滇中引水工程棄渣場水土保持設計

饒　艷　李　喻　廖文麗

(湖北大禹水利水電建設有限責任公司，湖北 武漢　430000)

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滇中引水工程棄渣場水土保持設計

饒艷李喻廖文麗

(湖北大禹水利水電建設有限責任公司，湖北 武漢430000)

【摘要】通過對滇中引水工程的渣場進行系統的分類及篩選，有針對性地采取攔擋、排洪、坡面防護以及植被綠化等措施，構建以工程措施、植物措施和臨時措施相結合的水土流失防治體系，可有效防止工程建設造成的水土流失。該水土保持設計過程可供類似工程參考。

【關鍵詞】引水工程； 水土流失； 棄渣場； 水土保持

長距離引水工程是 “點狀”和“線型”兼具的水利工程，具有距離長、跨越地貌類型多、土石方量大、沿線取(棄)土場多等特點。滇中引水工程由于受挖填方的施工時段、材料質量、運距等諸多因素的影響,要做到工程區內土石方挖填平衡難度較大,因此,不可避免有借方和棄渣的情況發生。本文針對長距離引水工程典型棄渣場的選擇方法及防護方案進行初步探討。

1工程及項目區概況

滇中引水工程位于云南省，以城鎮生活與工業供水為主，兼顧生態和農業用水。工程由水源工程和輸水工程組成，輸水總干渠順地勢由高至低，具備自流輸水的條件，向麗江市、大理州、楚雄州、昆明市、玉溪市和紅河州供水。滇中引水工程水源為無壩取水，采用提水泵站取金沙江水,輸水工程總干渠全長約661.07km。隧洞、倒虹吸、渡槽和暗涵四種建筑物的長度分別占干線全長的91.86%、5.64%、0.69%和1.64%。

滇中引水工程土石方開挖總量9963.06萬m3(自然方，下同)，土石方回填總量2113.24萬m3，利用597.18萬m3(混凝土骨料)，棄渣總量7252.64萬m3(自然方)，共規劃206處棄渣場；料場29處，規劃開采量2300.36萬m3；施工生產生活區198處，總占地628.98hm2；施工總工期為10年(120個月)。

2水土流失特點

從水土保持角度而言，滇中引水工程的建設具有“主體為線，分布有點”的特點[2-3]。“線型工程”指的是輸水干渠、施工道路等，沿線涉及區域廣，水土流失生態因子差異大；“點型工程”包括水源，以及輔助配套的施工營地、砂石料場、棄渣場、臨時堆場等，點型工程數量多，工程線路長、建設周期長、土石方量大、地表擾動面積廣，現狀植被將遭到破壞，并形成大范圍裸露地表，區域水土保持功能降低或喪失[4]。

a.工程大部分采用隧洞輸水，雖然對地面的擾動較小，但產生了大量的棄渣。棄渣場大部分位于隧洞出口附近的支溝，給水土流失的產生提供了物質基礎。

b.改擴建或新建的道路長度長，容易加劇沿線的水土流失。鑒于工程的自然條件，道路大部分位于山區，地面坡度大，土石方量也比較大。道路施工中有棄渣和大量的裸露面存在，容易引起道路的水力侵蝕，如防護不當，可能引發崩塌等重力侵蝕現象。

3棄渣場布置特點

該工程地處西南山丘，引水線路一般位于山區峽谷中，山高坡陡、山體切割強烈，地形狹窄、地質構造復雜，渣場的選擇非常困難，大部分渣場位于附近溝道，甚至不得不堆放在河道中，因此在棄渣場布置中遵循以下幾個原則。

a.棄渣場宜選擇在靠近作業區的山溝、荒地、灘地等地段，盡量少占用耕地。

b.棄渣場應在滿足容量的基礎上，盡量結合周邊地形進行設計，減少對群眾生產生活的影響。

c.棄渣應盡量集中堆放，場運距適中，盡量與場內道路、棄渣來源相適應。

d.棄渣場布置應盡量避免泥石流、滑坡、巖溶、活斷層等地質災害區。

e.棄渣場應滿足環境保護要求，避開環境敏感區域[1]。

4棄渣場水土保持措施設計

4.1棄渣場分類及等級

《水利水電水土保持技術規范》開發建設項目的棄渣場一般分為溝道型、坡地型、臨河型、平地型及水庫型5種。該工程共設置206個棄渣場，水源段3個渣場，均為三級的溝道型渣場；輸水工程沿線布置203個棄渣場，其中三級以上渣場50個，坡地型渣場13個，溝道型渣場190個。考慮到水源工程為點狀工程，對水源段的3個渣場逐一設計；針對輸水線路的棄渣場做典型設計。

4.2典型棄渣場選取原則

輸水干渠棄渣場數量較多，針對棄渣場類型、地下水情況、地質情況、軟弱夾層分布情況、匯水條件等不同的因素，共選擇25個渣場作為典型渣場。這些典型渣場中既有坡地型的又有溝道型的，既有土坡、土溝又有石坡、石溝，因其擋渣墻(壩)高度、長度相差較大，截排水設施相差較大，因此應對其分別進行選取，具體的選取原則遵循以下幾點。

a.選取的渣場應全面包括各種棄渣場類型，覆蓋各等級棄渣場。選擇的25個典型棄渣場包括溝道型渣場和坡地型渣場兩類，其中坡地型渣場2個，溝道型渣場23個。典型渣場工程等級二～五級全面覆蓋，以三級、四級渣場為主。從工程等級上來看，二級渣場2個，三級渣場11個，四級渣場9個，五級渣場2個。

b.從坡地型棄渣場來看，在風化巖上的擋渣墻和在土質基礎上的擋渣墻應分別選取典型；在風化巖上的擋渣墻可采用漿砌石重力式擋渣墻，在土質基礎上的擋渣墻可采用漿砌石重力式擋渣墻，也可采用土質攔渣壩。因此需分別選擇不同棄渣場作為擋渣墻(壩)的計算典型。

c.從溝道形棄渣場來看，在風化巖上的擋渣墻和在土質基礎的擋渣墻應分別選取典型；在風化巖上的擋渣墻因其高為4～8m，可采用漿砌石衡重式擋渣墻或混凝土懸臂式、扶壁式擋渣墻，在土質基礎上的擋渣壩宜采用碾壓攔渣壩。

d.棄渣場的集水面積0.22～3.35km2，可分別選取其作為周邊截排水設計的計算典型。

e.典型渣場中地下水情況包括常年流水、季節性流水及基本干溝3種情況，可分別選取其作為溝內排水設計的計算典型。

f.根據棄渣來源的組成，對棄渣場復耕的難易程度進行初步分析，棄渣石料為灰巖的棄渣場征地不考慮復耕，按照永久征地考慮。其他渣場考慮施工完成后由主體工程考慮復耕措施，渣場征地按照臨時征地考慮。

g.典型渣場第四系堆積物變化較大，按照堆積物厚度小于10m及超過10m兩種不同的條件分別采用不同的基礎方案。

4.3工程措施設計

棄渣場設計的主要原則是安全，要保證渣場擋墻穩定和排水系統暢通，能夠及時排走設計洪水，保證渣體穩定，在此前提下應綜合考慮渣場的后期效益和景觀效果。一般情況下，長距離引水工程會損壞大量的土地，在設計時應盡量將用過的渣場恢復為耕地，以解決由于工程建設而帶來的占壓耕地問題。

4.3.1表土防護

為了保護寶貴的耕植土，以利于后期復耕或恢復植被，在堆渣前應先將渣場表層腐殖土剝離，根據恢復的土地利用類型及數量確定表土剝離量。表土剝離后，臨時堆放在渣場的一角，邊坡控制在 1∶2，高度控制在3m左右，在周邊用袋裝土臨時攔擋，根據堆放時間的長短在表面播撒草籽或者采用防雨布覆蓋，防止水土流失。

4.3.2基礎處理

a.對于第四系堆積物厚度在10m之內的，棄渣前，對棄渣場占地區內的第四系堆積物進行清除，清除后的第四系堆積物運至棄渣場征地范圍內靠上游側集中堆放，平均堆高5m，堆土邊坡1∶2，并在棄渣完成后回填。

b.對于堆積厚度超過10m的，棄渣場采用φ500攪拌樁基礎處理，攪拌樁間距為1m，梅花形布置，處理范圍為擋渣壩(墻)區域，對于渣場內部的第四系堆積物采用清除措施。

4.3.3攔擋措施

該項目棄渣場的攔擋措施主要有擋渣壩和擋渣墻兩種。擋渣壩一般布置在溝道開口開闊、對基礎承載力要求相對不高的強風化巖基上；擋渣墻布置在溝道埡口且基礎較好的巖石地基上。

a.攔渣壩。攔渣壩最大壩高8～10m，壩頂寬5m，迎渣邊坡1∶1.75～1∶2.5，背渣側1∶2.5，為防止水流沖刷攔渣壩坡面和保持坡面平順，采用干砌石護坡。

b.擋渣墻。擋渣墻采用重力式漿砌石擋墻，高4.5～8m，墻頂寬1～1.5m，正面邊坡1∶0～1∶0.1，背面邊坡1∶0.5，底部鋪設10cm厚碎石墊層。為排除渣體內積水，墻體內設置φ80PVC排水管，間距2m×2m，呈梅花形布置。

4.3.4排水措施

施工期采用在周邊布置土質排水溝臨時排水措施。考慮到工程山高坡陡的特點，永久性排水措施主要采用排水明渠，布置在渣面與山坡坡腳相交處，出水口在棄渣場坡腳沿山坡與原河溝相接。

a.排洪溝。擬在棄渣場外圍布設矩形混凝土排洪溝，斷面尺寸為0.4m×0.5m ～1.4m×1.4m(底寬×深)，溝底縱坡為0.01～0.03(陡坡段平均縱坡為0.35)。在排洪溝陡坡段布置臺階式C25混凝土跌坎消能，跌坎高0.5m。在截排洪溝下游出口處布置C25混凝土條渠消力池，消力池需坐落在強風化及以上基巖上。

b.截水溝。在棄渣場上游側布置漿砌石梯形截水溝，斷面尺寸為1m×0.7m～1m×1.2m(底寬×深),邊坡為1∶0.5，溝底縱坡為0.01，截水溝末端接沉沙池。

c.盲溝。針對常流水溝道，棄渣前要求沿渣場區域內沖溝底部布設盲溝，盲溝斷面尺寸為3m×2m(底寬×深)，兩側邊坡為1∶0.5，盲溝上側覆蓋土工布。

4.3.5護坡工程

堆渣結束并平整后，在堆渣坡面采用混凝土格構護坡。格構網格尺寸為4m×4m，混凝土骨架尺寸0.4m×0.4m(寬×深)，骨架外緣設0.1m高排水凸坎，在坡頂、坡腳分別布置0.5m寬混凝土封頂和腳槽。

4.3.6植被恢復及復耕

該工程在建設過程中損毀了大量的耕地，為了補償耕地，建議渣場在恢復時盡量考慮復耕，盡量減少因工程的建設對項目區土地利用結構的影響，確實無條件復耕的，就采取植被恢復措施。在樹草種的選擇上，盡量選擇根系發達、根蘗萌發力強、固土能力強的鄉土樹草種，以達到防治水土流失和改善生態環境的目的。

5結語

為了盡量減少棄土棄渣造成的水土流失，可綜合考慮項目區域及周邊工程建設需要，合理調配實現綜合利用。棄渣場是水土流失防治的重點區域，具有地形地質較復雜、立地條件差等特點的溝道型棄渣場，一旦失事，水土流失后果最為嚴重。本文針對長距離引水工程的渣場進行系統的分類及篩選，有針對性地進行攔擋、排洪、坡面防護以及植被綠化等措施設計。

參考文獻

[1]操昌碧.水庫型棄渣場水土保持工程措施的設計[J].水電站設計,2009,25(3).

[2]周騫.長距離供水工程對周邊生態環境的影響[J].水利建設與管理,2007(10):13-18.

[3]王峰.淺談博湖東泵站輸水干渠水土保持防治措施[J].水利建設與管理,2012(2):78-81.

[4]陳德麗.恰甫其海水利樞紐工程水土保持設施建設及防治效果[J].水利建設與管理,2012(2):82-84.

Soil and water conservation design of waste disposal area of water diversion project in central region of Yunnan Province

RAO Yan,LI Yu,LIAO Wenli

(Hubei Dayu Water Resources and Hydropower Construction Co.,Ltd.Wuhan 430000,China)

Abstract：Blocking,drainage,slope protection,vegetation greening and other measures are adopted in a targeted mode through systematically classifying and screening waste disposal area of water diversion project in central region of Yunnan Province.Water loss and soil erosion prevention system combining engineering measures,plant measures and temporary measures is constructed,which can effectively prevent water loss and soil erosion caused by engineering construction.The soil and water conservation design process can provide reference for similar projects.

Key words：water diversion project; water loss and soil erosion; waste disposal area; soil and water conservation

DOI:10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.06.008

中圖分類號：TV67

文獻標志碼：A

文章編號：1005-4774(2016)06-0029-03