四方井水利樞紐工程棄渣場選址及水土保持措施設計要點

陳濤　龔新

摘要：以四方井水利樞紐工程為例，從棄渣場的地形地質條件、水文特征、對行洪安全和庫容的影響、棄渣時序合理性等方面分析評價了棄渣場選址的合理性，因地制宜地提出了合理布置攔擋、護坡、排水、植被綠化等措施，以期為類似水利工程棄渣場水土保持設計提供參考。

關鍵詞：棄渣場；選址；水土保持措施；水利樞紐

中圖分類號：S157

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）20001803

1引言

水利水電工程具有建設周期長、影響范圍廣、棄渣量大的特點。若棄渣場選址不當或措施布設不到位，棄渣進入江河湖庫，會影響河道行洪安全和水庫效益的發揮，還可能誘發滑坡、垮塌等危害，對下游公共基礎設施和人民群眾生命安全產生影響[1]。棄渣場已成為水利水電工程水土流失防治的重點區域和關鍵問題，現結合工作實踐，就四方井水利樞紐工程棄渣場選址及水土保持措施設計要點進行探討。

2項目概況

四方井水利樞紐工程壩址位于宜春市袁州區，贛江一級支流袁河中游右側入匯的溫湯河下游，為新建的大（2）型水利樞紐工程，開發任務以防洪、供水為主，兼顧發電等綜合效益。壩址以上控制流域面積約173 km2，正常蓄水位152.00 m（黃海高程，下同），死水位為125.00 m，設計洪水位（P=1%）為153.93 m，校核洪水位（P=0.05%）為154.42 m，水庫總庫容1.19×108 m3，電站總裝機容量1500 kW。樞紐工程由粘土心墻堆石壩、岸邊溢洪道、引水系統、發電廠房及鳥山副壩等組成。工程土石方挖方總量90.26萬m3，填方總量125.01萬m3，借方67.43萬m3，棄方32.69萬m3。總工期32個月。

3棄渣場選址分析與評價

3.1棄渣場的選擇

樞紐工程共設置2處棄渣場。

1#棄渣場位于大壩上游上鳥山淹沒區，占地面積4 hm2，棄渣約23.8萬m3，原地面高程約114～119 m，平均堆渣高度6 m，棄渣堆高約至124.5 m高程，形成堆渣平臺，在死水位125 m以下，距離副壩約600 m。

2#棄渣場位于大壩右岸下游臺地，棄渣約17.0萬m3，占地5.67 hm2。地面原高程較低，一般在110～113 m左右，平均堆渣高度3 m，先期利用開挖渣料抬高至114.5 m高程，并適當平整，作施工布置。

渣場選址要素表用以分析評價選址的合理性[2]，見表1。

3.2對行洪安全影響分析

3.2.1水文特征

根據流域內溫湯雨量站資料統計，流域多年平均降雨量1631.9 mm，降雨量的年際變化較大，年內分配也不均勻，其中4～6月占全年降雨量的40.6%。壩址處水文特征見表2～表4。

由以上水文資料可計算得出以下結果。

（1）天然運行全年時段。壩址P=10%相應流量為580 m3/s，相應水位為113.48 m；壩址P=5%相應流量為714 m3/s，相應水位為113.84 m。

（2）導流時段。由于大壩土建工程量相對較大，擬選擇最枯8個月即8月至次年3月作為大壩的導流時段，施工導流時段P=10%相應流量為236 m3/s，相應水位為112.31 m。

（3）工程建成后運行時段。溢洪道設計消能工況（P=2%）下流量為550 m3/s，相應下游水位113.39 m。

3.2.2對行洪安全的影響分析

1#棄渣場位于水庫淹沒區，渣腳高程114 m，堆渣平臺高程124.5 m位于死水位125 m以下，最大堆高10.5 m。距離溫湯河主河道100 m，大于2倍的最大堆渣高度，符合安全防護距離要求。渣腳最低高程114 m，高于渣場附近河段P=5%相應流量水位113.84 m，施工期渣腳不受洪水影響。距離副壩約600 m左右，副壩沒有泄洪功能。渣場布置不影響河道行洪安全。

2#棄渣場位于大壩下游，屬于臨河型堆渣，臨溫湯河，河床寬10～20 m，無深槽分布，河底高程108.92～109.97 m。棄渣平臺高程114.5 m，高于天然運行全年時段P=10%相應流量水位113.48 m，高于施工導流時段P=10%相應水位為112.31 m，也高于溢洪道設計消能工況P=2%相應下游水位113.39 m。棄渣不侵占河道，施工期有相應的導流過水設施，符合規范要求的度汛標準，不影響河道行洪安全，但棄渣邊坡可能會受到洪水的沖刷。

3.3地形地質條件分析

1#棄渣場：位于水庫淹沒區，屬丘嶺崗地，地形起伏不大，原地面高程約114～124.5 m。區內植被較好。處地下水位以上，場地分布的含少量礫的粘土（dlQ4），呈硬可塑狀，為較好的渣場地基持力層。場地不涉及泥石流、滑坡等不良地質情況。棄渣堆積厚度達11 m，天然地基承載力可滿足要求。

2#棄渣場：布置在壩址下游，河床右側的Ⅰ級階地上，階地寬160～180 m，階面微向河床側傾斜，地形平緩，階面高程一般110～113 m，階地前緣臨河，后緣接低山，山體穩定性較好。區內植被較好。覆蓋層為第四系全新統河流沖積層，處地下水位以上，場地分布的壤土、砂壤土（alQ4），呈可塑狀或松散狀，為較好的渣場地基持力層。地質條件簡單，周邊不存在滑坡、泥石流等不良地質現象，場地天然地基承載力可滿足渣場要求。

3.4對庫容的影響分析

1#棄渣場位于淹沒區，棄渣量23.8萬m3，位于死水位以下。水庫的死庫容為853萬m3，棄渣占死庫容2.8%，所占比例很小，對死庫容基本沒有影響。水庫運行期，由于棄渣位于死水位以下，水庫水位的升降不涉及渣體，棄渣對水庫的興利庫容沒有影響。

3.5施工布置及棄渣時序合理性分析endprint

1#棄渣場為庫區堆渣，減少了新征占地；根據施工時序，主要是在第一年9月至第二年2月、第二年6～9月棄渣，土石方工程避開了雨季施工，施工時段合理；棄渣場距離主壩約200 m，距離副壩600 m左右，運距合理。

2#棄渣場充分利用河道轉彎、壩址右岸下游附近現成的開闊地棄渣，抬高后又可作為施工場地布置，減少了施工場地的征地。由施工進度可知，施工準備期為第一年的7～11月，而棄渣在第一年9月開始；則施工初期7～9月，在未棄渣場地臨時搭建施工用房，采用板房結構，初期基本不需要砼拌合系統等附屬設施，施工簡單。第一年9月后從壩下向河道方向開始依次棄渣，拆卸原簡易施工用房，堆渣平臺進行碾壓后重新搭建施工生產用房，后依次布設砼拌合系統等施工布置，施工時序較為合理。

4棄渣場水土保持措施設計要點

4.1庫區型棄渣場水土保持措施布置

（1）攔擋工程。棄渣堆置時，將部分棄石壓制在渣場表面及邊坡，減免水土流失。渣頂高程控制在死水位125 m以下，棄渣邊坡控制在1∶2。邊坡高度H≥9 m時，修筑擋渣墻，采用素C15砼重力式擋墻攔擋，擋渣墻為5級建筑物。擋墻基礎基礎挖0.3～0.5 m，墻高1.5 m，超高0.5 m，頂寬0.4 m，背坡1∶0.4，面坡垂直。墻體沿縱向每隔10 m設一道伸縮沉降縫，縫寬2 cm，縫內用瀝青杉板填縫，墻體每隔2.5 m設置一排φ70 mm的PVC排水管，墻內管口設置反濾。

（2）排水工程。在棄渣場外圍修筑漿砌石排水溝，排水溝底寬0.5 m，高0.5 m，矩形，漿砌石厚度為0.3 m。在邊坡坡頂臨空面以上2 m外設置梯形土質截水溝，邊坡系數m=1，溝深h=0.3 m，下底寬b=0.3 m。邊坡臨空面以上1～1.5 m外設置擋水埂。坡面間隔50～100 m設置縱向排水溝，引導坡面排水。地表徑流經沉沙池沉淀后排入附近地表水系。

（3）植物措施。棄渣場終止使用后，對堆積平臺進行土地整治，由于距離蓄水時間超過1年，可撒播狗牙根、高羊茅等混合草籽臨時綠化。

4.2臨河型棄渣場水土保持措施布置

（1）攔擋工程。場地周邊采用C15素砼重力式擋墻攔擋，擋渣墻為5級建筑物，擋墻斷面同庫區型棄渣場擋墻。

（2）護坡工程。全年時段P=10%洪水位113.48 m，為防止洪水沖刷，場地臨河邊坡采用雷諾護墊鋪設防護，護坡范圍從110 m防護至114.5 m。雷諾護墊厚度為0.2～0.3 m，由特殊防腐處理的低碳鋼絲組成的鐵絲網，在施工現場填充石料組成。填石粒徑以120～200 mm的塊石為宜，土工布可選用250 g/m2的聚酯長纖無紡布。填充料可采用工程開挖的廢石料。

（3）排水工程。在擋墻墻腳修建漿砌石排水溝，在邊坡坡頂臨空面以上2 m外設置截水溝、擋水埂，坡面設置縱向排水溝，采用混凝土矩形排水溝，底寬0.4m，高0.5 m，厚0.15 m。

（4）植物措施。植物措施設計堅持“生態優先，景觀協調”的原則，措施配置應與周邊的景觀相協調[3]，由于渣場位于工程的管理區范圍內，采用植被恢復1級標準。綜合水庫工程的特殊性，即淹沒區的古樹及珍惜保護植物需要移栽，將淹沒區需要移栽的樹木820株，栽種到渣場進行綠化，即減少了古樹移栽新征占地，又節省了渣場植被恢復購買苗木的費用。移栽的樹木為鄉土樹種，生命健壯，樹形美觀，觀賞價值高。結合移栽的古樹，種植喬灌草進行園林綠化設計。

5結論

棄渣場是開挖建設項目水土流失發生、發展和防治的重點區域，棄渣場選址應充分考慮地形地質、水文特征、立地條件等多重因素。本文從棄渣場的地形地質條件、水文特征、對行洪安全和庫容的影響、棄渣時序合理性等方面進行了分析評價，有針對性地采取了攔擋、坡面防護、排水、植被綠化等措施。可為具有類似特征的水利樞紐工程提供借鑒。

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Site Design of Dump Site and Design Points of Soil and Water Consevation Measures in Sifangjin Water Control Project

Chen Tao， Gong Xin

（Institute of water resources planning and design in Jiangxi Province， Nanchang， Jiangxi， 330029， China）

Abstract： Taking the project of Sifangjing Hydro-Junction as an example， this paper analyzes and evaluates the rationality of the location of the dregs from the aspects of the terrain and geological conditions， the hydrological characteristics， the impact on the flood safety， the storage capacity and the rationality of the slagging time. According to local conditions， reasonable arrangement of block， slope protection， drainage， vegetation greening and other measures， can provide reference for water and soil conservation design of spoil water in similar water conservancy project..

Key words： Spoil field， Location， Soil and water conservation measures， Hydro-Junctionendprint