平原河網地區水庫工程水土保持設計探討

張陸軍，蘇 翔，周 航

(上海勘測設計研究院有限公司，上海 200434)

平原河網地區水庫工程水土保持設計探討

張陸軍，蘇 翔，周 航

(上海勘測設計研究院有限公司，上海 200434)

本文結合黃浦江上游水源地金澤水庫工程實例，分析了平原河網地區水庫建設項目水土流失環節及可能產生的危害，從工程措施、植物措施、臨時措施、棄土棄渣處置等方面探討了水土保持措施設計及措施體系構建，總結了相關水土流失防治經驗。

平原河網地區;水庫工程;水土保持

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.041

平原河網地區人口密度大、大中城市多，面臨的集中供水問題突出，近年來各地越來越重視應急備用水源地建設，目前常見的應急水源地為開挖人工湖(水庫)蓄水。但平原河網地區是傳統上水土流失相對較弱的區域，長久以來水土保持工作未得到足夠重視，因水庫建設造成了大量水土流失，帶來了嚴重的資源與環境問題［1，2］。因此，做好平原河網地區水庫建設水土保持設計，對減少建設過程中水土流失，保護土地資源和生態環境具有重要意義［3］。

本文以上海市重大建設工程——黃浦江上游水源地金澤水庫工程實例，探討了平原河網地區水庫工程土保持設計，相關經驗可為類似項目提供參考。

1 工程概況

1.1 工程背景與規模

黃浦江上游水源地是上海市四大水源地之一，供水范圍含青浦、金山、松江、閔行和奉賢等地區，規劃供水規模500萬m3/d，約占全市原水供應量的三分之一，供水地位極其重要。現狀黃浦江上游水源地為開放式、流動性、多功能的水域，取水口分散、原水系統相對獨立，普遍存在原水水質不穩定和應對突發性水污染事故能力薄弱等問題。據此，上海市決定實施“黃浦江上游水源地金澤水庫工程”，以加強水源地的集中保護，穩定水質。金澤水庫總庫容910萬m3，突發性事故時應急原水供水規模為250萬m3/d，近期供水規模351萬t/d，服務人口約950萬人。

1.2 工程布置

工程位于上海市青浦區金澤鎮東部、黃浦江上游太浦河北岸，主要由水庫庫區、取水閘站、輸水泵站、引水河道、環庫河道等組成。其中水庫庫區利用現狀李家蕩和烏家蕩兩個湖蕩進行開挖，庫區水面積約1.90km2，總庫容910萬 m3，有效庫容525～817萬m3，調節庫容292萬m3;取水閘站布置在引水河道的進口處，采用閘引方式引水，占地面積5.49hm2，主要由閘室、消力池、內外河連接段、橋梁配電及控制室等組成;輸水泵站布置在太浦河北岸，輸水規模351萬 m3/d，占地面積7.58hm2，主要由取水設施、泵站及管理區、橋梁等組成;引水河道布置在取水閘與水庫庫區之間，將太浦河的原水輸送至庫區，河道總長1.5km，底寬58m，口寬100m;環庫河道沿水庫堤線在50m水源地保護區范圍內布設，總長6.38km，河口寬18～20m，河底寬5m。

工程總占地面積 537.45hm2，包括永久占地270.05hm2和臨時占地267.40hm2;工程開挖土方903萬m3，回填土方204萬m3，外棄土方699萬m3;工程總投資 369403萬元，其中土建投資166662萬元;工程于2015年5月開工，總工期20個月。工程平面布置示意見圖1。

2 水土流失影響分析

工程施工將形成大面積的開挖、填筑裸露邊坡并產生大量臨時堆土料，在降雨和重力作用下，易造成水土流失，可能造成的水土流失危害主要集中在以下幾個方面［4］。

圖1 工程平面布置示意圖

2.1 加劇水土流失

工程施工期間庫區開挖、堤防填筑、引水河及環庫河開挖、閘站建設以及臨時堆土棄土過程中，使得土壤侵蝕模數急劇上升，微度流失變為強烈甚至劇烈流失，松散土方受雨水沖刷四處流溢沖淘，會造成場地內外原有水土保持設施的損壞，使其原有的水土保持功能降低或喪失，進而加劇水土流失。

2.2 影響工程安全

項目區年平均降水量達1136.8mm，降雨強度大，暴雨頻繁發生，水庫開挖、臨時堆土、棄土等形成的裸露坡面在降雨因子的作用下，極易發生水土流失，誘發滑坡等地質災害，直接危及工程安全。

2.3 影響區域景觀和生態環境

工程征占農田及坑塘水面面積較大，使原有的湖蕩、河網地帶的自然植被景觀被施工現場和工程景觀所替代，同時施工期和運行期需堆棄大量土方，在水力、風力侵蝕作用下，產生水土流失和大氣粉塵污染，對局部區域生態環境造成不良影響。

2.4 影響臨近河湖及水源地水質

工程施工形成的松散土方易隨地表徑流進入附近水域，特別是挖填邊坡和臨時堆土棄土過程中，如不進行防護，雨洪水攜帶松散土壤流入河網內，可能增加周邊水系局部水體濁度，增大含沙量，對臨近水域水質產生負面影響。

2.5 造成洪澇災害、土地退化

施工中流失的土石方可能會淤塞河道及溝渠，使周邊水系行洪能力和防洪排水標準降低，造成洪澇災害，淤塞或沖毀周邊的蟹塘、魚塘;另外水土流失可能帶走土壤表層的營養物質，降低土壤肥力，造成土地退化，對當地農業發展帶來不利影響［5］。

3 水土保持措施設計及措施體系構建

根據工程區地形地貌、氣象環境、水土流失特點等，采用相應措施，做好水土流失防治工作。水土保持措施配置中，工程措施控制大面積、高強度水土流失，并為植物措施的實施創造條件;植物措施與工程措施配套，提高水土保持效果，改善生態環境［6，7］;考慮到項目特點，還應做好水土保持臨時防護措施和棄土棄渣處置。

3.1 工程措施

3.1.1 表土剝離與利用

工程建設占用大量的耕地、園地、林草地，其表層耕植土是寶貴的資源，因此在水土保持設計中明確了在施工期對表土進行剝離，剝離厚度因地而異，剝離的表土集中堆置于棄土場內或工程周邊空地，施工后期用于土地復墾或綠化覆土。目前表土剝離工作已全部完成，并通過國土、水務部門組織的驗收，共計剝離表土13.34萬 m3。該工程也成為上海市首個表土剝離再利用全流程示范工程，獲得各相關部門高度評價，具有十分重要的推廣意義。

圖2 工程表土剝離與堆置

3.1.2 施工圍堰

取水閘站、輸水泵站內共布置2座清淤周轉場，因此對周轉場四周設圍堰進行防護，圍堰土利用工程開挖土方，圍堰高根據周轉淤泥堆高而定。

3.1.3 排水工程

水庫周邊涵養林帶存在一定坡度，為保證雨水有序排放，林帶坡面上每隔 50m設 300mm× 300mm縱向磚砌排水溝，將坡面雨水引入河道。

3.1.4 土地復墾

工程臨時占地面積較大，特別是施工生產生活區、棄土場，在工程結束后均具備復墾條件，因此在設計中明確了對臨時占地進行復墾，復墾工作由農業部門進行專項設計，有效地保護了耕地資源。

3.2 植物措施

3.2.1 水源涵養林

考慮到邊坡防護、涵養水源及美化環境等水土保持要求，設計中在水庫堤頂道路外側與環庫河之間寬約20m區域、河道岸邊20m區域栽植涵養林帶，涵養林按照園林景觀標準建設，樹草種選用香樟、女貞、廣玉蘭、紫玉蘭、水杉、落羽杉、垂柳、日本晚櫻、花石榴、紫荊、紅葉石楠、海桐、紅花繼木、黃馨、石竹、灑金東瀛珊瑚、大花美人蕉、百慕大草等。

3.2.2 耐濕喬灌帶

為更好的凈化水質、涵養水源、保持水土，在李家蕩庫區與烏家蕩庫區之間的生態導流堤上栽植耐濕喬灌帶，喬灌木選用水杉、落羽杉、檉柳等。

3.2.3 其他綠化

除水源涵養林和耐濕喬灌帶外，在項目區其他適宜綠化的區域進行喬灌草綜合綠化，對各邊坡鋪植草皮或撒播草籽綠化，防治水土流失并提高林草覆蓋率。

3.3 臨時措施

除做好工程措施與植物措施設計，設計施工中還考慮了水土流失臨時防護措施，施工期在各建設區周邊設臨時排水沉沙措施，并注重永臨結合布置;對臨時堆土邊坡設彩條布苫蓋，堆土場四周設填土草包攔擋;對灌注樁施工場地附近設泥漿池及鉆渣堆場，堆場四周設填土草包擋護;在砂石料堆場四周設磚砌擋墻擋護。

3.4 棄土棄渣處置

水庫開挖過程中產生的棄土棄渣量大(共699萬m3)，因此棄土棄渣處置是水土保持工作的重中之重。在設計中充分與當地政府部門進行了溝通，將多余開挖方設20余處棄土場集中堆放，棄土場以廢棄的魚塘、藕塘為主，另有少量荒地，棄土場占地均為金澤鎮或周邊區域近期即將進行復墾的地塊，需大量的土方回填，因此本工程棄土場設置實現了棄土處置與土地復墾的雙贏，響應了國家關于“十分珍惜、合理利用土地”的政策。

4 效益分析

根據預測，在水土保持措施實施后，工程各項水土流失防治指標均可達到標準要求，工程建設引起的水土流失危害和影響程度將大大降低，對恢復和改善該地區的生態環境、保障工程正常運行等將起到積極的作用［8］。

表1 水土流失防治達標情況

5 結語

近年來，隨著開發建設項目的逐漸增多，各級政府部門越來越重視建設過程中的水土保持及環境保護工作［9］，特別是在水庫建設等重大項目，已經逐步把水土保持、環境保護等精神貫徹到設計施工中，在水土保持設計中也更加注重工程、植物、臨時措施的綜合配置和棄土棄渣的綜合利用［10］。

但是，平原河網地區水庫工程水土保持設計是一項綜合性、系統性、技術性、實施性很強的工作，關系到項目及項目周邊區域的生產和生活環境的改善和重建，目前的水土保持設計技術尚不成熟，需要我們在今后的工作中嚴格落實、認真負責的加以對待，并不斷的摸索、積累經驗，為水庫建設的可持續發展做出貢獻。

［1］秦一博.大伙房水庫小流域水土保持綜合治理措施的探討［J］.水利規劃與設計，2015(03):100-102.

［2］李可，尚薇，盧斌，等.論水土保持生態修復［J］.水利規劃與設計，2012(04):50-53.

［3］中國水土保持學會規劃設計專業委員會.生產建設項目水土保持設計指南［M］.北京:中國水利水電出版社，2011.

［4］申曉云，崔小新.水庫擴建工程水土保持措施探討［J］.中國農村水利水電，2014(03):28-30.

［5］羅歆，代數.重慶市水庫建設區土壤侵蝕特征及水土保持探討［J］.人民長江，2015，46(05):97-101.

［6］趙永軍，陳吉虎，王云璋.開發建設項目水土保持方案中植物措施的配置［J］.中國水土保持，2011(08):17-19.

［7］張玉剛，張辰.對太湖流域平原河網地區水土流失狀況及防治對策的認識［C］.中國水土保持學會規劃設計專業委員會2012年年會論文集，烏魯木齊:2012.

［8］姜德文.開發建設項目水土保持分析研究［M］.北京:中國水利水電出版社，2008.

［9］焦居仁.開發建設項目水土保持［M］.北京:中國法制出版社，1998.

［10］劉福玉.水庫工程管理思路探究［J］.水利技術監督，2015 (03):1-3.

S157.1

A

1672-2469(2016)08-0130-03

2016-02-26

張陸軍(1984—)，男，工程師。