黃河下游近期防洪工程水土保持設計難點研究

楊 娟

(黃河勘測規劃設計研究院有限公司，河南 鄭州 450003)

黃河干流全長5 464 km，自桃花峪以下為黃河下游，干流河道長786 km，沿岸涉及河南、山東兩省多個地市。黃河下游防洪工程建設歷史悠久，僅自1995年以來，就完成了黃河下游“九五”防洪工程、黃河下游“十五”防洪工程、亞行貸款項目——黃河下游防洪工程、黃河下游近期防洪工程、黃河下游“十三五”防洪工程建設，現正進行黃河下游“十四五”防洪工程可研工作。

根據相關法律法規，生產建設項目中的水土保持設施，要與主體工程同時設計、同時施工、同時投產使用。從2007年黃河下游近期防洪工程項目開始，在主體工程進行設計的同時，同步進行水土保持設計。黃河下游近期防洪工程建設任務是以繼續建設黃河下游標準化堤防和開展游蕩性河段河道整治為重點，適當考慮東平湖滯洪區及沁河下游防洪工程建設，建設內容為堤防幫寬、堤防放淤、堤頂道路硬化等黃河大堤堤防建設，新建續建改建及加高加固險工工程和控導工程建設，配套的防汛道路及防浪林建設，穿堤建筑物改建，東平湖滯洪區建設二級湖堤加高及護坡加固和沁河下游防洪建設堤防放淤。

黃河下游防洪工程建設規模大、線路長、土石方挖填量大、借方棄方量大、渣料場數量多，水土流失防治難度大。在黃河下游近期防洪工程水土保持設計過程中，設計人員秉承先進設計理念，追求生態文明更高境界，解決了水土保持設計面臨的一系列難點，為同類項目和后續黃河下游防洪工程建設提供了成功的水土保持設計經驗。

1 精準界定水土流失防治責任范圍

在編制黃河下游近期防洪工程水土保持方案過程中，結合當年的建設項目水土保持技術規范標準，項目建設區和水土流失防治責任范圍的定義和原則，認定只要是工程擾動的地表范圍，均可能造成水土流失，均是水土保持關注的重點，應將其納入水土流失防治責任范圍。因此，水土保持設計時，并未簡單粗暴地直接采用主體設計的工程占地數據，而是統計水土保持意義上的工程占地范圍，并將其納入水土流失防治責任范圍。而黃河下游近期防洪工程建設具有規模大，治理河段長，很多工程相互獨立無內在聯系，工程占地項目多且面積大，施工活動擾動面大、強度高且分散等諸多特點，導致工程占地統計分析困難重重，極易發生重復或錯漏等情況。水土保持設計時，從高遠的視角俯瞰分析全局，基于因果分析及溯源法，牢牢抓住地表破壞擾動、土石方挖填這兩個造成水土流失的關鍵點，對主體設計的工程占地成果進行了復核分析修正調整，重新定義了水土保持意義上的工程占地，精準界定了水土流失防治責任范圍。

通過全面分析整個項目施工擾動面、土石方挖填情況，認定主體工程設計中，工程占地只關注計列新增加的征占地面積。主體設計工程永久占地中統計了堤防幫寬、放淤固堤等由于堤防斷面增加，堤防后方管護地外延造成永久占地新增加的面積，而在工程本身及堤防后方管護地等原有征地范圍內的地表擾動范圍，包括堤防幫寬、堤防加固及東平湖湖堤加高等施工前對原堤防表面清基清表、護坡加固及穿堤建筑物改建時對原地表拆除，在原有已征地范圍內進行堤防填筑及放淤等，并不關注也未計列。因此，在水土保持設計統計工程占地時，將這部分占用原有工程已征地范圍內的擾動面積789.96 hm2補充進來，其面積足足占修正調整后的工程占地總面積6 105.05 hm2的13%。

精準統計工程占地，不重不漏界定水土流失分區防治責任范圍，為全面防治工程建設造成的水土流失和水土保持設計提供堅實基礎。

2 按照“三步三化”處理原則，完美解決棄渣問題

黃河下游為平原區，人口密度大，寸土寸金，耕地眾多，棄渣堆置需要大量占地，如何最大限度消納、利用開挖土石方，并妥善處理最終的棄方，是水土保持設計中亟待解決的問題。水土保持設計時，突出體現生態文明設計理念，提出先進的棄渣“三步三化”處理原則，即按照棄渣減量化、棄渣資源化、棄渣和諧化這三步走，完美解決棄渣處理問題。

減量化：即首先通過與主體工程設計融合，將水土保持理念體現到主體工程設計中，要求其通過合理調配、最大化利用開挖方等手段，提高利用率，從源頭上實現棄渣減量化。本工程開挖總量486萬m3，通過合理調配、提高利用率，開挖方利用率高達68%，棄渣降至155.5萬m3。

資源化：即針對最終的棄方，分析認為棄渣來源主要是堤防工程清基清坡、險工和控導清基清坡及退坦開挖的棄土、棄渣，出渣方式基本為線狀，因此提出將棄渣就近呈線性沿堤防堆置，范圍是堤防背河側的護堤地。護堤地為堤防原征地范圍，不需新增地，此舉避免了額外占用耕地、林草地，還將棄渣作為資源，用于增加堤防斷面，延長滲徑長度，起到加固堤防、防洪保安的作用。

和諧化：即棄渣堆置的形態、棄渣的防護等設計均貫徹和諧化理念，充分考慮黃河下游沿線廣袤無垠的平原區整體風貌，做到棄渣處理與周邊景觀協調。將棄渣平整連續地攤鋪于堤防護堤地，棄渣的防護摒棄傳統的漿砌石擋墻、磚砌排水溝等割裂感強的工程措施，采用土地平整、植樹種草、土排水溝等，這些舉措讓棄渣防護更生態，融入周邊自然環境，體現人與自然和諧共生的融合美。

3 助力土料場選址優化，制定切實可行的料場水土保持措施

主體工程借方量巨大，料場眾多，料場占地面積占項目總占地面積的57%，料場的選址和后期恢復措施關系到水土保持設計成敗。

在主體工程設計土料場選址過程中，水土保持設計從水土保持角度，提出料場需要避讓自然保護區的要求，土料場選址時，避開了開封柳園口省級自然保護區、鄭州黃河濕地省級自然保護區、河南黃河濕地國家級自然保護區和河南豫北黃河故道濕地鳥類國家級自然保護區等敏感區。

工程設置兩類料場，一類為放淤料場，另一類為包邊蓋頂、堤防幫寬填筑用的土料場。其中放淤料場布置在黃河河道內低灘、嫩灘及主河槽內，采用機械直接從放淤料場抽取泥漿至堤防進行放淤固堤，是黃河下游防洪工程所獨有的一種料場。水土保持設計時，分析認為放淤料場均能上水，因此設計放淤料場開挖后采用自淤、植被自然恢復方式，土地利用方向確定為河灘地。

針對填筑用的土料場進行水土保持設計時，注重表土資源利用，提出后期土地利用方向為復耕。由于土料場后期基本都復耕了，布設的水土保持措施并不多，但水土保持設計提出了“寬采淺挖，邊取土，邊回填剝離表土”的取土方式，取土深度很淺，并將土料場分為若干個取土區，第一個取土區開始取土時將表土堆放在第二個取土區內，一區取土結束后堆放在二區的表土回填到一區，二區開始表土剝離，二區剝離的表土堆放在三區，二區取土結束后，堆在三區的表土回填到二區，三區表土開始剝離，依此類推。這種取土方法使得每個取土區擾動的時間相對較短，減少了表土堆放占地，減少了地表植被占壓，也減少了表土臨時堆放造成的水土流失。這種取土方式能充分保護表土，對土地復耕和植被恢復非常有利。

水土保持設計時，針對兩類料場的特點，分別考慮水土保持措施，體現了“經濟、合理、切實可行”，經工程建設實踐，后期料場均順利復耕及恢復。

4 開展科學研究，篩選適合黃河下游防洪工程的水土保持植物措施

黃河下游近期防洪工程的堤防險工等主體工程占地為永久占地，除建筑物占壓及地面硬化區域外，裸露地表基本都設計了植物防護措施，這些植物措施面積大，是水土保持措施的重要組成部分，但這部分植物措施是由主體工程設計的，水土保持效果如何并不是主體工程設計重點考慮范疇，水土保持效益只是副產品。如何從水土保持的角度出發，因地制宜、量身打造、優選出獨特的適宜于本工程的植物措施配置形式，具有挑戰性。

依托于黃河下游近期防洪工程項目，水土保持設計單位開展了“黃河下游防洪工程水土保持措施關鍵技術研究”，此課題重點從水土保持角度出發，評估主體設計植物措施的水土保持效果，同時平行布設多種植物措施與之對比，通過水土流失定位監測，模糊綜合評判法評判，評價水土保持效益，最終推薦適宜的植物措施配置形式。

此課題對水土保持設計成果進行了后評估及研究，標志著水土保持設計工作完成了從設計到后評估的全生命周期歷程，研究成果也為后續的黃河下游“十三五”防洪工程、黃河下游“十四五”防洪工程、黃河下游生態廊道工程等同類工程水土保持設計提供了參考和科學依據。

5 結 語

黃河下游近期防洪工程水土保持設計成果成功應用于工程建設，取得了良好的生態效益及社會效益，黃河下游近期防洪工程榮獲2016年度國家水土保持生態文明工程稱號。黃河下游近期防洪工程水土保持設計開拓了設計思路，也為同類工程相關設計提供了成功示范樣本。