水利工程建設中的水土保持設計探索

林曉純，鄧 飛

（廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司,廣東 廣州 510000）

1 基本情況

1.1 項目區社會與自然環境概況

樂昌峽水利樞紐工程位于廣東省韶關市樂昌市境內、北江支流武江樂昌峽河段內,壩址地處原京廣線塘角火車站附近,下距樂昌市約14 km、韶關市約81.4 km,壩址以上集雨面積4988 km2。

本工程是以防洪為主,結合發電,兼顧航運和灌溉的綜合樞紐工程,為Ⅱ等大型工程,采用砼重力壩與引水式地下廠房的布置方案,主要建筑物包括攔河壩、引水系統、廠房系統、上游過木碼頭及對外永久道路等。

1.2 工程概況

項目區地處粵北山區,武江流域處于五嶺以南,屬亞熱帶季風氣候區。樂昌峽武江河段屬峽谷型,兩岸山體雄厚,山坡坡度較陡。壩址處多年平均流量為138.28 m3/s,多年平均降雨量1488 mm,土壤類型主要有紅壤、黃壤等,區內典型地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林,項目區植被覆蓋率為80%。

項目區地貌以中低山丘陵夾峽谷為主,水土流失主要為水力侵蝕,侵蝕類型以面蝕為主,在部分丘陵上兼有溝蝕；項目區屬于廣東省人民政府水土流失重點預防保護區,項目建設區植被覆蓋率高,屬南方紅壤丘陵區,土壤侵蝕模數背景值在區域水土流失容許值（500 t/（km2·a））以內,整個區域水土流失程度屬輕微。

2 水土流失防治責任范圍

根據樂昌峽水利樞紐工程的布置和施工特點,經現場勘察、調查后確定該項目水土流失防治責任范圍面積為1933.56 hm2,包括項目建設區和直接影響區,其中項目建設區面積為1894.07 hm2,直接影響區面積為39.49 hm2。防治責任范圍面積見表1。

表1 水土流失防治責任范圍面積統計表 單位：hm2

續表1

3 水土保持方案設計

3.1 棄渣場地水土保持的措施分析

棄渣主要來源于樞紐工程開挖土石方,棄渣場總占地面積為16.9 hm2,堆填棄渣約216.6 萬m3。樞紐工程區共設置3 個渣場：一處位于大長灘、占地面積3.85 hm2,一處位于滑石排坑、占地面積10.55 hm2,另一處位于殺雞坑管理用地范圍內、渣場占地面積2.5 hm2。滑石排坑和殺雞坑、大長灘三處既是本工程的棄渣場,又是本工程的主要施工營造布置場地。

（1）滑石排坑

滑石排坑是樂昌峽水利樞紐工程的主要堆渣場地之一,位于樞紐右岸下游約1 km處,總占地面積10.55 hm2,棄渣堆填量約160.97 萬m3,全部為林地。

為滿足棄渣量要求和施工營造布置及場內交通要求,滑石排棄渣采用往下游方向設分級平臺放坡,平臺高程分別為145.0 m、140.0 m、125.0 m,每級平臺間按1∶2 放坡,最下一級放坡坡腳為對外交通右岸道路,渣場截排水工程已在導流隧洞應急專項中設計；由于滑石排坑渣場及其右側的條形山是施工期的主要營造布置場地,后期作為大源鎮的移民安置區。

1）攔擋措施

滑石排坑渣場在坑口處棄渣回填至125 m,對外交通右岸道路在其下游側通過、經過坑口段路面高程在108 m左右,坑出口地面高程在105 m左右,路基利用棄渣進行回填,并在原滑石排坑武江出水口處設置排水棱體。右岸道路路基起到了攔渣壩的作用,根據主體工程布置,在道路與渣場間需布設10 m高的擋墻即可攔擋棄渣,以防止棄渣流失對道路造成影響。考慮到棄渣成分為石方及土方,本方案選定下部擋土墻+上部放坡、坡比1∶2干砌石護坡的綜合攔擋型式。

擋墻計算采用北京理正擋土墻設計軟件,經分析計算后,選定擋墻斷面見圖1,設置擋墻長79.43 m。

圖1 滑石排坑渣場下游攔渣墻斷面圖 (單位：mm)

2）臨時措施

因棄渣堆填為分期進行,為排導渣場內部雨水,在渣場堆填區內設臨時土質排水溝,排水溝斷面見圖2,共設置排水溝1624 m,土方開挖609 m3,M10砂漿抹面2547 m2,開挖土方直接堆填在渣場范圍內。

圖2 渣場臨時排水溝大樣圖 (單位：mm)

（2）大長灘

渣場占地面積3.85 hm2,原土地類型為耕地、林地及建設用地,均處于淹沒范圍內,場地原地面高程為115 m～145 m,最高填筑高度約25 m,棄渣堆填量約35.12 萬m3。

1）攔擋措施

堆渣前,在沿河岸鐵路路基靠山坡側設漿砌石擋墻,對棄渣進行攔擋,根據施工工區布置需要,擋墻高10.0 m,墻后渣面邊坡為1∶2、采用干砌石護坡,經計算（計算方法同滑石排坑渣場擋渣墻）采用的擋渣墻斷面見圖3,墻頂采用M10 水泥砂漿抹面、厚2 cm,擋墻總長417 m,擋墻砌筑石料利用開挖料,要求地基承載力特征值不小于180 kPa。

圖3 大長灘渣場攔渣墻斷面圖 (單位：mm)

2） 截水工程

由于項目區降雨量較大且渣場山坡較陡,考慮到渣場堆渣后在渣面布置施工生產生活區,且施工期長達4 年,故在堆渣前,沿渣場最終填筑高程等高線布置漿砌石截水溝,截水溝接入現有沖溝內。

根據水利部已批復的廣東省樂昌峽水利樞紐工程水土保持方案報告書,排水標準按10 年一遇24 小時最大暴雨設計。

根據設計洪峰流量,周邊截水溝選用梯形斷面,采用水力最優斷面設計,并使水流流速滿足不淤、不沖要求,經計算,其設計斷面為底寬0.5 m、深0.6 m、邊坡1∶0.5,采用漿砌石襯砌,水溝頂及溝底采用M10水泥砂漿抹面、厚2 cm。根據地形及工區布置,共設置截水溝長420 m。

（3）殺雞坑

渣場總占地面積2.5 hm2,場地原地面高程為130 m～170 m,棄渣堆填量約20.52 萬m3,原土地類型為林地。

1）攔擋措施

渣場設置在殺雞坑內,堆渣前,在渣場下游側設置擋渣墻,對棄渣進行攔擋,結合堆渣量及施工工區布置需要,擋墻最大墻高11.0 m,墻后渣面邊坡為1∶2、采用干砌石護坡,經計算（計算方法同滑石排坑渣場擋渣墻）采用的擋渣墻斷面見圖4,墻頂采用M10 水泥砂漿抹面、厚2 cm,設置擋墻長25.4 m。

圖4 殺雞坑渣場攔渣墻斷面 (單位：mm)

因擋墻基礎處于溝道范圍內,而溝道兩側邊坡較陡,在擋墻砌筑過程中,為防止擋墻基礎開挖料散溢流失,在設計擋墻線外設置編織土袋圍堰臨時攔擋,土袋土料為擋墻基礎開挖料,采用矩形斷面,高0.8 m、寬0.8 m,圍堰長20 m,漿砌石擋渣墻砌筑完成后拆除圍堰,將土袋土料堆放在渣場范圍內。

2）截排水工程

考慮到渣場堆渣后在渣面布置施工生產生活區,主體工程布設排水設施,因此本方案主要考慮渣場周邊的截水及場地臨時排水。排水標準按10 年一遇24 小時最大暴雨設計。

4 結語

綜上所述,有關水利工程的建設所涉及到的實際范圍是非常廣泛的,需要動土的位置也是比較多的,所以對于所在地的水土保持工作也是會產生一定的影響的。為了有效防治水土流失,要合理的建設水利工程,并綜合區域環境中和建設特點,建立更多的有針對性的水土保持的工作。