長距離輸配水工程水土保持措施體系研究
——以陜西省引漢濟(jì)渭二期工程為例

李宏偉，劉 剛，宋曉峰，馬清瑞，閆法奇

(陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710010；2.西安市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，陜西 西安 710082)

長距離輸配水工程是生產(chǎn)建設(shè)項目線性工程的較為典型類型，其永久占地相對較少，臨時占地比例高，線路較長，一般要跨越多個水土流失類型區(qū)，水土流失類型多樣化。工程建設(shè)過程中對水土流失的影響集中在建設(shè)期，主要是隧洞進(jìn)出口開挖、輸水渠道開挖、施工道路及施工生產(chǎn)生活設(shè)施布置、圍堰挖填及拆除、棄渣堆放等施工活動對原地表的占壓和破壞，重塑小地貌，改變原地表產(chǎn)匯流條件，增加水力侵蝕程度，使工程區(qū)水土流失量增加。

本文以陜西省引漢濟(jì)渭二期工程為例，對長距離輸配水工程水土流失特點及防治措施進(jìn)行分析總結(jié)，以期為編制類似工程水土保持方案、合理布設(shè)水土保持措施提供參考。

1 項目概況

1.1 項目概況

陜西省引漢濟(jì)渭工程是從陜南漢江流域調(diào)水至關(guān)中渭河流域的陜西省內(nèi)大型調(diào)水工程，是“十三五”期間我國實施建設(shè)的172項重大水利工程之一，其主要任務(wù)是向關(guān)中渭河沿岸的重要城市、縣城、工業(yè)園區(qū)供水，逐步退還擠占的農(nóng)業(yè)與生態(tài)用水，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善。該工程由調(diào)水工程、輸配水工程兩大部分組成，引漢濟(jì)渭輸配水工程是連接水源與用水戶的橋梁和紐帶，是引漢濟(jì)渭工程發(fā)揮效益的必要條件，引漢濟(jì)渭二期工程為引漢濟(jì)渭輸配水工程中的骨干線路。

引漢濟(jì)渭二期工程位于陜西省關(guān)中地區(qū)，屬大(1)型Ⅰ等工程。建設(shè)內(nèi)容主要包括黃池溝配水樞紐、輸水南干線工程、輸水北干線工程，總長191.97km。南干線工程從黃池溝配水樞紐起，沿秦嶺北麓自西向東，至灞河結(jié)束，承擔(dān)西安城市和鄠邑、灃西新城、灃東新城、長安區(qū)等的輸水任務(wù)。北干線工程從黃池溝配水樞紐起，承擔(dān)渭河以南周至以及渭河以北咸陽市和興平市、秦漢新城、空港新城、涇河新城等的輸水任務(wù)。

1.2 水土流失狀況

項目所在區(qū)域水土流失類型以地表徑流沖刷土壤引起的水力侵蝕為主，土壤侵蝕強(qiáng)度等級為微度，項目區(qū)容許土壤流失量為1000t/(km2·a)。項目區(qū)自然因素造成的水土流失較輕，目前水土流失主要為人類活動造成的新增水土流失。根據(jù)《全國水土保持規(guī)劃(2015—2030年)》，項目所涉及的區(qū)域不屬于國家級水土流失重點預(yù)防區(qū)和重點治理區(qū)；根據(jù)《陜西省水土保持規(guī)劃(2016—2030年)》，項目區(qū)屬于省級水土流失重點治理區(qū)(秦嶺北麓低山、臺塬重點治理區(qū))和重點預(yù)防區(qū)(關(guān)中階地、臺塬基本農(nóng)田重點預(yù)防區(qū))。

2 水土流失特點

2.1 項目為線性工程，穿跨越工程較多

本工程沿線穿越灞河、渭河、涇河等多條河流，穿跨越工程主要包括隧洞、箱涵、倒虹、管橋、渡槽等，其中隧道6座，箱涵4處，倒虹、渡槽及管橋7處，穿跨越工程較多。主體工程設(shè)計了導(dǎo)流圍堰等措施，水土保持針對實際情況布設(shè)表土防護(hù)措施，土地平整以及河床平整措施，并增加了綠化美化措施以及植被恢復(fù)措施，對于施工過程中增加了臨時攔擋及苫蓋措施。

2.2 項目涉及地形復(fù)雜，施工臨時設(shè)施設(shè)置困難，施工難度大

南干線地形在整體上呈西高東低，南高北低的特征，沿線主要經(jīng)過渭河沖積洪積平原亞區(qū)(秦嶺北坡山前洪積平原)、渭河北側(cè)黃土臺塬亞區(qū)兩個地貌類型；北干線沿線主要經(jīng)過渭河沖積洪積平原亞區(qū)、秦嶺北麓臺塬亞區(qū)兩個地貌類型。本工程施工線路較長，施工臨建設(shè)施、輔助企業(yè)和堆料場地根據(jù)主要建筑物位置和施工需要布置。在隧洞作業(yè)面、大型倒虹、管橋等工程處設(shè)置施工區(qū)，管道沿線每10km左右設(shè)一個施工點，每個施工區(qū)根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的施工輔助企業(yè)、倉庫等，共計布置53個施工工區(qū)，且施工臨時設(shè)施的布置需避開環(huán)境敏感點，選址較為困難，施工難度大。水土保持針對實際情況布設(shè)臨時排水溝，對施工跡地臨時占地恢復(fù)原使用功能。

2.3 項目對地表擾動面積大，永久占地面積比例較小

對工程征占地面積進(jìn)行分析，永久占地面積占6.36%，臨時占地面積占93.64%。項目區(qū)位于關(guān)中盆地區(qū)，本工程采用以輸水隧洞為主的方式進(jìn)行布設(shè)，施工采用施工支洞方式分段完成，從而縮短了工期，并較大地減少了工程建設(shè)對地面的擾動；工程結(jié)合實際情況采用倒虹和箱涵形式進(jìn)行輸水，有利于工程后期的地表恢復(fù)。工程布局緊湊，最大可能的減少了永久占地面積。水土保持針對實際情況對臨時占地恢復(fù)原使用功能。

2.4 工程涉及環(huán)境敏感區(qū)數(shù)量多，且位于省級水土流失重點預(yù)防區(qū)和重點治理區(qū)

本工程涉及的環(huán)境敏感區(qū)主要包括1個省級自然保護(hù)區(qū)、1個省級風(fēng)景名勝區(qū)、3個飲用水水源保護(hù)區(qū)、1個國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、1個國家級森林公園、1個省級森林公園、2個國家級濕地公園和7個省級重要保護(hù)濕地。根據(jù)本工程環(huán)評報告書，工程的實施對上述自然保護(hù)區(qū)的不利環(huán)境影響可通過采取環(huán)境保護(hù)和管理措施得以減緩與控制。本工程位于陜西省省級水土流失重點預(yù)防區(qū)和重點治理區(qū)，水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行建設(shè)類項目一級標(biāo)準(zhǔn)，水土保持要求提高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化施工工藝，盡可能減少地表擾動及植被破壞，應(yīng)及時對項目區(qū)進(jìn)行植被恢復(fù)，并提高林草覆蓋率值，同時在植被建設(shè)時提高標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 棄土棄渣分散，棄渣運輸距離較遠(yuǎn)，極易造成水土流失

工程棄渣主要來源于輸水隧洞的開挖，本工程共設(shè)置棄渣場24個，南干線8處，北干線4處，棄渣場設(shè)置較為分散，且為了避開環(huán)境敏感區(qū)，個別棄渣場棄渣運輸距離較遠(yuǎn)，棄渣量大，若不及時采取有效的防護(hù)措施，土石方受重力、水力、風(fēng)力作用極易造成水土流失。水土保持針對實際情況采用擋渣墻、截(排)水溝、植被恢復(fù)等措施。

3 水土保持措施

3.1 水土流失防治分區(qū)布局

水土保持措施總體布局是在對主體工程已采取的具有水土保持功能的防護(hù)措施基礎(chǔ)上，根據(jù)水土流失防治分區(qū)進(jìn)行布置的。結(jié)合長距離輸配水工程建設(shè)特點以及對水土流失影響、區(qū)域自然條件、項目的功能分區(qū)、項目的建設(shè)時序、總體布局和可能造成的水土流失特點，以防治工程建設(shè)中水土流失和恢復(fù)區(qū)域環(huán)境為目的，提出新增水土保持措施，使之形成一個以工程措施為先導(dǎo)、土地整治與植物措施相結(jié)合，臨時防護(hù)措施相配套的水土流失綜合防治體系。既能有效地控制項目建設(shè)期的水土流失，保護(hù)項目區(qū)生態(tài)環(huán)境，又能保證工程建設(shè)和運行安全。本項目水土流失防治區(qū)共分成8個區(qū)，即配水樞紐工程防治區(qū)、輸水管線工程防治區(qū)、輸水穿跨越工程防治區(qū)、工程永久辦公生活防治區(qū)、施工生產(chǎn)生活防治區(qū)、道路工程防治區(qū)、棄渣場防治區(qū)、移民安置與專項設(shè)施改建防治區(qū)。

3.2 水土流失防治措施布局

項目水土流失防治措施體系框圖如圖1所示。

圖1 引漢濟(jì)渭二期工程水土保持措施體系框圖

3.3 水土保持措施設(shè)計

3.3.1 攔擋工程

因棄渣場所處地勢存在一定的坡度，棄渣容易順坡而下，直接損害邊坡的植被、農(nóng)田、道路等，在棄渣前設(shè)置攔渣措施，以減免水土流失。棄渣場堆置棄渣前對表層土進(jìn)行剝離，恢復(fù)植被前將先期剝離的表土回覆于棄渣場頂部，再進(jìn)行恢復(fù)植被。棄渣場攔擋措施等級取決于棄渣場級別，設(shè)計攔擋措施前需根據(jù)棄渣場地質(zhì)條件、擬堆渣高度及對下游影響程度確定棄渣場等級。棄渣堆放量按照松方系數(shù)換算后進(jìn)行設(shè)計并估算工程量。永久性攔擋建議采用漿砌石擋渣墻，臨時性攔擋建議采用鋼筋石籠擋墻。

3.3.2 截、排水工程

需采用水文計算方法確定修建的截、排水溝尺寸，洪峰流量計算依據(jù)《地方實用水文手冊》，采用“QP=KPFn的經(jīng)驗公式法”進(jìn)行，截、排水溝按照SL575—2012《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》中的尺寸計算公式進(jìn)行校核。截、排水主要為邊坡截水和自身排水等，截、排水工程主要包括配水樞紐環(huán)池道路排水、隧洞洞臉永久截水溝、截水溝順接排水、工程管理站永久排水溝、棄渣場永久排水溝、道路工程永久排水溝、施工生產(chǎn)生活區(qū)臨時排水溝、道路工程防治區(qū)臨時排水溝等，形成了較為完善的排水系統(tǒng)。永久排水系統(tǒng)采用梯形結(jié)構(gòu)、M7.5漿砌石砌筑、邊坡比1∶0.5，臨時排水溝采用土質(zhì)梯形斷面、邊坡比1∶0.5。

3.3.3 土地整治、植被恢復(fù)工程

本工程臨時占地面積比例較大，施工結(jié)束后需對臨時用地按照原有土地利用類型進(jìn)行植被恢復(fù)，對臨時占地區(qū)域進(jìn)行土地整治，為植被恢復(fù)及復(fù)耕創(chuàng)造條件，植被恢復(fù)時利用施工前按需剝離的表土在施工擾動區(qū)域覆土，有利于植被的生長發(fā)育，原有土地類型為林地、草地的恢復(fù)為林草植被，原有土地類型為耕地的恢復(fù)為耕地。植被恢復(fù)時應(yīng)遵循適地適種、植被自然分布規(guī)律、優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土物種、種源豐富易成活的原則，對臨時占用的的棄渣場和臨時場地植被恢復(fù)與建設(shè)工程級別宜取3級；對于工程永久占地區(qū)的棄渣場和永久場地執(zhí)行主體工程區(qū)相應(yīng)級別；對于工程永久辦公和生活區(qū)，植被恢復(fù)與建設(shè)工程級別可提高1級。

3.3.4 穿跨越工程

穿跨越施工過程中可能發(fā)生水土流失的環(huán)節(jié)和部位主要體現(xiàn)在施工期穿越河流對河床的開挖、河床的平整、隧洞洞口的臨時防護(hù)及穿越區(qū)域的恢復(fù)等。倒虹工程施工結(jié)束后，需對原河床開挖作業(yè)面進(jìn)行平整，盡量恢復(fù)河流原貌；針對輸水管線經(jīng)過的等級公路以及渠道工程頂管穿越，水土保持設(shè)計深層土和表層土分區(qū)堆置，在兩側(cè)操作場地周邊修建臨時排水溝，并在兩側(cè)各修建一處沉砂池；對于管線穿越的有常流水小河溝及溝道時，采用小圍堰進(jìn)行導(dǎo)流施工，并將管溝開挖的土方臨時堆放在管溝一側(cè)，并采用密目網(wǎng)苫蓋，施工完成后進(jìn)行土方回填處理，并對周邊擾動的河床進(jìn)行平整；對于管橋基礎(chǔ)進(jìn)行臨時防護(hù)，對于河灘地范圍的管橋基礎(chǔ)開挖的土方分區(qū)堆置，在外側(cè)采用草袋裝土圍擋，堆土頂部采用密目網(wǎng)苫蓋。施工結(jié)束后進(jìn)行場地及河道平整，并對河灘地撒播紫花苜蓿草種進(jìn)行恢復(fù)植被；針對隧洞口的永久占地區(qū)進(jìn)行平整后綠化美化，空地范圍種草，周邊種植喬木；采取草袋攔擋、密目網(wǎng)苫蓋、臨時沉沙池等措施防治施工期的水土流失。

4 結(jié)語

水土保持方案的編制是有效貫徹水土保持法、控制人為水土流失的重要手段，通過對引漢濟(jì)渭二期工程水土保持方案案例分析，總結(jié)出此類項目的水土流失特點，有針對性的提出防治措施體系，項目建設(shè)造成的水土流失將得到有效的控制和改善，水土保持效益、社會效益、生態(tài)效益顯著。

長距離輸配水工程永久占地相對較少，臨時占地面積較大，線路較長，一般要跨越多個水土流失類型區(qū)，水土流失類型多樣化，棄土棄渣分散，易造成嚴(yán)重的水土流失。要求建設(shè)項目從工程占地、土石方開挖及綜合利用、施工工藝等源頭上控制水土流失，并對后續(xù)的水土保持措施優(yōu)化設(shè)計提出要求，注重棄渣場及穿跨越工程的防護(hù)，積極發(fā)揮臨時排水、沉沙池、攔擋、苫蓋等水土保持臨時措施的作用，在日常管理中做好影像資料及臨時措施臺賬管理，加強(qiáng)水土保持監(jiān)測、監(jiān)理，切實有效地遏制此類建設(shè)項目造成的水土流失，保障水土資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)維護(hù)。將項目建設(shè)為生態(tài)示范性工程，并做到以新帶老，整體提升項目區(qū)水土保持狀況。