水利工程設計中的水土保持設計

（惠州市華禹水利水電工程勘測設計有限公司）

水利工程設計中的水土保持設計

□張小豐

（惠州市華禹水利水電工程勘測設計有限公司）

文章結合筆者自身從事水土保持設計工作的多年實踐經驗，以惠州市某水利樞紐工程的水土保持設計方案為例，首先對此工程基本概況作以簡要分析，實施水土流失預測，結合于此，分別從棄渣場地水土保持的措施、土料場的水土保持措施及永久公路綠化措施等方面，探討對應的水土保持設計內容，以期為相關實踐研究提供理論參考。

水利工程；水土保持；設計

0 引言

建設水利樞紐工程作為人類對自然界實施改造的一種積極手段，通過對水資源進行開發與利用，實現其在空間與時間層面上的重新規整與分配，以此服務于國民經濟。當工程建成并投入運營后，能夠為社會帶來較為豐厚、多元的環境效益與經濟效益，如：旅游、航運、發電、防洪與水庫養殖等。但在開發與建設水利工程時，必然會干擾或破壞原有的植被與地貌，損壞土地，產生大量石渣棄土，進而造成嚴重性的水土流失，如若未能及時防治，不僅會對區域環境造成危害，而且還會威脅到下游的各方面安全。至此，需結合現實狀況，開展行之有效的水土保持方案設計工作，對水土流失施加有效防治。

1 基本概況

1.1 項目區社會與自然環境概況

某水利樞紐工程地處惠州市境內，此流域屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，平均降水量常見保持在1 650.00～2 000.00 mm間，其中3～6月的降水量占總降水量比重達60.00%。平均氣溫常年維持在17.20～18.20℃間。壩址常年平均徑流深為1 040.00 mm，平均流量為222.00 m3/s，平均徑流總量為73.40× 108m3。工程區域內有多種土壤類別，如：紫色土、潮土、水稻土及紅壤等。工程區域內的森林覆蓋約為25%，植被有經濟林、落葉闊葉林、灌叢草坡、常綠闊葉林及河漫灘植被等。該區域內所存在的水土流失狀況，主要為地表徑流沖刷所造成的水力侵蝕，在形式方面，多為面蝕，溝蝕為其次。經計算，得知此區域水土流失強度1 285.00 t/km2·a，至此，乃為輕度流失區。

1.2 工程概況

此水利樞紐主要用于灌溉與防洪，另兼有航運、供水及發電，乃為一項綜合性水利工程。該工程水庫的正常蓄水位64.00 m，防洪高水位67.85 m，防洪限制水位為60.46 m，對應的防洪庫容為3.09×10.008m3，而其調節庫容則為1.13×10.008m3，可灌溉農田33 524.70 hm2，該電站共裝機48.80 MW；供應生活及工業用數量為0.90 m3/s；設計有lOO t級的斜面升船機，以此提供通航過壩。此外，為實現淹沒損失的最大化減少，針對庫區內的4片區，分別采取針對性工程防護措施。此水庫乃是大（2）型水庫，依等級劃分為Ⅱ等工程。建筑物有灌溉進水閘、泄水建筑物、主壩、副壩及電站廠房等。

2 水土流失預測

此工程在實際建設中，易出現的水土流失量，可大致分為兩部分：其一，因工程占用土地與制備，破壞或擾動原地貌，造成此區域土壤侵蝕情況加重，加劇了水土流失量；其二，因工程建設中所產生的諸多廢渣存在堆放不合理狀況，同樣造成水土流失量的增加。此工程損壞植被與擾動原地貌等的面積為2 246.47 hm2，整個施工期共產生棄渣量55.04×104.00 m3。通過運用數學模型法并結合類比法，實施分析計算，此工程施工區域從原先的輕度水土流失已經轉變為強度水土流失，即增加至7 000.00 t/km2·a，由此工程建設可能會產生的水土流失量為8.87×104～9.45×104t。

3 水土保持方案設計

3.1 水土流失防治分區

此水利樞紐工程共占地80.78 hm2，其中樞紐建筑物（廠房、大壩等）占地面積大17.40 hm2，施工臨時占地面積17.40 hm2，永久公路為4.70 hm2，石料場面積2.30 hm2，土料場8.60 hm2，棄渣場28.30 hm2。結合此工程建設用地范圍、可能會導致的水土流失狀況、主體工程的實際布局及建設特點等，把工程水土流失防治進行區域劃分，即共分為3個防治類型區，分別為土料場、棄渣場及永久公路。

3.2 分區水土保持措施設計

3.2.1 棄渣場地水土保持的措施分析

整個施工期共產生棄渣量55.04×104.00 m3，分別在左岸下游及右岸上下游結合實際地域位置，分設2個棄渣場。

3.2.1.1 右岸上游棄渣場

此棄渣場地處壩址右岸的上游位置，即1.40～1.90 km的一級階地，與對面之間存在高程為53.00～59.00 m，場地相對比較開闊，因該棄渣場在水庫淹沒區內，因此，棄渣以石渣為主，即22.85×104m3，所以在水庫將要蓄水之前，需推平棄渣，水庫完成蓄水之后，便會將這些棄渣淹沒，不會影響到水庫的防洪效能，也不會出現水土流失情況。

3.2.1.2 右岸下游棄渣場

此棄渣場地處壩址的右岸下游相應1.40 km的位置上，處于一級階地，高程56.00 m，量4.90×104 m3，由于此棄渣場靠近河道，為預防棄渣引起水土流失狀況，應在棄渣場靠近河道位置，修建攔渣工程，攔擋棄渣。結合渣場地區的實際地質、地貌、施工條件及建材來源，并對擋渣墻及攔渣堤實施方案比對，得知選用衡重式漿砌石擋渣墻，實施攔渣操作。對于擋渣墻而言，其實際乃為4級建筑物，總長度為425.00 m，底寬3.20 m，墻高5.40 m，頂寬為0.60 m在基礎底部位置，針對性修筑一底板，厚度為0.50 m。墻體以縱向方位，每間隔10.00～15.00 m，便設置一道伸縮沉降縫，合理控制縫寬，即2.00 cm，對于縫內，需采用瀝青木絲或者是瀝青麻布，對其進行填塞，而針對墻體縱向，則依據每間隔2.00～3.00 m設＜70.00 mm的PVC排水管，將反濾設置在墻內管口內。對擋渣墻實施詳細的穩定應力分析，使其與規范規定要求相符。

對于棄渣場地，該地區的集雨面積為0.14 km2，設計清水流量24 h最大為0.29 m3/s，為防止因渣場上游出現匯水狀況，對渣場所造成的嚴重沖刷，應在原先的棄渣堆積平臺相應內側位置，修建漿砌石排水溝，長度為467.00 m，構建梯形斷面，底坡i=1/500，粗糙系數n=0.01，邊坡系數m=1.00，上底寬B=1.60 m，下底寬b=0.40 m，排水溝深h=0.50 m，將漿砌塊石護坡，設置在排水溝的出水口處，控制坡比，使其維持1：2，運用M7.0水泥砂漿塊石，實施砌筑，控制塊石的厚度，使其＞20 cm，對于露明面，則采用1：3水泥砂漿對其實施勾縫，單層鋪砌，底部臥漿，土基要做到夯實，可依據實際需要，依據基底寬，實施人工基礎的鋪設。

對于棄渣表面，當對其完成平整覆土后，便可著手水土保持林營造，選用胡枝子、木荷及濕地松等樹草種進行造林，還可選用諸如狗牙根草、結縷草及百喜草等混合草種，實施造林，混交方式可采用木荷星狀與濕地松間的混交，也就是每間隔4株濕地松，便種植木荷l株，選用穴狀整地的整地方式，胡枝子穴大為20 cm×20 cm×20 cm，木荷與濕地松穴大為40 cm×40 cm× 40 cm，條播混合草種，間距控制在25 cm。

3.2.2 土料場的水土保持措施

土料場主要包含有防護工程用土料場、副壩用土料場與圍堰用土料場，其中共有2個圍堰用土料場，1個副壩用土料場，位置均在庫區，當水庫完成蓄水之后，便會被覆蓋；對于防護工程，共有10個用土料場，都位于堤防附近。開采土料時，需要將表層棄土剝離，先將其集中堆放，使其在各土料場在取料過程中構建工作臺面，針對土堆的堆高而言，不可＞3 m，控制堆置邊坡坡比，使其維持在1：2.0，于在土堆邊坡坡腳位置，利用裝土草袋，修筑臨時性的擋土墻，實施擋土，完成土料開采后，需實施表土回填作業，回填的厚度需控制在0.30～0.60 m。針對用于防護工程的土料場，還需要結合土料場的來水及地形等情況，于料場采挖面內，有針對性的設土質排水溝，并銜接于周邊排水系統，構建其完備的整體性排水系統。

3.2.3 永久公路綠化措施

對于永久公路而言，其主要包含有0.30 km上壩公路、副壩公路4.40 km、進廠公路0.17 km及4.60 km的對外公路。公路內側，經過開挖而在外部裸露的多為基巖，難以進行直接植被恢復，所以可采取藤或爬山虎等攀巖植物，對其實施綠化；而對于公路外側，裸露面較多為回填土方，可先對其實施碾壓平整，然后將行道樹種植于路邊，可選杉樹，選擇單行種，控制株距，即3 m，控制穴狀整地的規格，使其均為40 cm×40 cm×40 cm；針對填方的邊坡而言，可選用具有較快生長速度的狗牙根及百喜草進行播種。

4 結語

總而言之，水利樞紐工程建設盡管開挖動土較多且涉及的范圍較廣，會影響到當地的水土保持，但當只要結合工程建設實際特點，將水土保持設計工作做好，且實施立體化防止，便可將其水土保持工作做好。

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［2］趙子毓.水利水電工程設計的水土保持理念分析［J］.工程技術：文摘版：00125-00125.

［3］薛萬坤.探析水利工程建設對水土保持的影響及其設計［J］.工程技術：引文版：00206-00207.

S157

A

1673-8853（2017）04-0091-02

2017-2-13

編輯：劉青

張小豐：（1987.06-），男，水土保持工程師，主要從事水土保持工作。