上陽(yáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程水土保持方案探討

童鴻強(qiáng),黃 歡

(1.宜春市水土保持監(jiān)督監(jiān)測(cè)站，江西 宜春 336000；2.袁州區(qū)電力建設(shè)管理站，江西 宜春 336000)

1 項(xiàng)目概況

上陽(yáng)水庫(kù)位于樟樹(shù)市清豐山溪水系薌水支流的上陽(yáng)溪，地處店下鎮(zhèn)謝家村，距樟樹(shù)市區(qū)19 km。水庫(kù)于1971年11月動(dòng)工興建，1972年4月基本建成。壩址以上控制流域面積18.8 km2，水庫(kù)總庫(kù)容2126萬(wàn)m3，工程級(jí)別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積1133.33 hm2，在兼顧流域防洪和養(yǎng)殖等綜合功能的基礎(chǔ)上，主要為滿足下游灌溉供水而修建，屬中型水利樞紐工程[1]。

本次除險(xiǎn)加固主要任務(wù)是消除水庫(kù)各主要建筑的安全隱患，最大發(fā)揮水庫(kù)的效益。對(duì)大壩進(jìn)行防滲處理，進(jìn)行大壩上、下游壩坡整治、護(hù)坡、排水建設(shè)，新建隧洞，涵管加以封堵，對(duì)溢洪道進(jìn)行加固處理，在現(xiàn)有工程規(guī)模前提下，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)正常安全運(yùn)行。主要工程內(nèi)容包括主壩加固、副壩加固、溢洪道加固、封堵主壩壩下涵管，新建隧洞及引水渡槽、副壩壩下涵管破壩重建，以及與之相配套的防汛公路和管理站房建筑。工程占地總面積19.48 hm2，土石方數(shù)量19.90萬(wàn)m3，其中土石方開(kāi)挖總量12.75萬(wàn)m3，土方填筑總量7.15萬(wàn)m3。擬利用開(kāi)挖土料3.99萬(wàn)m3，另需從料場(chǎng)開(kāi)采3.16萬(wàn)m3，棄渣量8.76萬(wàn)m3。

2 工程區(qū)水土流失現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

2.1 工程區(qū)水土流失現(xiàn)狀

項(xiàng)目地處山區(qū)與丘陵的過(guò)渡地帶，屬構(gòu)造侵蝕低山丘陵和剝蝕低丘崗埠地形，南面與東面高山林立，地勢(shì)高差較大，北面及西面基本為丘陵地形，相對(duì)高差較小，區(qū)域穩(wěn)定，無(wú)明顯不良地質(zhì)。庫(kù)區(qū)為低山丘陵區(qū)，土壤類型以紅壤為主，兼有黃壤、棕壤等。項(xiàng)目區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)常綠闊葉林區(qū)，植被覆蓋率約為65%，主要為人工林和次生林，植被類型多為針葉林、闊葉林、竹林和灌草地等。根據(jù)《江西省人民政府關(guān)于劃分水土流失重點(diǎn)防治區(qū)的公告》，本項(xiàng)目地處水土流失重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)及水土流失重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)，執(zhí)行建設(shè)類一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，土壤容許流失量為500 t/(km2·a)。目前，項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕類型以微輕度水力侵蝕為主，平均土壤侵蝕模數(shù)為452 t/(km2·a)，屬微度水土流失區(qū)。

2.2 新增水土流失預(yù)測(cè)分析

本除險(xiǎn)加固工程內(nèi)容可分為施工準(zhǔn)備期、施工期、植被恢復(fù)期和水庫(kù)運(yùn)營(yíng)期四個(gè)階段。本工程新增水土流失主要體現(xiàn)在前三個(gè)階段[2]。

在施工準(zhǔn)備期和施工期，需要鏟除施工場(chǎng)地表層植被，原地貌土地被擾動(dòng)，地表土壤的保護(hù)層被破壞；相關(guān)建筑物基礎(chǔ)的開(kāi)挖回填、表層土暴露堆放以及施工過(guò)程中產(chǎn)生的大量棄土棄渣，是造成水土流失的主要原因。在植被恢復(fù)期，各項(xiàng)工程舉措逐步停工，對(duì)水土擾動(dòng)逐漸減小，各項(xiàng)水保措施發(fā)揮效力，水土流失情況得到緩解和恢復(fù)。

在水庫(kù)營(yíng)運(yùn)期，水土保持工程措施全面建成，水土保持植物措施開(kāi)始發(fā)揮作用，加之后期人工管護(hù)效果，項(xiàng)目區(qū)的水土保持情況將比較樂(lè)觀，一些區(qū)域的水土保持情況將好于工程實(shí)施前，水庫(kù)生態(tài)環(huán)境和土地資源得到保護(hù)。

3 水土流失防治責(zé)任范圍及防治分區(qū)

3.1 水土流失防治責(zé)任范圍

在本項(xiàng)目中，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)包括水庫(kù)主、副壩及其壩下輸水涵管、溢洪道、隧洞、渠道及相配套的護(hù)坡、排水措施、交通橋及交叉口等主體工程區(qū)域，占地總面積為19.48 hm2；直接影響區(qū)包括臨時(shí)房屋、臨時(shí)設(shè)備占地、料場(chǎng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等，占地總面積為3.11 hm2。該工程水土保持防治責(zé)任范圍如表1所示。

表1 上陽(yáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程水土保持防治責(zé)任范圍

3.2 水土流失防治分區(qū)

根據(jù)引起水土流失的主要原因和治理方向不同，將水土流失分為五個(gè)防治分區(qū)，分別為主體工程建設(shè)區(qū)、生產(chǎn)生活區(qū)、交通道路區(qū)、取土場(chǎng)區(qū)和棄渣場(chǎng)區(qū)[3]。其中，主體工程建設(shè)區(qū)、生產(chǎn)生活區(qū)、交通道路區(qū)分設(shè)二級(jí)分區(qū)。該工程水土流失防治分區(qū)如表2所示。

4 水土流失防治體系及分區(qū)水保措施設(shè)計(jì)

4.1 水土流失防治體系

根據(jù)本水庫(kù)除險(xiǎn)加固項(xiàng)目施工過(guò)程中各分項(xiàng)工程的水土流失特點(diǎn)、程度和治理目標(biāo)，在主體工程中，設(shè)計(jì)了部分兼有水土保持功能的防護(hù)措施，在其基礎(chǔ)上，根據(jù)上陽(yáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的主要內(nèi)容和擬定的水土流失防治分區(qū)，認(rèn)定該工程的治理重點(diǎn)應(yīng)為主體工程建設(shè)區(qū)、取土場(chǎng)區(qū)和棄渣場(chǎng)區(qū)，并因地制宜地提出各分區(qū)的新增水土保持措施，最終形成理念先進(jìn)、設(shè)計(jì)先行、結(jié)合整治措施的水土流失防治體系[4]。

表2 上陽(yáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程水土流失防治分區(qū)

4.2 分區(qū)水保措施設(shè)計(jì)

4.2.1 主體工程建設(shè)區(qū)

主體工程建設(shè)區(qū)共列兩個(gè)二級(jí)分區(qū)。

(1)攔水工程分區(qū)。主體工程設(shè)計(jì)中為防止雨水沖刷壩面，布設(shè)了相應(yīng)的岸坡及壩面排水措施，已采用草皮護(hù)坡綠化大壩下游壩面，目前已基本滿足主體工程水土流失防治要求。大壩加固產(chǎn)生的棄渣應(yīng)集中堆放，盡可能隨挖隨運(yùn)，回填用土采用裝土編織袋修筑臨時(shí)擋墻，避免棄渣四處散落，并進(jìn)行臨時(shí)覆蓋，防止雨水沖刷。

(2)輸泄水工程分區(qū)。施工結(jié)束后對(duì)涵管、隧洞出口進(jìn)行植被恢復(fù)，撒播草籽，不需另外覆土。產(chǎn)生的棄渣處理措施同上。

4.2.2 施工生產(chǎn)生活區(qū)

施工生產(chǎn)生活區(qū)共列兩個(gè)二級(jí)分區(qū)。

(1)管理站房分區(qū)。為防止降雨及其徑流的沖刷，在管理站房周?chē)鲋潘疁希潘疁喜捎镁匦螖嗝妫瑵{砌石結(jié)構(gòu)，底寬0.5 m、深0.5 m、厚0.3 m，工程施工完工后，對(duì)生活區(qū)進(jìn)行土地整治，拆除硬化地面，清運(yùn)雜物。對(duì)管理站房種草植樹(shù)進(jìn)行綠化，采取喬木、小喬木和灌木結(jié)合搭配，地面鋪植四季草皮。

(2)臨時(shí)施工場(chǎng)地分區(qū)。臨時(shí)施工場(chǎng)地周邊局部設(shè)臨時(shí)排水溝，排水溝采用梯形斷面，土質(zhì)結(jié)構(gòu)，底寬0.3 m、深0.3 m、內(nèi)坡比1∶1。施工結(jié)束后及時(shí)拆除施工臨時(shí)設(shè)施，清理雜物，對(duì)硬化地面進(jìn)行拆除，并整體開(kāi)展土地整治利用，進(jìn)行植被恢復(fù)，撒播草籽。

4.2.3 交通道路區(qū)

交通道路區(qū)共列兩個(gè)二級(jí)分區(qū)。

(1)防汛公路分區(qū)。在防汛公路兩側(cè)局部修建淺碟式排水溝。根據(jù)實(shí)際情況，考慮地下水位，采用不同深度的盲溝，盲溝充填卵石或碎石，上面填上10 cm厚混合礫料，礫料表面做成糙面，以防止種植土被雨水沖刷，并在道路兩側(cè)各1 m范圍內(nèi)撒草籽進(jìn)行綠化。

(2)施工臨時(shí)道路分區(qū)。臨時(shí)施工道路主要為所選線路至取土場(chǎng)的道路。根據(jù)地形情況，在修筑的施工道路兩側(cè)，局部位置布設(shè)臨時(shí)土質(zhì)排水溝。排水溝采用梯形斷面，底寬0.3 m、深0.3 m、內(nèi)坡比1∶1。施工結(jié)束后對(duì)臨時(shí)施工道路區(qū)進(jìn)行土地整治，并播撒草籽進(jìn)行恢復(fù)綠化。

4.2.4 取土場(chǎng)區(qū)

該工程料場(chǎng)共兩處，分別位于主壩的右壩肩山頭和副壩的左壩肩山頭，現(xiàn)狀為林地，土料場(chǎng)儲(chǔ)量為4～5萬(wàn)m3，本工程計(jì)劃取土3.16萬(wàn)m3。土料場(chǎng)開(kāi)采前按照0.30 m的厚度進(jìn)行表土剝離，剝離的表土，集中臨時(shí)堆放，以備復(fù)墾之用。在堆土坡腳處用裝土編織袋擋土墻進(jìn)行攔擋防護(hù)，并用塑料布在雨季做好防護(hù)苫蓋。在表土堆放地四周設(shè)置臨時(shí)排水溝，排水溝末端設(shè)臨時(shí)沉沙池，以防止降雨徑流對(duì)取土場(chǎng)的影響。施工結(jié)束后對(duì)取土場(chǎng)開(kāi)挖坡面進(jìn)行邊坡修整后，采用噴播草籽護(hù)坡，對(duì)開(kāi)挖形成的平面表面進(jìn)行整治綠化，并采用喬灌草結(jié)合恢復(fù)植被。

4.2.5 棄渣場(chǎng)區(qū)

棄渣場(chǎng)為填塘處理，不需要進(jìn)行表土剝離。在棄渣過(guò)程中，為防止雨水沖刷產(chǎn)生水土流失，場(chǎng)區(qū)周邊設(shè)臨時(shí)排水溝及沉沙池。施工結(jié)束后，采用噴播草籽護(hù)坡進(jìn)行整治綠化，并采用喬灌草結(jié)合恢復(fù)植被。

5 水土保持損益分析

5.1 水土流失影響指數(shù)(SWII)計(jì)算

水土流失影響指數(shù)可以定量分析開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目在水土保持上正反兩方面的作用，在項(xiàng)目前期工作編制過(guò)程中，對(duì)其初擬的水保方案進(jìn)行評(píng)估，判斷其是否可行[5]。采取的公式如式(1)：

(1)

其中，水土流失影響指數(shù)關(guān)鍵因子見(jiàn)表3；各因子值標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4；SWII加權(quán)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表3 水土流失影響指數(shù)關(guān)鍵因子

表4 各因子值標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算

表5 SWII加權(quán)計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，本工程水土流失影響指數(shù)為0.1937。

5.2 對(duì)土地、水資源及生態(tài)環(huán)境的影響分析

本項(xiàng)目占用旱地2.47 hm2，菜地0.25 hm2，占用了少許土地資源，但不會(huì)對(duì)周邊生態(tài)造成大的影響。本項(xiàng)目施工期間使用少許水資源，建成后運(yùn)行期間耗水量很小，對(duì)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活、生態(tài)用水基本沒(méi)有影響。項(xiàng)目區(qū)屬于典型的低山丘陵地貌，林草植被覆蓋率高，工程建設(shè)占用少量的林草地，施工結(jié)束時(shí)將對(duì)大壩下游邊坡進(jìn)行綠化，同時(shí)對(duì)施工期擾動(dòng)的施工生產(chǎn)生活區(qū)、施工道路、取土場(chǎng)、棄渣場(chǎng)等采取植物措施恢復(fù)植被，建成后項(xiàng)目區(qū)林草覆蓋率將達(dá)到53.90%，因此對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)影響較小。

6 結(jié) 論

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，水利工程項(xiàng)目的平均值為0.2668，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，本工程SWII=0.1937，且本工程各水土流失影響因子原始值均低于水利工程項(xiàng)目的平均值，因此本水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的水土流失影響低于同類項(xiàng)目平均水平。說(shuō)明通過(guò)采取上述水土保持方案，能夠把該水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的不利影響降到最低，滿足資源、環(huán)境和生態(tài)方面的各項(xiàng)要求，本項(xiàng)目從水土保持角度考慮是可行的。