羅-鐵輸水隧洞項目建設中的水土保持與生態設計

張雪 劉勇 杜柄佐 吳超 徐健

摘要：

城市區域內的輸水工程是解決城市水資源供需矛盾、完善水資源配置體系的重要舉措。受城市供水、供電、燃氣、通信等地下管線及地表交通、建筑等因素制約，深埋輸水隧洞工程已成為城市供水骨干網絡的重要基礎設施。為切實有效地遏制城市深埋輸水工程造成的水土流失，以羅田水庫-鐵崗水庫輸水隧洞工程為例，分析其建設過程中的施工工藝、水土流失影響因素以及水土流失特點，從

工程建設方案及用地、工程施工工藝與方法、工程邊坡設計、水土保持措施、景觀綠化與跡地恢復

等方面，提出相應的水土保持與生態設計方案，為類似工程水土保持工作提供借鑒。

關 鍵 詞：

水土保持； 生態設計； 水土流失； 城市深埋輸水隧洞； 羅田水庫； 鐵崗水庫

中圖法分類號： S157

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.S2.032

0 引 言

2021年5月14日，習近平總書記在推進南水北調后續工程高質量發展座談會上明確提出“加快構建國家水網主骨架和大動脈”。國家水網建設的重點任務之一是聚焦城鄉供水安全保障［1］。目前，深圳市為實現“雙水源雙安全，應急保障90天”的供水目標，正在規劃建設“三縱四橫”供水水網［2］。新建的羅田水庫-鐵崗水庫輸水隧洞工程（以下簡稱羅-鐵工程）為其中的“一縱”，該項目為珠江三角洲水資源配置工程在深圳境內的配套工程，相對關系見圖1。羅-鐵工程跨越城市建成區，施工過程中壓占地表、綠化搬遷、表土剝離、基坑施工、土地整治、種植綠化等環節均會破壞土壤結構、毀壞植被，從而引起水土流失［3］。城市輸水隧洞工程屬于線型工程，但水土流失在不同時段主要呈面狀、點狀分布，本文將著重探討羅-鐵工程的水土流失特點及水土保持設計。

1 工程及工程區概況

1.1 工程概況

羅-鐵工程全線貫通深圳市西部寶安區和光明區，輸水規模為260萬m3/d。工程采用專用管道封閉輸水，設1條輸水干線長21.68 km，2條羅田水廠分水支線分別長1.25，1.53 km，1條五指耙水廠分水支線長0.73 km，1條長流陂水廠分水支線長1.82 km，1條與深圳分干線連通隧洞長1.07 km。主要建筑物有進水口、出水口、輸水干線、與深圳分干線連通隧洞，至羅田水廠、五指耙水廠及長流陂等3座水廠分水支線及羅田水廠提升泵站（含泵站至水廠配水井間原水管），3條檢修交通洞及羅田水庫應急放空洞等

，工程輸水線路平面線位如圖2所示。

工程輸水干線施工方法以TBM 法施工為主，結合地質條件、施工及工期要求等因素，在進出水口、井底始發洞等局部洞段考慮采用鉆爆法施工；分水支線

采用頂管法、鉆爆法和明挖法相結合的方法施工。

工程占地總面積31.43 hm2，其中永久用地2.94 hm2，臨時用地28.49 hm2；工程總開挖量192.84萬m3，回填量36.05萬m3，借方量2.15萬m3，全部為種植土；土石方平衡后，棄方158.94萬m3，全部合法運至受納場。

1.2 工程區概況

工程區位于深圳市西部，為沖洪積平原、丘陵地貌，丘陵地面高程多為50～150 m，河流沖洪積

平原區地面高程多為4～20 m，隧洞沿線地形總體呈兩端高、中間低的態勢。項目區地層多為第四系，主要有第四系人工填土（Qml）、全新統沖洪積（Q4al+pl）、上更新統沖洪積（Q3al+pl）、坡積（Qdl）及殘積（Qel）層，沿線基巖分布有變質巖、沉積巖、巖漿巖等3大巖類，含6個地層，無可溶巖。工程區屬南亞熱帶季風氣候，氣候溫和、光照充足、雨量豐沛，多年平均氣溫22℃，多年平均降雨量1 637 mm，多年平均蒸發量1 332 mm，年平均日照時數2 120.5 h，常年盛行風向為東南、東北和西南風，多年平均風速2.6 m/s。工程區植被類型主要為南亞熱帶常綠闊葉林，常見植被類型為米櫧林、石櫟林、石櫟青岡混交林、豹皮樟灌叢、構樹灌叢、田菁灌叢、白花鬼針草灌草叢、蘆葦群系、鳳眼蓮群落等。赤紅壤是工程區自然土壤的主要類型，由于受高溫多雨的亞熱帶季風氣候的影響，特別是花崗巖風化而成的赤紅壤，土壤抗蝕性極差，在地表裸露的情況下，極易產生面蝕。工程區屬于水力侵蝕為主的類型區——南方紅壤區，水土流失主要表現為坡面面蝕和淺溝侵蝕，土壤容許流失量為500 t/（km2·a）。

2 工程建設水土流失特點

（1） 工程線路長，土壤侵蝕特性不一，開挖土石方量大。

羅-鐵工程穿越區域廣，不同區域的地質、土壤、地形、氣象、植被情況不盡相同，故表土的抗蝕、抗沖能力也存在差異。工程以隧洞為主，線路長、管徑大、埋深較深，沿線豎井井深67～83 m、內徑24～35 m。工程土石方開挖量較大、自身利用量有限，將產生大量松散的臨時堆土及棄土（渣），在降雨沖刷下極易產生水土流失。因此，設計水土保持措施時需要進行差異化設計［4］。

（2） 工程擾動區域分散。

羅-鐵工程的擾動區域包括隧洞洞口及邊坡、泵站、豎井、臨時堆土堆渣、施工生產生活設施和交通道路等，擾動區域分散、不連續，水土流失源頭多，水土流失影響范圍廣。

（3） 工程涉及水土保持敏感區多，水土保持防護要求高。

輸水隧洞中間段的公明檢修排水井-3號檢修交通洞段位于深圳市建成區，公明檢修排水井、五指耙水廠分水井、2號檢修交通洞、3號檢修交通洞地表施工活動臨近現狀城市道路，土石方轉運拋灑等可能造成市政排水管網淤積或堵塞，因此施工過程中應嚴格控制施工作業面，優化施工方法，減少工程施工對周邊環境的影響。工程區施工用地約79%處于深圳市基本生態控制范圍內，涉及羅田水庫、鐵崗水庫兩個飲用水水源保護區和羅田水庫、松崗河、九公坑河等河道、水庫管理范圍。施工造成的水土流失易匯入水體，應提高水土流失防治標準，做好施工期臨時排水沉沙措施，防止黃泥水漫流，禁止向水庫排放污水。施工時應注意沿河一側的臨時攔擋和沉沙措施，區內匯水必須經過沉淀后再排入河道，盡量不在河道管理線范圍內長時間臨時堆土、堆渣。

3 水土流失防治目標及防治責任范圍

根據GB 50433-2018《生產建設項目水土保持技術標準》和《深圳市生產建設項目水土保持方案編制指南》的有關規定，確定羅-鐵工程水土流失防治標準執行南方紅壤區建設類項目一級標準，具體防治目標詳見表1。根據《生產建設項目水土保持技術標準》，羅-鐵工程水土流失防治責任范圍總面積為31.43 hm2，其中永久征地2.94 hm2，臨時占地28.49 hm2。

4 水土保持與生態設計

4.1 工程建設方案及用地

為節約當地寶貴的土地資源，選擇深埋隧洞輸水方案，采用4臺TBM施工；選取“地下閥室、檢修洞和工作井相結合”的羅田地下閥室方案，以替代單純的工作井施工方案。工程水源進口附屬設施采用牛腿、支撐墻等結構，布置于出水口邊坡馬道上。本著綠色發展、集約用地的理念，在工程建設方案布置、用地選址征地時，采取限制性的征地原則，具體包括：① 施工布置環繞主體工程緊湊布置，優先利用工程永久征地，不足部分就近新征占地；② 除臨時用地與永久征地之間重復用地外，各臨時用地之間也采取重復用地的布置方案；③ 由于鋼管加工廠、鋼管堆場等基本于隧洞土建施工后期才陸續進場，因此施工組織設計規劃鋼管加工廠、鋼管堆場等場地在隧洞開挖期作為土石渣的臨時轉運場。

上述設計措施及原則可有效減少土石方工程量、擾動地表面積，縮短占壓生態紅線，最大限度保護生態環境。

4.2 工程施工工藝與方法

為了減少對現有地表的破壞，地表施工避開羅田

省級森林公園，盡量少擾動山體，落實檢修交通洞施工

“早進晚出”的理念［2，5］。通過方案比較，確定1號檢

修交通洞、2號檢修交通洞明洞采取“明洞暗作”的施

工方案，較明挖法減少了開挖量。為減少羅田水廠分水

支線明挖對廣深港客運專線的影響，羅田水廠分水支線跨廣深港客運專線段采用頂管施工技術，以減少地表擾動，減小對地表植被的影響［6］。工作井、分水支線末端明挖段分別在地連墻、鋼板樁支護下，采用垂直開挖的方式，盡可能減少地表擾動、減少土石方量［7］。

4.3 工程邊坡設計

工程區兩端為丘陵地貌，中間段為低臺地，地勢平緩，僅1號檢修交通洞洞口、羅田水廠提升泵站、羅田水廠B線檢修井、2號檢修交通洞洞口、3號檢修交通洞洞口、鐵崗工作井、鐵崗水庫出水口開挖會形成陸域邊坡。主體工程設計填方邊坡坡比1∶2、挖方邊坡坡比1∶1～1∶1.5。設計邊坡坡比較緩，且邊坡高度不大，陸域（水庫正常蓄水位以上或陸地上）最大邊坡高度不到10 m。工程設計采用混凝土格構護坡或植生袋護坡、載土槽種植護坡等生態護坡防護型式。

4.4 水土保持措施永臨結合

施工前對工程征占地范圍內的表土進行剝離，并集中堆放在表土堆存場。邊坡坡頂處設置邊坡永久截水溝，將區外匯水疏導截流。施工場地周邊布設完整的臨時排水溝、沉沙池，將區內匯水有序收集引入到溝底部，沉沙后排出。建筑物基坑底設置臨時排水溝、集水井收集基坑水并抽排至基坑頂周邊施工場地的臨時排水溝。在施工場地排水出口處布設多級沉沙池、洗車池，充分利用降雨水進行灑水、洗車等，減少施工時的雨水流進市政雨水管網。場地內臨時堆積體坡腳布設臨時攔擋，既可增加堆積體坡面的穩定性，又能夠攔截泥沙［8］。針對各類裸露地表，根據其裸露時間選擇防水土工布覆蓋或進行臨時綠化，避免裸露面表層土壤的濺蝕［8］。

4.5 景觀綠化與跡地恢復

因項目布置緊湊，永久用地范圍內沒有集中成片綠地，主要為建筑物與道路、道路與用地邊界之間的零星綠化。綠化工程兼顧美化環境以及雨水儲蓄功能，羅-鐵工程采用喬灌草相結合的下凹式、綜合式園林綠化以減少地表徑流，選用與周邊類似或相同的綠化

植物種類，便于場地環境與周邊環境自然融合。具體

選取鄉土樹種紅花羊蹄甲、秋楓、小葉榕、鳳凰木、南洋楹、小葉欖仁等上層喬木；以雞爪槭、紫薇、紅繼木球為中層觀花賞葉樹種，增加場地的季相多樣性和色彩豐富度，豐富環境視覺景觀效果；下層地被則主要考慮在建筑、圍墻邊布置鴨腳木、海桐等美化墻腳；同時結合場地排水布置生態植草溝，植草溝植被以百喜草、狗牙根為主。對于臨時用地跡地恢復，植物種類選擇與永久征地范圍內景觀綠化、周邊環境相協調，同樣采用喬灌草相結合的模式，喬木選擇楓香、紅花羊蹄甲等，灌木選擇鴨腳木等，草籽選擇狗牙根、百喜草等。

5 結 語

城市深埋輸水隧洞工程中水土流失的主要特點為擾動范圍廣，涉及水土保持敏感區多，土石方量大，水土流失影響因素多，水土流失易匯入城市管網、飲用水水源保護區或河道，影響人們的生產生活、生態環境等。

為防治城市輸水隧洞工程中的水土流失，提出以下3點建議：

① 應嚴格控制工程占地、保護表土資源、實施土方合理調配等。

② 在實際施工過程中，要明確各工程的流失特征，有針對性地采取科學合理的管控措施，提升施工人員的水土保持意識及專業技能，積極發揮臨時排水、洗車平臺、三級沉淀池、泥漿池、攔擋、苫蓋等水土保持臨時措施的作用。

③ 不斷強化工程水土保持管理，加強水土保持監測、監理，切實有效地遏制此類建設項目造成的水土流失。

參考文獻：

［1］ 李原園，劉震，趙鐘楠，等.加快構建國家水網全面提升水安全保障能力［J］.水利發展研究，2021，21（9）：30-31.

［2］ 深圳市水務局，深圳市規劃和自然資源局.深圳市城市供水水源規劃（2020-2035年）［Z］.深圳：深圳市水務局、深圳市規劃和自然資源局，2021.

［3］ 周夢玲.城市管網工程水土流失特點及防治重點［J］.水利技術監督，2022（9）：285-288.

［4］ 李杰，周全，劉怡，等.引調水工程建設的水土流失影響及防治對策：以湖北省鄂北地區水資源配置工程為例［J］.人民長江，2017，48（12）：55-57.

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［7］ 張龍.土建施工中地下連續墻技術的運用［J］.建筑工程技術與設計，2017（6）：396-396.

［8］ 張志華，聶文婷.不同水土保持臨時措施下工程堆積體坡面減流減沙效應［J］.農業工程學報，2022，38（1）：141-150.

（編輯：郭甜甜）