洪 建,崔海英,孟繁斌,張冬梅,羅 騰,王永勝
(水利部水利水電規劃設計總院,北京 100120)
長期以來,水利工程的水土保持工作以防治水土流失為主,水土保持措施單一化、簡單化,與原生態環境不協調。2000年以后,我國經濟快速發展,綜合國力不斷提升,國家對生態環境保護的要求也越來越高,水土保持設計理念也從基本水土流失治理向滿足水土保持生態景觀方向做出調整。在水土保持工程中,除治理水土流失外,還應突出各單項工程的生態設計和景觀設計,使工程從簡單的防護發展到防護、生態、景觀效果統籌設計,以滿足人們對美好生活和綠色發展的要求。
河南省出山店水庫位于河南省信陽市平橋區和浉河區境內,是淮河干流上游唯一的大型防洪控制工程,是1座以防洪為主,結合供水、灌溉,兼顧發電等綜合利用的大(Ⅰ)型水庫。
項目區多年平均降水量1139mm,多年平均水面蒸發量約980mm,庫區地貌形態主要為低山丘陵地貌,庫區西部和南部為低山、丘陵,高程在150m以上;北部、東部為丘陵和崗地,高程約100.0~110.0m;項目區主要位于黃棕壤、黃褐土分布區,含鐵錳膠體,有機質含量低。
項目區植被類型為暖溫帶(亞熱帶)落葉闊葉林,野生木本植物包括喬本的合歡、山楊、大葉柳、漆樹等,灌木的山楂、酸棗、荊條、檀木等,藤本的葛花、爬山花、獼猴桃、金銀花等;野生草本植物中有紅莖馬唐、芭茅、馬齒菟、白茅根、爬墻虎等,人工植被包括油松+黑松-荊條+草甸群落、刺槐+麻櫟+栓皮櫟-荊條+胡枝子-羊胡子草及雜草群落、栓皮櫟+麻櫟-黃柏草+地柏枝群落、沙蘭楊+刺槐群落、泡桐+農作物-沙蘭楊+農作物群落、農作物群落、果林群落。植被覆蓋率33.8%。
樞紐工程由主壩(包括土壩段和混凝土壩段)、副壩、南北灌溉洞、電站廠房等組成。針對出山店水庫壩址長、壩后面積大的特點,利用壩后棄渣渣體,就勢整治,在壩后實現棄土場地形地貌再塑、植被再塑、景觀再塑。在施工過程中,出山店水庫以生態文明建設思想為指導,全過程貫徹了“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念,編制了出山店水庫壩址區生態修復工程總體規劃。對主體工程、臨時交通道路、臨時堆料場、移民安置區用地等進行施工圖優化設計,取消了石料場。對水庫壩址區水土保持措施進行優化,將位于壩址區域內的永久辦公生活區、交通道路、施工生產生活區、臨時堆料區、棄渣場區等合并布設高標準的水土保持措施,及時履行變更手續。增加植被恢復措施的面積并提高設計標準,力求在保持基本水土保持功能基礎上,實現“把工程建設管理、水土保持與修復壩址區生態相結合,建設生態美麗的出山店水庫工程”的總體要求。
出山店水庫水土流失防治采用治理與防護相結合、工程措施與植物措施相結合、防治水土流失與改善生態環境相結合的原則。以工程措施為先導,充分發揮植物措施的后效性和生態效應,植物配置做到宜林則林、宜灌則灌、宜草則草、宜花則花,按照多樹種、多層次、多功能的要求,鄉土植物和喬木樹種合理配置,常綠樹種與落葉樹種科學搭配,將水土保持與生態修復、景觀提升相結合,做到“點、線、面”交錯布局,形成合理、有效的綜合防治體系。
從運行情況來看,工程范圍內的水土保持設施系統完備,運行正常,植被恢復較好,周邊生態環境與人居環境得到較大的改善,水土保持防護效果與效益顯著,做到了“植物修復、生態水系構建和環境美化為一體”,實現了“生態出山店”“美麗出山店”的目標。
出山店水庫主壩長3691m,北副壩長208m,南副壩長342m。壩址區生態修復工程結合場地特色和周邊環境,使樞紐工程區域形成“一帶兩區”的整體布置,其中“一帶”是指主壩壩后區域,“兩區”是指南壩頭區域和北壩頭區域。
主壩壩后區域實施的生態修復工程主要有:對該區域進行土地整治后,根據游憩需要布設硬化路面和小型廣場,鋪設生態透水磚;按園林樹種和草種要求栽植各類喬灌草、攀援植物、地被植物和水生植物。壩后區進行植物措施配置時,東側壩腳路行道樹選用香樟;西側壩后路行道樹選用水杉;區內以水杉、榆葉梅為骨干樹種,采用規模化種植,形成片林效果;設置楓葉園、梅園、桃花園等以不同植物為主題的種植園區;道路兩側片狀營造較大面積的花卉和地被植物區,利用杜鵑、波斯菊、麥冬、二月蘭等,與喬木、灌木栽植區形成錯落有致、富有層次感的視覺效果;排灌溝道水面較大的區域栽植菖蒲、千屈菜、水蔥、睡蓮等,美化美觀環境的同時可起到凈化水體的作用。
南壩頭區位于南岸副壩壩后,對該區域進行土地整治后根據游憩需要布設硬化路面和小型廣場,鋪設生態植草磚、透水磚;根據景觀要求栽植各類喬木、灌木、攀援植物、花卉和地被植物并配澆灌設施設備1套。植物措施配置以闊葉林和地被栽植為主,區內以五角楓、白玉蘭為骨干樹種,搭配龍柏、垂柳;灌木栽植臘梅、紫葉李;地被植物栽植麥冬、二月蘭。
北壩頭區位于北岸副壩壩后,對該區域進行土地整治;開挖蓄滲池;按景觀綠化要求栽植喬木、灌木、攀援植物和地被植物;配套澆灌設施設備1套。植物措施配置以果實、蜜源類喬木和地被栽植為主。喬木包括香樟、大葉女貞、枇杷、柿樹,灌木為桂花、西府海棠,攀援植物為薔薇,地被植物有白三葉、麥冬。
各項措施實施后,壩后形成一條3km長的生態廊道。蜿蜒的水系是主線,兩條道路為邊界,四通八達的小徑如同經絡,串聯起金沙湖、聚仙湖、映山湖三處特色湖泊,多彩的林地點綴著四時的花草,形成藍綠交融的壩后景觀。為周邊村民和游人提供了休閑娛樂的場所。出山店水庫被評為第十七批河南省水利風景區。
(1)生態優先、綠色發展
出山店水庫始終將綠色發展理念融入到工程設計中,編制完成了《河南省出山店水庫壩址區生態修復工程總體規劃》,該規劃結合打造淮河生態經濟帶龍頭示范工程要求,提出實施壩址區生態修復工程,防治措施體系配置體現生態優先、綠色發展。在工程措施中,凡是可以生態護坡的地方都進行生態護坡,路面硬化采用透水磚、植草磚,修建蓄水池增加雨水入滲率,發揮其速效性和控制性作用;在壩后工程管理范圍、永久對外連接道路兩側等重點地段,加強植物措施建設,利用棄渣場再塑壩后地貌,改善和修復水土流失防治責任范圍內生態環境,做到應綠盡綠,不見裸土;在施工過程中,配合臨時措施起到防治水土流失的作用。施工結束后,根據施工場地地形環境、植被狀況等,做到宜林則林、宜灌則灌、宜草則草、宜花則花,按照多樹種、多層次、多功能的要求,鄉土植物和喬木樹種合理配置,常綠樹種與落葉樹種科學搭配,把淮河干流壩后生態廊道建設成“一年四季景不同”的森林景觀帶,形成人與自然和諧相處的大花園。
(2)保護優先、預防為主
工程建設按照“表土保護、先護后擾、先攔后棄”的原則,施工前對具備表土剝離條件的區域實施表土剝離防護,對施工場地采取有效的隔離、攔擋、苫蓋等防護措施,有效保護了表土資源和原地貌植被;開挖的土方堆存前,采取編織袋裝土攔擋,防止水土流失。工程建設開挖的土方盡量回填,不能回填的余方一部分運至南、北副壩棄渣場內,剩余部分全部運至主壩壩后,利用棄渣渣體就勢整治,堆塑景觀微地形,營造壩后生態廊道,達到再塑地形、再塑植被、再塑景觀的效果。棄土回填后與周邊地貌相契合,形成了有水、有林、有花、有草的郊野大公園。
工程建設過程中堅持做到“少破壞、多保護,少擾動、多防護”。根據初步設計批復,棄渣場、臨時堆料場、取土場布置在庫區永久征地范圍內。場內交通道路、施工工廠、臨時堆料場、石料場等臨時用地總計52.83hm2。在施工圖階段,為減少工程占地、保護水土資源,通過優化工程永久占地范圍內的使用結構,將場內交通道路、施工工廠、臨時堆料場等臨時用地布置在永久征地范圍內,石料改為市場采購,52.83hm2的臨時用地全部免征,減少施工擾動范圍,主體工程建設提高了土石方開挖利用率,減少土石方挖填量53.93萬m3,從根源上降低了水土流失和工程建設對周邊生態環境的破壞,體現了綠色低碳發展的理念。
(3)科技引領、技術創新
積極采用水土保持新工藝、新技術,加強了水庫與周圍環境的協調性,提升了景觀總體效果,實現綠化、美化、亮化,以綠色技術創新推進綠色發展。在實施過程中,積極采用用于硬質邊坡的喬木種植筐及喬木生態護坡、種植框、帶有種植凹槽的預制連鎖塊、具有坡面防護功能的預制連鎖塊等水土保持新技術。其中用于硬質邊坡的喬木種植筐及喬木生態護坡和種植框,均是用于硬質邊坡上的生態護坡工程,既保證了工程的安全,又兼顧了環境的美化,且成本相對較低、植被景觀效果好。帶有種植凹槽的預制連鎖塊和具有坡面防護功能的預制連鎖塊,均為工程護坡且兼顧植物措施,既有效的保證了工程的安全、防治水土流失,又兼顧環境的綠化、美化。
在科技應用方面,以“天地一體化”技術為核心,通過“衛星遙感普查+無人機核查+人工現場調查”相結合的多維度技術手段,充分利用云計算、物聯網、大數據等新一代信息技術,建設云平臺監控系統,系統自動采集和分析數據,為工程施工建設、工程管理、施工監測、后期運行維護管理提供了堅實可靠的數據支持。在工程建設過程中,建管局和監理、監測等單位通過云平臺監控系統及時發現施工中存在的問題,有效控制工程施工對周邊的影響,提升了水土保持監管水平和效率。
出山店水庫是淮河干流上游唯一的大型防洪控制工程,也是淮河治理的關鍵性工程。根據<國家發展改革委關于印發《淮河生態經濟帶發展規劃》的通知>(發改地區〔2018〕1588號),建設單位將構建淮河干流綠色發展帶、協同推進生態文明建設與出山店水庫水土保持工程建設相融合,推進生態保護修復、建設江淮生態大走廊,打造淮河生態經濟帶龍頭示范工程。目前,水庫大壩壩前碧波萬頃,壩后生態廊道緊緊依偎著大壩,流水潺潺的淮河蜿蜒向東,錯落有致的移民安置小區和田園分布在淮河兩岸。出山店水庫已成為千里長淮美麗生態經濟帶形成最亮眼的綠色生態龍頭工程。
現在出山店水庫已經建成,并于2022年6月通過竣工驗收。南壩頭生態文化園、北壩頭科普園、主壩后園林景觀休憩園已成為展示淮河水文化和出山店工程建設文化、老百姓休閑娛樂、水土保持生態示范工程的絕佳觀景勝地。為河南省前坪水庫工程和信陽市四水同治及城市供水工程水土保持設計與建設提供了成功的經驗,也為周邊其他工程建設的高質量環境恢復提供借鑒。