抽水蓄能電站水土保持措施設計

王 靜，張 翼，楊 凱(中國電建集團 華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

抽水蓄能電站水土保持措施設計

王 靜，張 翼，楊 凱
(中國電建集團 華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

抽水蓄能電站；水土保持措施；設計

近年來，我國抽水蓄能電站發展迅速，截至2017年5月，我國已成為世界上抽水蓄能電站裝機容量最大的國家。然而，隨著抽水蓄能電站規模的日益增大，其施工過程中帶來的水土流失問題也日益突出，若不妥善防治，不僅對周邊生態環境、景觀和水系等產生不利影響，而且會影響建成后電站旅游業的發展。針對抽水蓄能電站的水土流失問題，在分析抽水蓄能電站水土流失特點及危害的基礎上，提出水土保持措施設計思路，并對不同的防治分區分別制定了有針對性的水土保持措施，以期達到防治水土流失的目的。

抽水蓄能電站是利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發電的水電站，又稱蓄能式水電站。它具有調峰填谷、調頻、事故備用、調壓(調相)等多種功能，在電力系統中發揮著重要的作用，可配合風電、核電等電源并網運行，亦可作為受端負荷中心的支撐電源[1]。近年來我國抽水蓄能電站發展迅速，截至2017年5月，抽水蓄能電站裝機容量已達到2 773萬kW，在建機組3 095萬kW，此外處于可研(預可研)階段項目規模近5 000萬kW，我國已成為世界上抽水蓄能電站裝機容量最大的國家。然而，隨著抽水蓄能電站規模的日益增大，其施工過程中帶來的水土流失問題也日益突出，若不妥善防治，不僅對周邊生態環境、景觀、水系等帶來較大的不利影響，而且會影響建成后電站旅游業的發展。因此，做好抽水蓄能電站的水土保持措施設計顯得尤為重要和迫切，此項工作也越來越得到建設單位的高度重視。

1 抽水蓄能電站水土流失特點及危害

抽水蓄能電站為點型開發建設項目，一般由上水庫、下水庫、輸水系統、泄洪建筑物、廠房、開關站、水庫淹沒區、永久道路、臨時道路、料場、棄渣場、中轉料場、表土堆存場、施工生產生活區、移民安置及專項設施復建區等組成，具有占地面積大、土石方挖填數量多、棄渣量大、工期長、投資多等特點。此外，電站一般選擇在生態環境較好的區域布置，有的甚至就建在風景旅游區，電站建成后即可融入景區，成為當地重要的旅游資源。

抽水蓄能電站擾動面積大，土石方挖填數量多，其開挖、填筑、機械碾壓、車輛運輸、棄渣堆放等一系列施工活動破壞地表，改變原有地形地貌，使地表原有的水土保持功能大大降低或喪失；電站開挖、填筑、臨時堆置等形成的裸露面及高陡邊坡，在降雨、風力和重力等外力作用下產生的水土流失，對周邊環境、自然景觀、水系行洪及水質、后期旅游業發展等產生不利影響，甚至可能造成滑塌，影響工程安全；電站棄渣、中轉料和表土等在堆置過程中，若不采取防護措施或防護不當，則極易造成水土流失，甚至引起邊坡失穩，對堆放場地下游可能造成嚴重影響。

2 抽水蓄能電站水土保持措施設計思路

首先，根據抽水蓄能電站的工程布局、施工擾動特點、建設時序、地貌特征、自然屬性和水土流失影響等，遵照分區原則及分區方法進行水土流失防治分區，一般分為樞紐工程區、交通設施區、料場區、棄渣場及中轉料場區、施工生產生活區和移民安置區。同時，根據《開發建設項目水土流失防治標準》(GB 50434—2008)確定水土流失防治等級和制定防治目標。其次，在對工程現場及周邊同類工程充分調研的基礎上，結合工程平面布置和施工方法、工藝，分析各防治分區水土流失特點及產生水土流失的環節。最后，對各防治分區制定有針對性的水土保持措施，重點做好棄渣場和交通設施區的防護措施設計，以期達到水土流失防治目標要求。

3 抽水蓄能電站水土保持措施設計

3.1 樞紐工程區

樞紐工程區一般包括水庫大壩、庫盆、輸水系統、泄水建筑物、廠房和開關站、水庫淹沒區等，該區水土流失環節主要集中在庫周、大壩、隧洞、泄水建筑物、廠房及開關站等的開挖填筑活動。

為保護表土資源，施工前須對表土進行剝離并集中堆置至表土堆存場進行防護，表土層的厚度一般為20～40 cm，具體剝離厚度通過土壤調查確定，一般耕地和園地剝離厚度較大，林草地剝離厚度較小，耕地和園地的表土必須剝離，林草地的表土剝離量建議根據工程所需回覆量確定。其余防治區均須采取表土剝離措施，剝離方式與之相同，后面不再贅述。

為防止邊坡上游匯水沖刷坡面，考慮沿庫岸、壩肩、壩坡、洞口、廠房及開關站等邊坡邊界外側布設截水溝攔截、導排；對坡面采用噴混、錨桿支護、混凝土網格植草護坡等防護手段，邊坡較高時，分級布置馬道，馬道內側設置排水溝，排水溝兩端與截水溝相接，最終匯入周邊自然水系。

考慮到抽水蓄能電站建成后大多兼有旅游觀光功能，進行水土保持措施設計時要在充分考慮水土保持功能的基礎上，兼顧景觀美化的要求。因此，對大壩壩肩、庫周、洞口等硬質邊坡實施邊坡綠化措施，邊坡綠化措施類型眾多，一般采用生態護坡和馬道種植槽綠化等形式。

3.2 交通設施區

交通設施區一般包括永久道路和臨時道路。其中永久道路主要為電站運行期還繼續使用的道路，如上下庫連接道路、至開關站道路等；臨時道路僅為施工期使用，完工后不再繼續使用，如施工道路、至棄渣場道路、至表土堆存場道路等。該區水土流失環節主要集中在道路施工開挖填筑活動，尤其是下邊坡，如不規范作業，極易溜渣掛渣，產生的水土流失將對下游生態環境造成不利影響，甚至影響人民生命財產安全。交通設施區是抽水蓄能電站水土流失重點防治區域之一。

對于永久道路，考慮在路塹邊坡及隧道洞臉邊坡邊界外側設置截水溝，以排導路塹邊坡和隧道洞臉邊坡上游來水；在路塹邊坡坡腳設置排水邊溝、在路堤邊坡坡腳設置排水溝，以排導路塹、路堤邊坡及路面匯水，各截排水設施通過涵洞與道路兩側現有水系形成完整的排水系統；在道路路肩栽植行道樹進行綠化，路塹和路堤邊坡在采取擋墻、邊坡防護等措施的基礎上，對相對較緩的邊坡實施生態護坡措施，如TBS生態護坡、拱形骨架植草護坡等。此外，由于抽水蓄能電站一般位于山區，道路所處地形一般較陡，施工過程中不可避免會造成土石渣順坡滾落，不僅壓埋下邊坡植被，也可能產生大量水土流失。因此，道路施工前，要對局部高陡坡坡腳實施臨時攔擋措施，施工期間不定期清除下邊坡堆積的土石渣。

對于臨時道路，為防治施工過程中產生的水土流失，與永久道路一樣也要在施工期間設置截排水溝、邊坡防護、下邊坡攔擋及浮渣清除等措施，但防護標準可低于永久道路。此外，臨時道路使用完畢后要進行土地整治，按原有土地利用類型進行跡地恢復后交還地方。

3.3 料場區

料場區水土流失環節主要集中在料場開采期間。為防止上游來水沖刷施工作業面，考慮在料場開采邊界外側設置截水溝；為排導坡面自身匯水，考慮在開挖坡面馬道內側設置排水溝，排水溝兩端與邊坡截水溝相接，最終匯入周邊自然水系。在料場開采結束后，在確保開挖邊坡穩定的基礎上，對料場平臺、馬道及開挖坡面進行清理和修整，并實施綠化措施，以保持水土和改善生態環境，如平臺種喬灌木、坡面生態護坡等。當料場位于庫周時，位于水庫正常蓄水位以下的開挖邊坡和平臺蓄水后將被淹沒，可不采取植物措施。

3.4 棄渣場及中轉料場區

棄渣場及中轉料場區一般包括棄渣場、中轉料場和表土堆存場，水土流失環節主要為棄渣、中轉料和表土堆置活動，該區也是抽水蓄能電站水土流失重點防治區域之一。受所處的地理條件限制，抽水蓄能電站工程棄渣綜合利用的可行性較小，一般就近設置棄渣場堆置。此外，根據施工需要，應就近設置中轉料場和表土堆存場臨時堆置開挖利用料和表土剝離料。

該區水土保持措施設計前須對各堆放場進行選址，特別是棄渣場，在滿足堆渣容量的基礎上，選址還須符合相關規程規范規定，不得違反強制性條文規定。一般棄渣場選址應遵循以下原則：不得影響周邊公共設施、工業企業、居民點等安全；涉及河道的，應符合治導規劃及防洪行洪的規定，不得在河道、湖泊管理范圍內設置；禁止在對重要基礎設施、人民群眾生命財產安全及行洪安全有重大影響的區域布設；避免設置在高等級公路兩側可視范圍、自然保護區、一級或二級水源保護區、風景名勝區等敏感區域內；不得在不良地質區域布設，等等。

選址完成后，在渣體穩定性滿足規定要求的基礎上按“先擋(排)后棄”的原則進行水土保持措施設計，主要包括攔擋、截排水、沉沙和植被恢復措施。攔擋工程布設于堆渣坡腳，截排水工程布置于渣場頂部及兩側(如截水溝或排水渠)、馬道內側(如馬道排水溝)及渣場底部(如盲溝)。攔擋和截排水工程設計標準參照《水電建設項目水土保持方案技術規范》《水利水電工程水土保持技術規范》和《水土保持工程設計規范》等要求，并結合渣場堆渣實際確定，設計的擋墻穩定性須滿足要求，設計的截排水工程過流能力須滿足設計洪峰流量要求。當上游溝水流量較大時，需要增加溝水處理措施，如攔擋壩+排導洞。沉沙池布設于截排水溝末端，按《水土保持綜合治理技術規范 小型蓄排引水工程》和《水利水電工程沉沙池設計規范》，并參考《灌溉與排水工程設計規范》等進行設計，可兼作蓄水池。棄渣堆置結束后，進行土地整治和跡地恢復，庫內渣場因蓄水后被淹沒不需要恢復植被。

中轉料場和表土堆存場設計思路同棄渣場，但因其施工后期將被利用，不永久堆置，其防護標準一般低于棄渣場。另外，表土堆存場臨時堆置表土時間較長，堆放期間一般采取撒播草籽臨時綠化措施。

3.5 施工生產生活區

施工生產生活區包括永久場地和臨時場地，其中永久場地一般包括管理用房、業主營地、永久設備庫等，臨時場地包括承包商營地、施工工廠及倉庫、加工系統及施工風、水、電系統等。水土流失環節主要為各場地開挖填筑、碾壓等施工活動，主要呈點狀分散分布在工程區內，水土保持措施制定時，宜按各場地所處地形地貌特點采取有針對性的防護措施。對于填筑邊坡，宜在坡腳設置擋墻進行攔擋；對于上游有一定匯水面積的施工場地，為防止匯水對施工場地的沖刷，在各場地邊坡邊界外側設置截水溝截流、排導，截水溝設計時應扣除已由交通設施區、樞紐區等截排水工程排導分流的部分匯水；在施工場地內布置場內排水溝，以排導場內匯水，防止場地積水；截排水溝出口設置沉沙池。為減少各坡面水土流失，在保證邊坡穩定的基礎上，應盡可能采取生態護坡措施。此外，對于永久場地及承包商營地，結合電站整體景觀規劃，按園林綠化標準進行綠化，一般采用栽植喬灌木結合片植花卉和鋪植草皮的方式。工程結束后，永久場地繼續保留使用，臨時場地拆除臨建設施，按原有土地利用類型進行跡地恢復。

3.6 移民安置區

移民安置區包括生活安置、生產安置和專項設施復建區。該區水土流失環節主要為各分項工程開挖填筑活動，特別是復建道路區，是防治的重點。

抽水蓄能電站生活安置和生產安置一般采用一次性貨幣補償方式，不需要采取相應水土保持措施，但當采用集中安置方式時，則需要根據生活安置和生產安置所處具體位置采取相應水土保持措施，一般包括攔擋、排水和綠化等措施。

對于專項設施復建區，重點對復建道路做好防護措施設計，一般采取排水、邊坡綠化、下邊坡臨時攔擋等措施；對因修建道路新增的棄渣場采取攔擋、排水、綠化等防護措施，措施設計同棄渣場；對因修建道路新增的表土堆存場和施工場地采取臨時攔擋、排水及跡地恢復措施。供水、供電、通信等施工活動擾動較小，一般采取臨時覆蓋及跡地恢復措施即可。

4 結語及建議

(1)鑒于抽水蓄能電站所處地理位置的特殊性及建成后的旅游功能，在進行水土保持措施設計時需要充分考慮景觀綠化要求，提高防治標準。

(2)表土作為珍貴資源必須加強保護，施工前須進行表土剝離，設置專門的表土堆存場進行堆置，堆置過程中做好防護，施工后期作為綠化覆土。

(3)交通設施區和棄渣場是抽水蓄能電站水土流失重點防治區域，特別是棄渣場的選址及防護是重中之重，渣場所選位置要在滿足容量的基礎上，進行充分論證，確保渣體堆置穩定，且不得違背棄渣場選址強制性條款規定和不得違反敏感區域相關法律法規規定，措施設計標準須滿足相關規程規范規定。

[1] 程路，白建華.新時期中國抽水蓄能電站發展定位及前景展望[J].中國電力，2013(11):155-156.

S157.2

C

1000-0941(2018)01-0017-03

王靜(1979—)，女，湖北宜昌市人，高級工程師，碩士，長期從事水土保持方案編制、水土保持規劃、水土保持設計、水土保持監測及驗收評估等工作。

2017-06-10

(責任編輯 孫占鋒)