社河上馬鎮(zhèn)段堤壩修筑工程水土保持方案及措施分析

袁愛坤

（遼寧省撫順縣水務(wù)局，遼寧 撫順 113006）

0 引言

社河屬渾河左側(cè)一級(jí)支流，發(fā)源于遼寧省撫順縣東部的后安鎮(zhèn)饅首排子村新開嶺西側(cè)，流經(jīng)后安、上馬兩鎮(zhèn)16個(gè)自然村屯，河道全長(zhǎng)59 km，流域面積約470 km2。由于歷史和經(jīng)濟(jì)的原因，社河上馬鎮(zhèn)段兩岸或堤防設(shè)施損毀，或缺少必要的護(hù)岸工程，導(dǎo)致河段防洪能力偏低。每到汛期，洪水沖垮河沿、淹沒耕地的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，對(duì)岸邊居民生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，使得水利設(shè)施相對(duì)滯后與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾日益突出，凸顯了在社河上馬鎮(zhèn)段可能發(fā)生洪澇災(zāi)害的河段修筑防洪堤壩的緊迫性。根據(jù)《遼寧省地方中小河流治理規(guī)劃實(shí)施方案》，撫順縣在2014年啟動(dòng)了社河上馬鎮(zhèn)段堤壩修筑工程建設(shè)。然而，河道堤壩的建設(shè)難免要損壞地表植被、擾動(dòng)地表原貌，造成一定程度的水土流失，這就要求在堤壩修筑方案設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮水土流失的防控。本文就社河上馬鎮(zhèn)段堤壩修筑工程水土保持方案及措施進(jìn)行分析。

1 水土流失及水土保持現(xiàn)狀

社河上馬鎮(zhèn)段防洪堤壩修筑工程動(dòng)用土石方量大，不僅會(huì)擾動(dòng)地表，而且會(huì)造成地面組成物質(zhì)和地貌條件的改變，使其原有的蓄水保土能力下降或喪失。掌握項(xiàng)目區(qū)水土流失和水土保持現(xiàn)狀，是制定有利于控制水土流失施工方案的重要基礎(chǔ)。

1.1 水土流失狀況

按照水利部 《全國(guó)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)復(fù)核劃分》，社河上馬鎮(zhèn)段流域?yàn)樗亮魇е攸c(diǎn)預(yù)防區(qū)，水土流失以中度和輕度侵蝕為主，其中輕度（或微度）侵蝕占流域總面積的46.5%，中度侵蝕占流域總面積的33.7%，重度侵蝕只占流域總面積的19.8%。根據(jù)河道堤壩施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)水土流失強(qiáng)度為微度或輕度，主要表現(xiàn)形式主要為水蝕和面蝕，土壤侵蝕模數(shù)約為350 t/（km2·a）～500 t/（km2·a）。這些都給堤壩修筑中的水土流失防控創(chuàng)造了有利的先天條件。

1.2 水土保持狀況

充分利用相對(duì)優(yōu)越的自然條件和國(guó)家各項(xiàng)水土保持扶持政策，社河上馬鎮(zhèn)段流域進(jìn)行了多年不懈的水土流失綜合治理。其表現(xiàn)為結(jié)合本地區(qū)自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，堅(jiān)持“水、田、林、路”綜合治理的原則，以小流域?yàn)樗亮魇е卫韱卧瑥?qiáng)化落實(shí)水土保持和生態(tài)修復(fù)。社河上馬鎮(zhèn)段流域的植被覆蓋率較高，其中森林覆蓋率達(dá)到67.92%，主要植被群系類型有長(zhǎng)白落葉松林、紅松闊葉混交林、遼東櫟林、山楊林等。項(xiàng)目區(qū)沿河堤壩多為土石質(zhì)，植被覆蓋率約為80%，以多年生各類灌木雜草為主。但壩體防洪標(biāo)準(zhǔn)低、高程不足，且年久失修，難以抵御洪水侵襲。

2 方案對(duì)比分析

2.1 護(hù)坡方案

根據(jù)工程項(xiàng)目規(guī)劃內(nèi)容和要點(diǎn)、國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201-2014)和工程建設(shè)水土流失防控要求，設(shè)計(jì)擬定了3種不同斷面結(jié)構(gòu)形式的堤壩主體修筑工程方案。

1）護(hù)壩石籠加漿砌石護(hù)坡

堤壩土石主體完工后，在迎水坡面以下設(shè)置護(hù)壩石籠，坡面采取漿砌石護(hù)坡。護(hù)壩石籠為網(wǎng)眼規(guī)格4 cm×6 cm、寬度2.5 m的熱鍍鋅石籠網(wǎng)裝填高密度石料封網(wǎng)而成，置于河堤基礎(chǔ)部開挖的低于河床0.5 m縱向坑槽中，每段石籠縱向長(zhǎng)度為8 m。迎水坡設(shè)計(jì)坡度1∶2，選用密度大于20 kN/m3、抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于40 MPa的毛石，以坐漿法自下而上分層砌筑至壩頂。背水坡坡度為1∶1.5，平整后布設(shè)30 cm厚素土，自下而上以灌木和多年生草種綠化護(hù)坡。

2）塊石灌砌擋墻、親水平臺(tái)加漿砌石護(hù)坡

堤壩土石主體完工后，在迎水坡底部設(shè)寬度為2.5 m的親水平臺(tái)，親水平臺(tái)下建塊石灌砌擋墻固壩護(hù)堤，親水平臺(tái)至壩頂為漿砌石護(hù)坡。擋墻設(shè)計(jì)規(guī)格為基礎(chǔ)深埋2.5 m、頂寬0.8 m，漿砌石護(hù)坡坡度1∶2，施工方式同方案一。堤壩背水坡坡度為1∶1.5，與方案一實(shí)施相同的綠化護(hù)坡。

3）格賓石籠擋墻、親水平臺(tái)加鋼網(wǎng)混凝土護(hù)坡

堤壩土石主體完工后，在迎水坡底部設(shè)寬度為2.5 m的親水平臺(tái)，親水平臺(tái)下以格賓石籠擋墻保護(hù)壩基，親水平臺(tái)至壩頂為鋼網(wǎng)混凝土護(hù)坡。格賓石籠以六邊形雙絞合低碳鍍鋅鋼絲網(wǎng)制成，規(guī)格為2 m×3 m×8 m，網(wǎng)格名義尺寸為8 cm×10 cm。擋墻基礎(chǔ)埋深2.5 m，鋼網(wǎng)混凝土護(hù)坡坡度1∶2，夯實(shí)迎水坡面，鋪設(shè)抗拉強(qiáng)度不少于380 MPa的鋼筋網(wǎng)，澆筑灰砂比1∶1.5的高標(biāo)號(hào)混凝土，保證混凝土厚度大于10 cm。堤壩背水坡坡度為1∶1.5，與方案一實(shí)施相同的綠化護(hù)坡。

2.2 方案比選

通過相關(guān)資料查詢、工程實(shí)地取樣和針對(duì)性分析，獲得比較詳實(shí)的數(shù)據(jù)。總結(jié)論證出三種堤壩主體修筑工程方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比（見表1）和水土保持指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)比（見表2）。

表1 三種堤壩主體修筑工程方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

表2 三種堤壩主體修筑工程水土保持指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)比

從投資成本和技術(shù)要求難度的角度看，設(shè)計(jì)方案一較好。但此方案的最大缺點(diǎn)是壩體抗洪水沖擊能力較低，漿砌石護(hù)坡容易損毀，導(dǎo)致壩體使用壽命降低，相應(yīng)地增加了水土流失量。方案二、方案三與方案一比較，壩體斷面景觀性得到提高，方案二采取塊石灌砌擋墻，提高了壩體抗沖擊力，但漿砌石護(hù)坡?lián)p毀導(dǎo)致壩體使用壽命降低的問題依然存在。方案三采用的鋼網(wǎng)混凝土護(hù)坡較漿砌石護(hù)坡、格賓石籠擋墻較塊石灌砌擋墻堅(jiān)固性更高，從而有效提高了壩體使用壽命。盡管此方案投資成本較高，但壩體壽命的延遲相應(yīng)降低了年均投資成本，提升了方案的性價(jià)比。且格賓石籠擋墻施工可以在冬季進(jìn)行，比塊石灌砌擋墻施工顯著降低了地表降水徑流引發(fā)的水土流失。比較三方案的擾動(dòng)地表面積、挖填方量、借棄方量、棄渣量和可能產(chǎn)生的水土流失量，綜合考慮各自的投資性價(jià)比，選用方案三更佳。

3 堤壩主體修筑工程水土保持措施分析

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水土保持狀況和工程實(shí)際，方案擬定的水土保持措施包括工程措施和植物措施兩個(gè)方面。工程措施包括格賓石籠擋墻、鋼網(wǎng)混凝土護(hù)坡、棄渣清運(yùn)、綠化覆土；植物措施包括背水坡綠化護(hù)坡、壩頂栽植喬灌木、河灘灌草綠化。

3.1 工程措施

1）格賓石籠擋墻。設(shè)計(jì)方案中以格賓石籠擋墻保護(hù)堤壩基礎(chǔ)，提高了堤壩的抗沖刷能力，有效減少水流對(duì)河岸沖刷造成的水土流失。同時(shí)格賓石籠擋墻可以在冬季施工，還規(guī)避了堤壩修筑中重要的水土流失因素——地表降水徑流。

2）鋼網(wǎng)混凝土護(hù)坡。對(duì)堤壩迎水坡格親水平臺(tái)以上至壩頂鋪設(shè)抗拉強(qiáng)度不少于380 MPa的鋼筋網(wǎng)，澆筑灰砂比1∶1.5的高標(biāo)號(hào)混凝土，保證混凝土厚度10 cm。這種對(duì)迎水坡的全方位覆蓋防護(hù)，基本上杜絕了洪水對(duì)大壩主體筑土的沖刷，最大限度地降低水土流失。

3）棄渣清運(yùn)。堤壩主體設(shè)計(jì)中充分考慮了工程結(jié)束后會(huì)有大約0.9萬m3剩余砂石，擬用20 t重載自卸卡車集中運(yùn)至棄渣場(chǎng)處理，防止工程棄渣導(dǎo)致水土流失。

4）綠化覆土。對(duì)堤壩修筑時(shí)的取土點(diǎn)先以棄渣填埋，表層覆蓋30 cm相對(duì)優(yōu)質(zhì)土層，以利于后期植被綠化，提高水土保持效果。

3.2 植物措施

1）背水坡綠化護(hù)坡。在堤壩背水坡沿橫向栽植柳樹、楊樹、柞樹等喬木和紫穗槐、荊條、臘條等灌木，其間種植狼尾草、紫花木樨、百葉草等多年生綠化草，以林草搭配加降低坡面裸露，提高坡面穩(wěn)定性及蓄水保土能力。

2）壩頂栽植喬灌木。沿堤壩頂端兩側(cè)縱向栽植饅頭柳、四角楓、紅葉李、棉槐等兼具水保、景觀雙重功效的喬灌木，在鞏固壩頂、防止水土流失的同時(shí)增強(qiáng)壩體的景觀效果。

3）河灘灌草綠化。在與堤壩毗鄰的河灘大面積栽植胡枝子、山茱萸、檸條等易存活灌木，種植馬鞭草、老芒麥、紫羊茅等耐貧瘠、再生能力強(qiáng)的草種，控制河灘的水土流失。

4 結(jié)語

根據(jù)《河道治理項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 301-2002)，社河上馬鎮(zhèn)段堤壩修筑工程在方案設(shè)計(jì)階段和工程建設(shè)階段都將水土保持放在了重要的地位，所選施工方案中的格賓石籠擋墻、鋼網(wǎng)混凝土護(hù)坡、棄渣清運(yùn)、綠化覆土，乃至后期的背水坡綠化護(hù)坡、壩頂栽植喬灌木、河灘灌草綠化，都以滿足水土保持要求為目的，從而有效防控了工程建設(shè)以及后期養(yǎng)護(hù)、抗擊洪水過程中的水土流失。