國電太原第一熱電廠貯灰場水土保持設計方案探析

柴海東（山西水務工程項目管理有限公司山西太原030002）

農田水利

國電太原第一熱電廠貯灰場水土保持設計方案探析

柴海東
（山西水務工程項目管理有限公司山西太原030002）

本文根據國電太原第一熱電廠4×350MW搬遷重建工程的基本情況。核算了貯灰場的庫容、堆渣量；對貯灰場的壩體設計、防排洪設計進行了說明，通過水文計算，確定了灰場的筑壩堆灰高程，并設計了部分排水措施，界定了貯灰場水土保持工程措施，并設計了植物措施、臨時措施，以期為類似貯灰場、棄渣場的水土保持設計提供借鑒意義。

貯灰場；水土保持；方案設計

1　項目概況

國電太原第一熱電廠原址位于太原晉陽湖西側湖畔，電廠機組投運年限已久，設備老化，除塵效率低，嚴重影響太原市環境質量。根據太原市人民政府統一規劃，對該電廠整體搬遷，搬遷重建地址位于清徐縣境內東于鎮賈兆村南，在市政府劃定的清徐縣開發區范圍內，工程規模4×350MW。

國電太原第一熱電廠4×350MW搬遷重建工程水土保持分區包括電廠廠區、廠外道路、貯灰場、施工生產生活區、供電線路。工程總占地86.52hm2，防治責任范圍95.94hm2，總土石方量103.92萬m3，需外購27萬m3碎石土用于抬高廠區標高和灰場筑壩。工程總投資63.72億元，水土保持投資2037.96萬元。

2　貯灰場基本情況

熱電廠年運行小時數為5004h，年排灰渣量139.03萬t，建設單位已與相關企業簽訂粉煤灰、石膏綜合利用協議，屆時灰渣將全部進行綜合利用，因此貯灰場按照事故備用灰場考慮。

2.1貯灰場選址

貯灰場選址時對白石巖溝灰場和洛池渠灰場進行比選，兩個灰場均位于清徐縣西北側，均屬山谷灰場。主要因洛池渠灰場距洛池渠村300m，存在制約性因素，需考慮村莊搬遷，最終選定白石巖溝灰場。

白石巖溝灰場占地面積9.3hm2，占地類型為其它草地，距電廠廠址直線距離11.5km。溝谷形態從庫區向溝口處逐漸由“U”型收斂為“V”型，溝底寬20m～50m，地形高差為70m，溝道縱坡約0.07，長度約1km，溝口狹窄而陡峭，是較為理想的貯灰場地。

2.2貯灰場庫容計算

利用1:2000的地形圖，在AutoCAD中，計算某堆灰高程所對應的堆灰頂面面積。根據式（1）［1］計算各堆灰區間的庫容，進一步算出整個貯灰場的庫容。

式中：V為相鄰等高線區間庫容（萬m3）；F上為堆灰區間上表面面積（hm2）；F下為堆灰區間上表面面積（hm2）；H為相鄰等高線間等高距（m）。

經計算，繪制貯灰場高程—面積—庫容曲線如圖1。考慮到調蓄洪水的需要，最大堆灰高度比最末一級子壩壩頂低1.2m，最大堆灰高度為1123.8m（見下文），對應的堆渣量為111.24萬m3，可滿足本工程0.8年的堆渣。

3　貯灰場設計方案

3.1壩體設計

在貯灰場溝口建一初期壩，初期壩采用堆石壩，內外邊坡分別為1:2、1:2.5。壩基高程1055m，壩頂高程1075m，壩高20m，壩軸長70m，頂寬6m。后期共建5級子壩，內外邊坡均為1：4，每級高10m，最終壩頂標高1125m。子壩間設置3m寬馬道，馬道全長654m。

圖1　貯灰場高程—面積—庫容曲線

3.2防洪、排水設計

3.2.1設計思路

在貯灰場上游設置攔洪壩。壩底高程1125m，采用豎井—涵管型式排洪，在壩前設置一座Ф3m的豎井，和庫底Ф1.6m的涵管相連，將堆灰區域上游的洪水直接排至初期壩下游。

貯灰場初期壩和各級子壩前均留有蓄洪庫容，即堆灰高程永遠低于壩頂高程，在貯灰場庫內設置3座Ф3m的豎井，和庫底另一Ф1.6m的涵管相連，將庫內洪水排至初期壩下游。豎井隨著灰面的增高而不斷加高。

為防止雨水沖刷灰壩坡面，在灰面兩側設置截水溝，在馬道上設置橫向排水溝，向兩側排水至截水溝，最終將雨水排至初期壩下游。

由于匯流面積較小，流量不大，且溝谷里主要是巖石，巖基抗沖刷能力強，在涵洞及截水溝末端不再建設消能防沖設施。

3.2.2水文計算

攔洪壩和灰庫內各級壩均有攔洪蓄洪功能，攔蓄洪水均通過豎井—涵管排走，通過計算洪水量確定攔洪壩高程及各級壩前堆灰高程。通過計算灰壩坡面兩側的洪峰流量確定截水溝規格。

（1）設計標準

根據《GB 50201-2014防洪標準》，確定本工程貯灰場的級別為二級，防洪標準為50年一遇設計，200年一遇校核。根據《GB 50660-2011大中型火力發電廠設計規范》，確定截水溝標準為10年一遇設計、20年一遇校核。

（2）洪水計算

根據《山西水文計算手冊》、《開發建設項目水保技術規范》中的公式及參數計算洪峰流量及24小時洪水總量。

設計暴雨量計算公式：

式中：H1.p、H24.p分別為頻率為p的1h、24h暴雨量（mm）；Kp為頻率為p的皮Ⅲ型曲線模比系數，取Cs/Cv=3.5；H1、H24為分別1h、24h暴雨均值（mm）。

設計洪峰流量計算公式為：

式中：Qp為頻率為p的洪峰流量（m3/s）；k為徑流系數，取0.50；ip為頻率為p的1h暴雨量（mm/h）；F為匯水面積（km2）。

設計24h洪水總量計算公式：

式中：Wp為頻率為p的24h洪水總量（萬m3）；k為徑流系數；H24.p、F意義同前。

表1　貯灰場洪水總量計算成果表

化建設和社會建設各方面和全過程。

（2）堅持在發展中保護、在保護中發展的基本要求。

（3）堅持尊重自然、順應自然、保護自然的基本理念。

（4）堅持把改革創新作為渭河水生態文明建設的基本動力。

（5）堅持綠色發展、循環發展、低碳發展的基本途徑。

（6）堅持政府主導、企業主體、多方參與、全民行動的工作格局。

4　渭河生態產業帶建設任務

4.1保護渭河生態系統，促進資源高效利用

按照人口資源環境相均衡、經濟社會生態效益相統一的要求，在渭河河道兩岸劃出一定范圍的生態建設和生態保護區域（原渭河綜合整治規劃中為河道管理范圍外1.5km）。生態區按照優化開發、限制開發、禁止開發的主體功能定位，構建科學合理的城鎮化推進格局、農業發展格局和生態安全格局，保障渭河區域生態安全，提高渭河對沿岸發展的生態服務功能。

4.2強化渭河生態治理，推進水生態文明建設

建設渭河生態體系。重點建設水源涵養、污水凈化、濕地保護、生態修復、景觀綠帶、濱河公園等生態治理工程，使河流植被濱岸緩沖帶發揮維持生物多樣性、過濾面污染和保障防洪安全的功能，發揮農田、城市綠道的生態功能，確保區域生態安全。

實施河湖庫水系連通體系。以渭河為軸線，連通引漢濟渭、八水潤西安、東莊水庫等重大水利工程和其他水利工程，構建布局合理、生態良好，引排得當、循環暢通、蓄泄兼籌、豐枯調劑，多源互補、調控自如的河湖庫水系連通體系，綜合發揮河湖生態系統功能。

4.3轉變經濟發展方式，實施可持續發展戰略

把渭河生態建設融入當地經濟建設，引導兩岸發展生態經濟，根據生態環境承載力，按照優質、生態、安全的要求，積極發展以新型產業、生態農業、旅游觀光、濱河開發區為主體的低碳環保經濟產業帶。利用生態環境優勢建設海綿城市、易居城市，形成以城市新區、生態園區為骨干，濱河小鎮、新型農村星羅棋布的生態文明建設示范帶。

4.4推動改革創新，用生態文明制度護航美麗渭河建設

從渭河水管理、水生態、水安全、水環境和水經濟等方面建立系統完整的渭河生態建設指標體系。量化建設目標，作為生態建設評估審查、考核評價的依據，以“硬約束”來強化生態環境長效機制建設。強化“三條紅線”管理，落實最嚴格水資源管理制度，建立水資源水環境承載能力檢測預警機制。健全完善市場體制機制和經濟政策，完善生態功能區的生態補償機制，建立吸引社會資本投入生態環境保護的市場化機制。

5　渭河生態產業帶建設應協調的關系

（1）正確處理渭河防洪除澇與生態保護的關系。科學編制渭河生態產業帶建設規劃，積極采用生物技術和生態修復措施，防止過度“硬化、白化、渠化”，注重加強渭河與流域內河湖庫水系連通，促進水體流動和水量交換。防止以城市建設、河湖治理等名義盲目裁彎取直、圍墾水面和侵占河道灘地。

（2）正確處理渭河生態產業帶建設與其他建設的關系。渭河生態產業帶建設如同關中區域發展的的一條生命“綠線”，與兩岸環境保護、土地開發、生態農業、生態文明城市建設、旅游文化產業發展等方面緊密融合，是社會民生的重大任務，必須在突出生態文明建設的格局下，協調處理好相互關系。

（3）正確處理經濟發展與生態環境保護的關系。按照保護生態環境就是保護生產力、改善生態環境就是發展生產力的理念，進行渭河生態治理，推動綠色發展、循環發展、低碳發展，不以犧牲環境為代價換取一時的經濟增長。

（4）正確處理市場決定性作用與政府依法治理的關系。保障渭河水安全、修復渭河水生態建設中充分發揮政府和市場“兩只”手的作用。統籌把握、優勢互補、有機結合、協同發力，劃清政府和市場的邊界，運用負面清單的管理模式，體現市場經濟在生態文明建設中的作用，促進可持續發展中的體制特色和優勢。

6　結語

在經濟全球化和區域經濟一體化加速發展的背景下，進一步推動渭河生態產業帶的建設，有利于整合資源，發揮優勢，優化產業分工和城鎮布局，促進區域經濟社會加快發展，探索生態文明建設新路徑，為大江大河綜合治理積累經驗。實施渭河生態產業帶建設，對確保全省經濟社會“十三五”發展規劃的實施，加快絲綢之路發展戰略和關中天水經濟區發展規劃的實施都將具有重大的戰略意義。陜西水利

（責任編輯：李蕊）

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