水庫灌區工程表土資源保護利用與棄渣場防護措施布設研究
——以云南省臨滄市耿馬灌區工程為例

席 琳

(黃河勘測規劃設計研究院有限公司,河南 鄭州 450003)

表土形成時間非常緩慢，其中的微生物和營養物質對植物生長十分有利，表土中含有大量本地植物種子，是植被自我更新的基礎[1]，保護好生產建設項目區的表土資源具有重要生態價值。做好生產建設項目表土資源調查，在水土保持方案中明確表土資源保護與利用措施，是落實表土資源保護的基礎，既保證了表土保護工作具備充足的依據和資料，又避免了保護工作落后于施工進度，是生產建設項目水土保持工作的重要內容。此外，棄渣場作為生產建設項目重要的水土流失源地，其防護措施布設影響著生產建設項目的水土保持效果。本研究以云南省臨滄市耿馬灌區工程為例，探討水庫灌區工程表土資源保護和棄渣場防護措施布設，以期為同類工程的水土保持工作開展提供借鑒。

1 工程概況

耿馬灌區工程位于亞熱帶季風性濕潤氣候區，氣候溫和，年均降水量1 315.6 mm，年均蒸發量1 647.3 mm，相對濕度75%，年均氣溫19.4 ℃，年均風速0.8 m/s，全年無霜期280 d。項目區土壤侵蝕以輕度水蝕為主，兼具重力侵蝕。按照《全國水土保持規劃(2015—2030)年》，項目區屬于西南諸河-高山峽谷國家級水土流失重點治理區。按照水土保持區劃成果，項目區在全國水土保持區劃中屬于西南巖溶區-滇西南山地區-滇西南中低山保土減災區。

耿馬灌區工程開發任務為農業灌溉和城鄉供水，工程建設不涉及搬遷安置人口。項目設計灌區面積約2萬hm2，規劃布置石料場1處，棄渣場15處。工程分為樞紐工程和渠系工程兩部分，其中樞紐工程為新建中型水庫1座，采用碾壓混凝土重力壩；渠系工程渠系總長160 km，由4段干渠和19條支渠(管)組成，干渠建筑物長15.52 km，支渠建筑物長1.37 km。工程挖填土石方量680萬m3；棄方264萬m3，主要為石方。工程總占地面積為404.74 hm2，其中永久占地146.21 hm2(包括水庫淹沒區面積69.96 hm2)，臨時占地258.53 hm2。按照土地利用類型，項目區有耕地82.12 hm2，園地133.23 hm2，林地175.77 hm2，草地1.33 hm2，交通運輸用地3.95 hm2，水域及水利設施用地8.34 hm2。

2 水土流失防治分區

水土流失防治分區是開展水土保持措施布設和監測驗收工作的基礎，若分區過于詳細，會為后續設計增加多余的工作量，若分區過于籠統，則不利于工程措施的布設。根據項目區地形地貌、工程布置等情況，將項目區劃分為樞紐工程區和渠系工程區2個一級水土流失防治區。樞紐工程區溝谷深窄，山地高度200～400 m，地形坡度一般為35°～55°，屬于中高山峽谷區；而渠系工程區山地高度一般為20～40 m，坡度一般小于15°，屬于低山剝蝕地貌。再按照施工布置與水土流失特點，將樞紐工程區分為大壩區、魚類增殖站區、永久辦公生活區、石料場區、施工生產生活區、交通道路區、棄渣場區、水庫淹沒區共8個二級水土流失防治區，其中交通道路區分為永久道路區和臨時道路區2個三級水土流失防治區；渠系工程區分為渠系及渠系建筑物區、施工生產生活區、交通道路區、棄渣場區共4個二級水土流失防治區，其中渠系及渠系建筑物區分為渠道區、管道區、渠系建筑物區、隧洞進出口區4個三級水土流失防治區，交通道路區分為永久道路區和臨時道路區2個三級水土流失防治區。項目區水土流失防治區及其水土流失特點詳見表1。

表1 項目區水土流失防治區及其水土流失特點

3 表土保護與利用

3.1 表土分布

表土不僅指耕地的耕作層，還包括園地、林地、草地等適合耕種的表層或腐殖質層，因而不同的土地利用類型其表土厚度差異較大[2]。項目占地范圍內耕地(水澆地、水田)表土厚度為23～35 cm，林地(喬木林、幼林地)為22～34 cm，園地(果園、茶園)為22～31 cm，草地為9～15 cm。按照不同土地利用類型的表土資源厚度乘以相應區域面積即為該項目區表土資源總量。

3.2 表土需求分析

水庫灌溉工程表土利用方向為后期植被恢復與土地復耕，對原土地利用類型是耕地和園地的臨時用地，在施工結束后恢復為耕地，表土厚度約30 cm；對原土地利用類型是林地、草地的臨時用地，采取植被恢復和綠化措施，表土厚度約20 cm。項目區表土剝離面積為374.57 hm2，表土剝離量為93.50萬m3，其中樞紐工程區31.66萬m3、渠系工程區61.84萬m3(表2)。渠系工程區渠系及渠系建筑物區表土剝離量最高，為37.31萬m3，占項目區表土剝離量的39.90%；樞紐工程區魚類增殖站區表土剝離量最低，為0.08萬m3，占項目區表土剝離量的0.09%。各水土流失防治區表土堆放方式及用途見表2。

表2 項目區各水土流失防治區表土剝離、堆放及利用

3.3 表土剝離與臨時防護措施

表土剝離采用機械開挖為主、人工為輔的方式。剝離后一般堆放于各水土流失防治區內[3]。施工期對開挖剝離的表土采取臨時防護，施工后用于項目區復耕或綠化。針對表土堆放區的臨時防護措施主要包括：①臨時攔擋。在表土臨時堆放區周圍布設袋裝土用于攔擋，袋裝土填筑斷面高1.0 m、寬0.8 m。②臨時覆蓋。采用防雨布遮蓋堆放表土，覆蓋過程中注意做好防雨布的接搭和壓邊，避免大風吹散防雨布。③臨時排水。在表土臨時堆放區周圍開挖截水溝，截水溝排水標準采用3 a一遇5～10 min短歷時設計暴雨。④臨時綠化。對于堆放時間較長的表土，需要在表土堆放區撒播草籽以保持表土內生物的活性，選擇當地常見的草種進行混播。

4 棄渣場防護措施布設

棄渣通常堆放在樞紐和渠道工程附近的溝道或坡地位置。棄渣場防護措施主要有防洪排導工程、攔擋工程、邊坡防護工程和綠化工程等[4]。

(1)防洪排導工程。項目區降水量較大，且棄渣場位于山區溝道或坡地上游，匯水面積0.3～1.4 km2，需要布設防洪排導工程。在棄渣場上游和兩側布置混凝土排洪溝，排洪溝陡坡處設置急流槽，急流槽末端連接消力池；在棄渣場頂面和馬道布設漿砌石排水溝以便于渣場內部排水；根據現場地形在棄渣場上游修建八字擋水墻，引導匯水流入排洪溝，并在擋水墻前布設拋石用以消能[5]。為解決棄渣場內部滲水，在棄渣場底部布設盲溝，盲溝與擋渣墻墻身相接，呈門洞形穿越墻體底部。盲溝填筑材料從下到上依次是70 cm大塊石、30 cm卵石、土工布、20 cm厚砂礫石。

(2)攔擋工程。棄渣前需在堆渣坡腳布置擋渣墻。考慮到工程區地震烈度為8度，擋墻需要具有較好的韌性和抗變形能力，因此選擇鋼筋石籠擋墻。鋼筋石籠填石要求耐久性好，不易碎，無風化跡象，級配要均勻，密度大于2.4 t/m3。

(3)邊坡防護工程。棄渣場邊坡采用漿砌石框格護坡，框格梁內播撒灌木和草本植物的種子，采用鄉土植物混播方式，隨著鄉土植物的生長，植被根系的加筋作用可提高邊坡穩定性。

(4)綠化工程。在棄渣場范圍采用林草結合的方式恢復植被。在棄渣場種植喬灌木、撒播草籽時，應選擇耐旱、耐貧瘠、易繁殖、根系發達、抗病蟲害能力強、保水固土能力強的樹(草)種。經過現場調查與咨詢專家，項目區選擇了旱冬瓜、馬桑、杜鵑、葛藤、爬山虎、狗牙根、百喜草、狗尾草等作為棄渣場綠化植物。

5 結 語

依據項目資料收集與現場調查勘測，按照地形地貌特征、工程布置、水土流失特點等情況，將耿馬灌區工程項目區分為樞紐工程區與渠系工程區2個一級水土流失防治區、12個二級水土流失防治區和8個三級區。通過樣地調查和資料計算，項目區表土厚度為9～35 cm，表土剝離面積為374.57 hm2，表土剝離總量為93.50萬m3。其中，渠系及渠系建筑物區表土剝離量最高，占表土剝離總量的39.90%，魚類增殖站區表土剝離量最低，占表土剝離總量的0.09%。

表土資源調查是表土資源保護與利用的基礎，同時也是一項繁瑣的工作，不同地區、不同類型的生產建設項目表土資源調查方法差異較大，需要水土保持方案編制人員開展大量的外業工作和分析工作。因此，表土識別量化方法是業界需關注和提高的重點內容。

根據項目區降雨量較大且集中、需考慮地震作用工況等情況，提出了修建混凝土排洪溝、漿砌石排水溝、盲溝、鋼筋石籠擋墻、漿砌石框格護坡、撒播草種、林草結合恢復植被等棄渣場防護措施。這些防護措施可以有效降低水流速度，減少水流對棄渣場的沖刷，排出渣體內部滲水，同時可以提高坡面穩定性和坡面保水固土能力。