某礦業選廠項目水土流失防治工程典型設計分析

張麗梅

（河北省承德市水土保持科學研究所，河北承德067000）

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某礦業選廠項目水土流失防治工程典型設計分析

張麗梅

（河北省承德市水土保持科學研究所，河北承德067000）

摘要：筆者從某礦業有限公司螢石礦選廠建設項目實際出發，探討了其水土流失防治措施，分工程措施和植物措施兩部分進行了水保工程典型設計，其中將設計重點放在工程措施，而在工程措施中又重點進行了排水溝和擋土墻的設計，以期對類似工程起到指導借鑒意義。

關鍵詞：水土流失；防治；工程設計

1 項目概況

某礦業有限公司螢石礦選廠建設項目地處冀北山區，燕山山脈東段，地貌類型屬低山區。項目建設包括辦公生活區、選礦廠區、運輸道路、輸水管線。該項目年處理螢石原礦33萬t，年產螢石精粉8.43萬t，屬中型建設生產類項目。該項目建設總投資5724.14萬元，土建投資1569.15萬元。

項目建設總占地面積 3.33hm2，其中辦公生活區占地面積 0.58hm2，選礦廠區占地面積1.83hm2，運輸道路占地面積0.72hm2，輸水管線占地面積0.20hm2。項目建設總土石方量為15.4萬m3，其中：建設期挖方7.7萬m3，填方7.7萬m3。該項目水土保持方案設計深度為初步設計階段，項目建設時間由2013年1月開工至2015年1月完工，建設期2年。設計水平年確定為工程完工后第一年，即2016年。

項目區位于灤河流域，灤河流域屬國家級重點預防保護區，根據GB50434-2008《開發建設項目水土流失防治標準》，確定項目區的水土流失防治標準為建設生產類項目一級標準。擾動土地整治率＞95%，水土流失總治理度＞90%，土壤流失控制比在1.1，攔渣率達到98%，林草植被恢復率為97%，林草覆蓋率＞25%。

2 水土流失防治工程典型設計

2.1 工程措施設計

2.1.1 表土收集、回鋪工程典型設計

由于項目區表土資源匱乏，對工程占地內的表土資源應于充分利用，必需做到應收盡收［1］。本水土保持方案設計各防治分區表層土壤收集和回鋪情況見表1。

表1 各區表土收集回鋪規劃表　單位：cm

需要注意的是尾礦庫庫區內表土收集應逐年進行，當年收集次年堆積壓占面積內的表土，以此類推［2］。首年收集的表土堆放在庫區上游，除去壩坡覆土所需的，剩余部分外運。

2.1.2 排水溝典型設計

2.1.2.1 設計標準

根據SL252-2000《水利水電工程等級劃分及防洪標準》，該方案水土保持工程按5級建筑物設計，防洪標準為10年一遇洪水。

2.1.2.2 上壩道路排水溝典型設計

（1）設計流量。根據SL204-98《開發建設項目水土保持方案技術規范》，防洪工程排洪溝設計推薦公式：

式中：QB為最大清水洪峰流量，m3/s；K為徑流系數，K=（i-f）/i，計算出K值為0.82，由水文手冊取0.75；i為平均1h降雨強度，由水文手冊查知為37mm/h；F為集水面積，匯水面積為0.02km2。f為入滲值，由水文手冊查知為10mm/h。

經計算，QB=0.15m3/s。

（2）排水溝斷面設計。排水溝設計流量按0.15m3/s計算，根據明渠均勻流公式計算排水溝底寬和溝深，取糙率n=0.018，排水溝斷面設計流量公式為：

式中：Q為設計流量，m3/s；A為過水斷面面積，m2；C為謝才系數，m0.5/s；R為水力半徑，m；i為水力比降，取0.15。

經試算，確定漿砌石排水溝斷面為矩形，底寬0.4m，深0.4m，襯砌厚0.4m。

2.1.3 擋土墻典型設計

2.1.3.1 設計標準

根據GB/T16453.4-2008《水土保持綜合治理技術規范》中的規定，本項目工程的設計標準為10年一遇1h最大暴雨。

2.1.3.2 上壩道路路塹邊坡擋墻典型設計

設計采用梯形斷面漿砌石擋墻，上頂寬0.5m，墻高1.5m，基礎深1.2m，擋墻墻背為直背，外坡比為1：0.2，水泥砂漿封頂。漿砌石擋墻的穩定驗算包括抗滑穩定性驗算、抗傾覆穩定性驗算和地基承載力驗算3部分［3］。

（1）抗滑穩定計算。

式中：Kc為計算的抗滑穩定安全系數；f為基礎底面與地基之間的摩擦系數，取f=0.36；ΣG為作用于擋墻基底全部豎向力之和，KN；ΣH為作用于擋墻全部水平力之和，KN；［Kc］為抗滑穩定安全系數允許值，［Kc］=1.30。

（2）抗傾穩定計算。

式中：K0為計算的抗傾穩定安全系數；ΣMy為作用于擋墻前趾的穩定力矩，KN·m；ΣM0為作用于擋墻前趾的傾覆力矩，KN·m；［K0］為抗傾穩定安全系數允許值，［K0］=1.50。

（3）地基承載力驗算。

對于建在土基上的擋墻地基承載力驗算應滿足以下3項要求［4］：

①基底平均應力小于地基承載力設計值，即：σcp≤［f］，取［f］=200kPa。

式中：σcp為平均應力，kPa；σmin）。

②基底最大壓應力要滿足σmax≤α［f］。

式中：σmax為最大應力，kPa；σmin為最小應力，kPa；［f］為地基承載力設計值，kPa；α為加大系數，一般為1.2～1.5，取α=1.2。

③底壓應力不均勻系數要滿足η≤［η］。

式中：η為計算的基底壓應力分布不均勻系數；［η］為地基壓應力分布不均勻系數允許值，［η］=2.5。

漿砌石擋墻設計包括抗滑穩定性驗算、抗傾覆穩定性驗算和地基承載力驗算3部分，計算成果見表2。

表2 擋墻穩定計算成果表［5］

邊坡坡腳擋墻類型為干砌石，擋墻斷面為矩形，頂寬0.5m，埋深0.5m，墻高一般為0.5m，施工時根據實際情況升高或降低。

2.2 植物措施典型設計

方案設計布設植物措施范圍包括初期壩、上壩道路、堆積壩和庫區平臺等部位［6］。

2.2.1 立地條件評價

項目區年均降水量為524.0mm，年均氣溫7.0℃，無霜期140d，最大凍土深度1.2m。工程區施工后形成的再塑地表持水力較低，直接布設植物難以保證成活率，需覆表土選擇耐貧瘠、淺根性、生長快的植物進行綠化，已達到盡快覆蓋地表，減少水土流失的目的［7］。

2.2.2 植物種選型

通過對該項目綠化區立地條件分析，確定選擇的植物應具備的特性包括：具有較強的適應能力，包括對毒害、瘠薄等不良立地因子；具有固氮能力，可緩解養分不足。此外植物種的選擇還必須考慮水土保持效果較好的鄉土樹（草）種，包括是否具有根系發達、生長迅速、栽種容易、成活率高等特性。植物措施選擇植物種為紫穗槐和爬山虎［8］。植物物種主要特性見表3。

表3 選用植物特性表比選樹種

初期壩底部、上壩道路路塹邊坡坡腳種植爬山虎；上壩道路路基邊坡、尾礦庫壩坡及閉庫后的庫區種植紫穗槐。爬山虎單排栽植，株距0.5m，采用一穴雙株；紫穗槐栽植株行距為1.0m×1.0m。

本項目植物措施落實后，由專人管護，防止人畜破壞，受旱時應及時灌水保苗，每年冬季調查成活率，并根據情況進行補植（種）。

3 結語

筆者針對項目實際，分工程措施和植物措施兩部分進行了水土流失防治工程典型設計，其中工程措施是設計重點。通過分析主體工程設計，根據GB/T16453.4-2008和GB50433-2008的要求，結合實地情況，對一些需要水土保持措施的地方，相應布設各種水土保持措施，力爭在現有的技術經濟條件下，把項目建設造成的水土流失降到最低程度。在此基礎上必須結合對主體工程的水土保持分析和實際情況，對水保方案進行補充設計，完善該項目的水土保持防治體系，使其能夠發揮保持水土、控制流失的功能。

參考文獻

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［7］李繼杰.農田水利工程規劃設計與灌溉技術的探討［J］.水利規劃與設計，2015（01）：13-15.

［8］高紅艷.浪壩河水庫除險加固工程水土流失預測分析及防治措施［J］.水利科技與經濟，2009（03）：235-237.

中圖分類號：S157

文獻標識碼：B

文章編號：1008-1305（2016）02-0073-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-1305.2016.02.031

收稿日期：2015-09-14

作者簡介：張麗梅（1978年—），女，高級工程師。