新疆努爾加水庫(kù)水土保持工程措施探析

孫 震

（新疆昌吉方匯水電設(shè)計(jì)有限公司，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

新疆努爾加水庫(kù)工程為新建工程，位于三屯河流域中低山區(qū)，行政區(qū)劃屬昌吉市，距離昌吉市約40 km，距烏魯木齊市78 km。努爾加水庫(kù)工程為Ⅲ等中型工程，主要建筑有攔河壩、表孔溢洪洞、導(dǎo)流兼泄洪排沙洞、放水洞等，大壩為瀝青心墻壩。該水庫(kù)主要任務(wù)是供水、防洪以及灌溉[1～2]。

2 水土流失類型及防治現(xiàn)狀

2.1 水土流失現(xiàn)狀

根據(jù)實(shí)際調(diào)查，工程建設(shè)所在區(qū)域被劃分為水土流失重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)，工程區(qū)水土流失類型為：輕度水力侵蝕、輕度風(fēng)力侵蝕。

工程區(qū)多年平均降雨量282.6 mm，植被覆蓋度約10%～30%，工程區(qū)水力侵蝕的根本原因是短陣性降雨造成的細(xì)溝狀面蝕、淺溝侵蝕，洪水沖刷造成局部地段河岸坍塌，共同導(dǎo)致河水含沙量急劇增加，泥沙通過(guò)土河道輸送到下游。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，水力侵蝕主要以細(xì)溝狀面蝕及淺溝侵蝕為主，細(xì)溝狀面蝕主要發(fā)生在平坦的階面，淺溝侵蝕主要發(fā)生在山坡、坡度較大的階面及階地之間的連接部，細(xì)溝狀面蝕的溝深10 cm～20 cm，寬度10 cm～20 cm，橫斷面呈“V”形，長(zhǎng)度2 m～5 m。淺溝侵蝕溝深20 cm～80 cm，寬度20 cm～60 cm，斷面呈寬淺槽型，長(zhǎng)度5 m～12 m。初步判斷努爾加水庫(kù)工程區(qū)水力侵蝕強(qiáng)度為輕度。工程區(qū)多年平均風(fēng)速2.1 m/s，極端最大風(fēng)速28 m/s，具備發(fā)生風(fēng)蝕的條件。該區(qū)植被蓋度10%～30%，未擾動(dòng)情況下無(wú)植被區(qū)域地表較穩(wěn)固，不會(huì)發(fā)生大規(guī)模的侵蝕，故本區(qū)屬輕度風(fēng)力侵蝕區(qū)。

2.2 水土流失防治現(xiàn)狀

因工程區(qū)基本為荒漠草場(chǎng)，人類活動(dòng)較少，工程區(qū)現(xiàn)對(duì)永久進(jìn)場(chǎng)道路進(jìn)行硬化處理，對(duì)大壩岸坡采用噴漿防護(hù)，管理區(qū)采用植草磚及混凝土硬化，對(duì)料場(chǎng)及棄渣場(chǎng)等仍需采取水土保持措施進(jìn)行防護(hù)。

3 防治責(zé)任范圍

工程建設(shè)水上流失防治責(zé)任范圍包括項(xiàng)目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)兩部分。工程項(xiàng)目建設(shè)區(qū)總面積499.62 hm2，直接影響區(qū)面積545.31 hm2。本工程建設(shè)水土流失防治責(zé)任范圍總面積為1044.93 hm2，項(xiàng)目分、各工程子區(qū)以及占地面積見(jiàn)表1。

4 水土保持措施設(shè)計(jì)

主體工程設(shè)置了較完善的防護(hù)措施，有一些具有水土保持功能但不納入水土保持方案的措施：大壩—上游不穩(wěn)定巖體開(kāi)挖，大壩下游砼網(wǎng)格護(hù)坡，砼網(wǎng)格填充沙礫石護(hù)坡，泄水建筑物下游設(shè)置消力池段、護(hù)坦段等。主體設(shè)計(jì)中可以納入水土保持方案的工程項(xiàng)目主要是無(wú)用層回填、篩分棄料回填。主體工程這些措施減少了水土流失，另外針對(duì)主體設(shè)計(jì)水土保措施的不足，新增了一些水土保持措施，主要包括：工程措施（土方開(kāi)挖、土方回填、水平階整地、土地平整、礫石壓蓋、削坡開(kāi)級(jí)、工程護(hù)坡），植物措施（栽植喬木、撒播草籽），以及臨時(shí)措施（表土剝離、表土回填、人工拍實(shí)、機(jī)械壓實(shí)、灑水等）[3～4]。

4.1 攔渣工程

1#永久棄渣場(chǎng)布置在壩址上游左岸0.5 km 處Ⅵ級(jí)階地上，屬于坡地型棄渣場(chǎng)，占地面積4.67 hm2。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，1#棄渣結(jié)束，堆放形式為在坡地堆放于上部階地高出2.5 m左右，現(xiàn)狀棄渣高約26.5 m，棄渣坡面約85°，坡度較陡，容易塌落，引發(fā)水土流失；棄渣渣底未設(shè)置攔擋措施，本次在渣底下部布置攔擋措施，因此對(duì)于棄渣形成的邊坡進(jìn)行削坡處理，棄渣下部采用鉛絲籠攔擋。現(xiàn)主體工程已棄渣結(jié)束，1# 棄渣高約26.5 m，棄渣為松填方，本次在坡腳清理50 cm后采用鉛絲籠攔擋棄渣下部，鉛絲籠放兩排，共放置三層，1# 棄渣場(chǎng)棄渣防護(hù)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。單個(gè)鉛絲籠長(zhǎng)×寬×高為1.5 m×1 m×1 m，網(wǎng)目為6 cm×8 cm，鉛絲籠總長(zhǎng)202 m，需鉛絲籠拋石1212 m3。設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖1。

表1 防治責(zé)任范圍表

圖1 1# 棄渣場(chǎng)棄渣防護(hù)設(shè)計(jì)圖

4.2 斜坡防護(hù)工程

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，本工程共啟用兩個(gè)料場(chǎng)，C1 砂礫石料場(chǎng)和C5 砂礫石料場(chǎng)。針對(duì)C1 和C5 砂礫石料場(chǎng)開(kāi)挖形成的邊坡為90°，坡度較陡，容易塌落，引發(fā)水土流失，并對(duì)周邊的居民放牧存在安全隱患，因此對(duì)于開(kāi)挖形成的邊坡進(jìn)行削坡處理，使用0.5 m3挖掘機(jī)將邊坡上部的土方挖取，堆放在坡體下部，使上部邊坡1∶1，下部邊坡比為1∶1.5，減少邊坡坍塌。

4.3 土地整治工程

土地整治設(shè)計(jì)主要是施工前對(duì)基礎(chǔ)開(kāi)挖處原地表表土層的剝離以及施工后針對(duì)施工跡地的土地平整和綠化覆土。對(duì)開(kāi)挖形成的施工跡地進(jìn)行場(chǎng)地平整。施工結(jié)束后，為了使損壞的土地恢復(fù)到可利用或開(kāi)挖前的狀態(tài)，需根據(jù)地塊大小和平整程度進(jìn)行跡地場(chǎng)地平整。土地平整采用推土機(jī)（74 kW）推平，部分需倒運(yùn)的采用裝載機(jī)（3 m3）挖裝自卸車（10 t）運(yùn)輸，土地平整后地面高差小于30 cm。

4.4 植被恢復(fù)工程

努爾加水庫(kù)工程位于三屯河流域中低山區(qū)，山體海拔高度800 cm～1200 m，相對(duì)高度200 cm～300 m，主要表現(xiàn)為沖積扇及傾斜地貌，地表為洪積物；工程區(qū)土壤類型主要為山地灰漠土，屬于輕度風(fēng)力侵蝕、輕度水力侵蝕區(qū)。

根據(jù)昌吉市氣候特點(diǎn)，本區(qū)可選樹(shù)種有長(zhǎng)枝榆、圓冠榆、蘋果、李子樹(shù)和紅葉海棠等，本設(shè)計(jì)選用防護(hù)林樹(shù)種為長(zhǎng)枝榆、大葉榆。管理區(qū)內(nèi)可選擇蘋果、李子樹(shù)、紅葉海棠。草籽選用多年生禾本科植物，如：狗牙根、早熟禾和木地膚等。

對(duì)努爾加水庫(kù)水土保持植物措施布設(shè)所必須的灌溉水源進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，只有在水源有保障的前提下水土保持方案才能得到真正落實(shí)。努爾加水庫(kù)水土保持植保措施，灌溉面積約300 畝，計(jì)劃全部實(shí)行滴灌灌溉。

5 水土保持效益分析

水土保持方案實(shí)施后，能夠控制水土流失、恢復(fù)和改善生態(tài)環(huán)境，具有顯著的生態(tài)效益、社會(huì)效益。本水土保持工程實(shí)施后，擾動(dòng)土地整治率達(dá)到97%，水土流失總治理度達(dá)到94%，水土流失控制比1.0，攔渣率達(dá)到95%，植被恢復(fù)系數(shù)達(dá)到97%，林草植被覆蓋率達(dá)到23%，以上各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到目標(biāo)值。

6 結(jié)語(yǔ)

努爾加水庫(kù)工程區(qū)為輕度水力侵蝕和輕度風(fēng)力侵蝕，為減少施工過(guò)程中水土流失量，主要水土保持措施有攔渣工程、斜坡防護(hù)、土地平整等工程措施以及種樹(shù)植草、綠化灌溉等植物措施。通過(guò)本水土保持方案的實(shí)施，能夠控制施工過(guò)程中產(chǎn)生的水土流失量，同時(shí)對(duì)恢復(fù)和改善生態(tài)環(huán)境具有明顯效果，同時(shí)還能提高一定的社會(huì)效益。