牛欄江天花板水電站水土流失分析與防治初探

尹艾萍+蘇凱文+沈立新

摘要：指出了水電站工程的實施必然會對項目區內的生態環境和水土保持帶來負面影響，以牛欄江天花板水電站工程為例，對水電站工程建設過程中新增水土流失進行了分析，并提出了行之有效、有針對性的水土保持防治措施、布局及方案，為保證水電站工程的安全發電、保護生態環境提供科學依據。

關鍵詞：水土保持；防治措施；水土流失；水電站工程

1 工程概況

牛欄江天花板水電站壩處云南省昭通市魯甸縣和巧家縣交壤處的牛欄江干流上，距上、下游洪石巖壩址和陡灘口壩址均約20 km。天花板水電站為混合式開發電站，地面廠房位于魯甸縣龍頭山鎮境內的牛欄江干流右岸，距上游壩址約3 km。該工程為混合式開發電站，主要由擋水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物和地面式發電廠房及開關站組成，牛欄江天花板水電站裝機容量2×90 MW，多年平均發電量8.295億kW·h。

牛欄江天花板水電站主體工程由永久工程、臨時工程、移民安置工程和對外交通工程等組成。其中永久工程有擋蓄水工程、引水工程、發電工程3部分組成，擋蓄水工程包括攔河壩等；引水系統包括由進/出水口、高壓管道、引水隧洞等組成；發電廠房包括地面廠房、主變室、開關站等建筑物組成。水電站輔助工程由施工道路、施工場地、料場、存、棄渣場等組成。

2 項目區環境概況

天花板水電站壩址區為典型的峽谷河段，兩岸地勢險峻，多件近百米或數百米的石壁，山頂高約1650 m以上，峽谷岸坡度平均多在65°以上，整個河谷斷面呈“V”字形。河谷兩岸的岸坡坡度隨著海拔的拔升而降低，由50～60°漸減為20～40°。地面廠房位于壩址下游右岸，距壩址河道距離約40 km，高程約972 m。

工程區多年平均氣溫為12.1℃，極端最高氣溫為33.0℃，極端最低氣溫為-11.5℃；多年平均降水量為881.8 mm，最大日降水量為137.4 mm；多年平均風速為2.2 m/s，最大風速達到21.3 m/s，主風向為東北風；多年平均蒸發量1780.9 mm（口徑為20 cm蒸發皿），平均相對濕度76%，最小相對濕度0%，雷暴日數57.9 d[1]。

項目區土壤類型以燥紅土和紅壤為主，燥紅土主要分布在海拔568～1100 m，紅壤主要分布在海拔1100～1900 m。工程區的沿河植被多為人工植被和次生植被。天然植被中僅見面積不大的且分散于河谷中的稀樹灌木草叢、伴生少量的云南松林和小面積殘留的半濕潤常綠闊葉林片斷[1]。植被類型主要分為五大類：農地（以水田、旱地等栽培植物為主），暖性石灰巖灌叢，河谷稀樹灌木草叢，暖溫性針葉林，半濕潤常綠櫟類灌叢。

3 水土流失影響分析

區域地處云南省東北部，具有山地相對高差大、地面坡度陡的特點，這為土壤侵蝕的發生提供了條件，土壤侵蝕以水力侵蝕為主。項目區多年平均降雨量881.8 mm，而且大部份集中在雨季，極易產生山洪暴雨導致水土流失。另外，人類活動也是水土流失的重要影響因素。項目區多年來由于受地形條件限制，工農業生產不發達，經濟技術落后。隨著人口和生活需求的增加，隨意開墾耕地、毀林開荒以及森林過量采伐，這都對水土保持及生態環境保護產生了嚴重的影響。

根據《云南省土壤侵蝕遙感調查報告》的土壤侵蝕圖，云南牛欄江天花板水電站工程區屬中度侵蝕區，為了防治工程區域的水土流失，水行政主管部門己將工程區列為重點治理區，重點是加強水土保持工作，減少原有水土流失，同時要加強管理，減少新增水土流失。

依據《土壤侵蝕分類分級標準》的規定，項目區屬于以水力侵蝕為主的一級類型區及西南土石山區二級類型區，土壤侵蝕強度等級為“中度”，土壤容許流失量為500 t/（km2·a）。項目區水土流失情況見表1。

在工程的建設中，需要對地表大面積的開挖，這將帶來大量的渣土，由此會導致水土流失面積和總體水土流失量的的加劇，若不采取水土保持措施或水土保持措施不當，都將對工程安全和當地生態安全帶來巨大的威脅[2，3]。

4 水土流失防治方案

4.1 總體布局

以實地情況為基礎，根據工程的建設規劃和廢渣的具體產生情況，擬采用的措施可分為工程措施、植物措施、臨時措施等，具體布置如下。

整體思路上有機結合工程措施和植物措施，合理搭配點、線、面水土流失防治措施，使不同措施能有效互補，確保工程時效性和控制性的充分發揮，以達到短時期內減少直至遏制水土流失；同時通過植物措施，利用種植適宜的水保植物和開展土壤整治以恢復土壤保水蓄水能力，保護回填后的新生地表，最終達成徹底防治水土流失[4，5]。具體措施為：在棄渣場和施工場地建立防護攔擋工程，以“點”為單位集中攔蓄棄渣、工程產生的水土流失；在施工道路等“線”狀地點，以護坡工程措施為主體，植物措施為輔助；施工中形成的新生面修建條帶狀的截水溝，擋土（渣）墻和護坡，以鞏固地基和坡腳，同時在“線”上種植水保林草充分控制水土流失，減少地表徑流沖刷，使泥沙、廢土、塊石“難出溝、不下河、不入庫”；同時在施工場地進行土地平整，將被工程破壞的土地修復、改造至平整狀態，并種植植株，形成“面”的防治。最終，在工程措施和植物措施結合的基礎上，通過點、線、面的合理配置，形成互補互利的立體綜合防治體系，實現控制水土流失、改善生態環境、確保生態安全的整體效益[6]。

4.2 分區防治

根據項目特點、項目影響、環境條件、項目功能分區等，結合不同用地的水土流失特征、水土流失防治重點和土地整治后的發展利用方向等因素，將區域分化為不同水土保持分區[6]。經分析，工程應將水土流失防治分區分為樞紐區、渣場區、料場區、施工公路區、施工營地場地區、移民安置區、生廠生活區和直接影響區。具體防治措施見表2。

5 結語

在對牛欄江天花板水電站項目特點、環境特點、工程水土流失現狀等基礎條件進行綜合分析的基礎上，對工程區的水土流失進行了合理的防治分區劃分，構建了立體綜合的水土保持防治體系，有效地控制了工程建設中的水土流失，實現了水電站的生產效益和環境的生態效益并舉，為類似的開發建設提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1]馬世軍， 王建文.天花板水電站水土保持措施設計[J].水力發電， 2011， 37（6）：33～36.

[2]顧小華，趙 成， 藍紅林.西南地區引水式小水電站水土流失防治探討[J].水土保持應用技術， 2009（3）：31～33.

[3]楊永利， 焦明哲. 龍河水電站水土流失分析與防治初探[J].黑龍江水利科技， 2014（9）：143～144.

[4]周 亮. 水電站水土流失預測及防治措施[J].水利科技與經濟， 2014（9）：23～24.

[5]孫傳生， 張顯雙， 楊獻昆，等.開發建設項目水土流失防治技術研究[C]// 中國水土保持學會規劃設計專業委員會.2009年年會暨學術研討會.北京：中國水土保持學會，2009.

[6]李紅星， 胥維纖， 岳增璧.金橋水電站水土流失特點及防治措施[J]. 地下水， 2015， 37（6）：82～83.