泥并未得到有效和及時的處理，導致了寶安區的環境受到污染。污泥中含有大量的有機物與水，一旦腐爛便會散發惡臭，一些有毒有害成分等在進入環境后也會給大氣和水體造成二次污染，這對人們的生活造成十分重大的威脅。因此預防水土流失，控制生態環境是寶安區經濟不斷發展的同時所要面臨的新課題。

2 設計要點

2.1 區域水系及排水系統

設計區域排水系統要在不改變原有區域排水系統的基礎上進行。本次工程所在區域于茅洲河流域一級支流羅田水支流最上游山地，進廠道路部分位于一級支流龜東嶺水上游。排水布設原則為不改變項目區原匯水方向，項目區排洪溝匯水經沉沙池自廠區東側排入天然排水溝，該天然排水溝為羅田水上游支流，最終流向羅田水并匯入茅洲河。進廠道路排水經沉沙池排入龜東嶺水2m×2m現狀暗涵，最終排入茅洲河。

2.2 水溝、攔砂工程措施設計

2.2.1 工程等級標準

根據《深圳市開發建設項目水土保持方案編制指南》有關工程設計等級的相關規定，結合項目區防護安全性要求，設計方案的排水溝應按照10年一遇、邊坡截排水20年一遇、廠區永久排水按50年一遇來設計。

2.2.2 集流分區及流量計算、校核

本區域內無實測水文資料，洪水計算采用暴雨資料間接推求。根據《深圳市開發建設項目水土保持方案編制指南》的規定，面積小于10hm2的集水區洪峰流量計算采用水利部提出的推理公式計算，匯水面積大于10hm2的則應用《廣東省暴雨徑流查算圖表》中的經驗公式分別進行計算。

①水利部推理公式：Qm=0.278KIF

式中：

Qm——洪峰流量（m3/s）

K——洪峰徑流系數

I——1小時最大暴雨量（mm）

F——集水面積（km2）

0.278——單位換算系數

②廣東省經驗公式：Qm=C·H24·F0.84

式中：

Qm——洪峰流量（m3/s）

H24——24小時最大暴雨量（mm）

F——集水面積（km2）

C——系數

③設計暴雨參數

設計暴雨參數（廣東省暴雨等值線圖查算）

2.2.3 排水、攔沙工程設計

（1）截、排水措施布設及設計

設計過水斷面根據地形選擇坡降，根據經驗選取斷面尺寸，采用明渠均勻流公式進行校核，明渠均勻流公式：

Q=CA（Ri）0.5

式中：

A——溝道過水斷面面積，m2

Q——設計坡面匯流洪峰流量，m3/s

C——謝才系數

R——水力半徑，m

i——溝底比降

C=（1/n）×R1/6

式中：n——溝槽糙率，土質截水溝n取0.025左右

矩形斷面：R=A/（b+2h）

梯形斷面：R=A/（b+2h（1+m2）0.5）

式中：

b——溝槽底寬

h——溝槽過水深

m——溝槽內邊坡系數

一般斷面形式設計公式：h=a×Q1/3

A為常數，a=0.58～0.94，一般采用0.76；山地土質i取1/300，1/500 ≤ i≤ 1/100。

（2）攔沙工程設計

攔截泥沙工程設計主要是依靠設置沉砂池、沙袋等攔擋措施。設置攔沙工程后當泥沙經過工程路段時，水流變緩，泥沙沉積，而達到減少流失量的目的。設計臨時攔渣土包，沿永久排水溝每隔100m設置一臨時沉沙池，臨時沉砂池尺寸為3m×2m×1.5m；在廠區排洪溝出口處設置一永久沉沙池，尺寸為6m×4m×2m。在填方區設置臨時攔渣墻，采用干砌石砌筑，高3m，頂寬1m，兩側邊坡1∶2，攔渣墻長約94m。攔渣墻形成的坑，面積9140m2，可用作臨時沉沙池。

（3）邊坡防護措施設計

a.工程措施設計

挖方邊坡：當挖方邊坡坡率采用1∶1.5，挖方邊坡高度H＞16.0m時，最上一級邊坡坡率采用1∶1.25，設寬度2.0m的平臺，一般采用三維網植草加喬灌木防護。

填方邊坡：邊坡坡率采用1∶2，每8.0m分一級，設寬度2.0m的平臺，一般采用三維網植草加植喬灌木防護。

需要注意的是挖方邊坡的坡度需要根據地形、巖土性質、構造發育情況、水文地質條件、邊坡高度等因素并且結合工程地質類比法來進行綜合設計。

b.生物措施

在坡面設計如強風化層邊坡，并且采用噴播植草補植喬灌木的方式，弱風化層邊坡。還可掛網噴播植草加喬灌木綠化，全風化層可采用噴播植草加植喬灌木的方式。

c.高邊坡防護

本工程最大的挖方區在廠房建設區西側，邊坡最大高度38.9m，現就對次高邊坡防護單獨設計，由于缺乏該區的詳細地質報告，所以無法進行穩定性分析。在施工前，施工單位應聘請資質較好的單位進行實地勘察，在確定了地質情況后才可設計防護方案。

（4）植物措施設計

本工程全部位于生態控制范圍線內，本工程的設計方案主要以鄉土種樹為主的植物措施設計，在進行綠化后不對原有的植物群落做改變，同時對廠區紅線內的現狀植被加以保留和利用。

廠區紅線范圍擾動區面積1.64hm2，施工前可移植長勢較好的部分植物，采取就近移植，綠化時便可利用原本長勢良好植物的植被，一方面減少了對自然植被的破壞，另一方面降低了投資成本。施工結束后，對該區采用喬灌草結合的方式復綠，采用帶狀混交，正方形配置，喬灌木株距、行距3m，喬木選擇臺灣相思、秋楓、小葉榕，灌木樹種木豆、桃金娘、扶桑，同時原移植樹種可再利用。草種選用適宜大面積種植且抗空氣污染降塵效果好的假儉草。廠區內空地綠化可以進行一些景觀設計，綠化時最好充分考慮到污泥糞渣處理廠的特點，選擇具有凈化空氣并且抵抗污染能力較強的植物種類，如臭椿、楓楊、香樟、合歡、霹荔、芒果、女貞、梧桐、慈竹、廣玉蘭、大葉黃楊、紫薇、雞蛋花、小葉榕、桂花等。

3 施工要點

進場道路施工線路較長，擾動面積較大，挖填方多而易引發嚴重的水土流失，特別在汛期施工時水土流失更加嚴重，為避免發生嚴重水土流失，減少下游泥沙輸出，減輕對下游的影響，施工時可采取以下預防措施：

（1）選擇合適的施工期，項目區地處南亞熱帶季風氣候區，雨量充沛，多集中在5～9月，且多臺風暴雨，所以路基開挖、填筑施工期應盡量避開多雨期5～9月，土方施工期應盡量安排在11月至次年的4月，避免在施工過程中造成大量的水土流失。

（2）施工時要分段進行，注意控制施工段距離。分段進行施工，每段距離不宜過長，特別是邊坡開挖及路基回填段，需做截水溝的應預先做好，路基施工完成后，應立即完善路邊溝，來不及襯砌也要完好溝槽，并開挖臨時沉沙池，避免雨水沿路面漫流造成大量水土流失。

（3）路基填筑除應嚴格按規范進行壓實外，為防止填筑初期過多沙土順坡滑落，可沿填方外緣用沙土袋做一小擋墻（高30～50cm），每段填筑完成后，應立即對邊坡進行綠化。坡腳設置排水溝、沉沙池。

（4）多余土方應及時運走，需進行臨時對土方回填利用的，應設固定堆放點，堆放區周圍用沙土袋做好攔擋。

（5）施工期間如遇降雨特別是暴雨時，對未來得及綠化的邊坡，可事先準備編織布，將極易造成水土流失的部位覆蓋起來，同時做好排水工作。

結合道路排水，設置臨時沉沙設施，防止因降雨產生的泥沙影響市政管網防洪。

4 總結

水土保持工程并非朝夕之事，因此在今后經濟發展的過程中應當充分考慮到環境因素，提早做好相關工作，避免在污染后再做補救。因此水土保持工程必須做規劃到位、設計合理，并且符合工程區域的特點，才能夠最大程度地發揮工程作為，為區域環境協調作出貢獻。

[1]韓玉國.“水保工程材料與施工”課程體系的構建[J].中國林業教育，2012，（4）：56-59.

[2]石長金，劉鳳飛，李日新.黑土區水保工程建設施工階段質量監理控制[J].水土保持應用技術，2006，（3）：55-56.

[3]朱剛.簡析水利水保工程設計及施工招標分析[J].北京農業，2012，（6）：254.

[4]陳彬.水利水保工程設計及施工階段投資控制的分析[J].科技促進發展（應用版），2010，（2）：117-150.

[5]李欣榮，何麗俊，王仲娥.水利水保工程設計階段的投資控制[J].中國水土保持，2008，（4）：33.