磨石沖渣場選址分析及水土保持設計

陳思詩 吳學義

摘要：介紹了磨石沖渣場的基本情況，提出了渣場布設原則，針對水庫項目在開發建設中產生的棄渣情況， 從水保角度分析棄渣場選址的合理性， 并根據當地的地形、水文及氣候特征， 采取了經濟技術合理可行的水保設計方案。

關鍵詞：棄渣場 選址分析 水土保持設計

1、磨石沖渣場概況

磨石沖渣場為興仁市陳家田水庫棄渣場，渣場位于水庫左岸磨石沖鄰谷上游右支溝內，距離壩址直線距離約1.3km。槽谷擋渣壩以上集雨面積0.15km2，該渣場槽谷全長約720m，擋渣壩以下河床綜合比降為9.7%。棄渣總量14.41萬m3，棄渣堆放后，在渣場上游形成29米的陡坡。磨石沖村寨位于渣場下游，渣場堆渣坡腳底邊距離村寨約400m，存在一定的安全風險。水土保持工程設計中渣場的安全穩定要求應高于經濟技術指標，提高工程措施的設計標準以最大限度的保障下游人民群眾生命財產安全。

2、棄渣場選址要求

主要應遵循以下原則：

①科學布局、少占耕地、就近堆放節省投資。盡量靠近主體工程布置，減少運距，近堆放和集中堆放相結合;盡可能減少占地，保護耕地，盡量占用荒溝、荒灘、裸地、空閑地。

②充分調研、科學比選，確保工程本身穩定安全。盡量選擇工程地質和水文地質相對簡單，避開潛在危害大的泥石流、滑坡等不良地質地段布置棄渣場，確保整體結構的安全穩定。

③全面論證、統籌兼顧，保證人民群眾生命財產安全及防洪安全。根據《水土保持工程設計規范》（GB51018-2014）中12.2.2條棄渣場選址的約束性規定，嚴禁在對重要基礎設施、人民群眾財產安全和行洪安全有重大影響的區域布設棄渣場。

④超前籌劃， 保護環境，兼顧運行。注重生態環境的保護， 堅持水土保持與環境綠化美化相結合、治理和開發相結合的原則，在渣場設計時必須考慮后期的植被恢復、復墾造田等可行方案，并預留土源進行覆蓋。

3、磨石沖渣場選址分析

根據棄渣場的選址原則，最終選擇在磨石沖村寨上游沖溝布置棄渣場。棄渣場為一槽谷地形，槽谷方向為SE轉向，高程為1530m～1600m，槽谷底部地形坡度為4°～10°，尾部地形變陡，坡度為20°～40°，兩岸地形坡度30°～50°;場區谷底大部分為耕地，上部靠山脊一帶為林地;覆蓋層厚0～5m，地層巖性為三疊系下統飛仙關組第一段第一層（T1f1）泥質粉砂巖、泥巖;經地表調查，場區無大型構造通過，巖層呈單斜產出，產狀230～240°∠5～10°，區內巖體巖溶不發育，地下水以基巖裂隙水為主，埋藏較深;場區巖體強風化深度5～10m，區內未見崩塌、滑坡等不良物理地質現象，從地質角度選址是安全穩定的。

但根據現場踏勘及航拍地形圖可知，渣場位于磨石沖村寨上游，存在一定的安全隱患。根據地質專業對渣場選址的分析“該渣場槽谷全長約720m，為磨石沖溪溝右岸支溝，槽谷擋渣壩以上集雨面積0.15km2，擋渣壩以下河床綜合比降為9.7%，棄渣場溝底、坡面及周邊設有排水設施，因此，棄渣場發生泥石流的可能性小。

同時，根據水土保持設計相關規定并參考《有色金屬礦山排土場設計規范》（GBGB50421-2007）中關于排土場安全防護距離的規定，棄渣場與重要基礎設施之間應留有安全防護距離“距離下游水利水電樞紐生活管理區、居住區、城鎮、工礦企業等重要設施安全防護距離需大于2倍堆渣高度”，磨石沖渣場堆渣坡腳底部邊線距離村寨約400m，大于渣場安全防護距離（最小安全防護間距2H=68m），滿足安全防護距離的規定。

綜上，磨石沖渣場選址雖然存在一定的安全影響，通過實施完善的渣場攔擋措施、斜坡防護措施和截排水措施，該選址可滿足相關技術規范對棄渣場的選擇要求。

4、水土保持措施設計

（一）基本情況

本工程的渣場類型為溝道型，堆渣位置為溝道上部，占地面積約為2.20hm2，本渣場庫容19.09萬m3，設計松散堆渣量14.41萬m3（松散方），最大堆渣高度29m。用地主要為坡耕地、有林地，無基巖出露，上游集雨面積0.150km2，堆渣線以上坡面分布多為坡耕地、有林地，經查，徑流系數取為0.70。棄渣場為一槽谷地形，槽谷方向為SE轉向，高程為1530m～1600m，槽谷底部地形坡度為4°～10°，尾部地形變陡，坡度為20°～40°，兩岸地形坡度30°～50°;場區谷底大部分為耕地，上部靠山脊一帶為林地;覆蓋層厚0～5m，地層巖性為三疊系下統飛仙關組第一段第一層（T1f1）泥質粉砂巖、泥巖;經地表調查，場區無大型構造通過，巖層呈單斜產出，產狀230～240°∠5～10°，區內巖體巖溶不發育，地下水以基巖裂隙水為主，埋藏較深;場區巖體強風化深度5～10m，區內未見崩塌、滑坡等不良物理地質現象。

（二）工程級別及防洪標準

本工程渣場級別為4級，攔渣壩工程建筑級別為4級，截水溝建筑物級別為3級，防洪標準為30 年一遇設計，50年一遇校核。

（三）水土保持措施設計

擋渣墻：擋渣墻采用重力式M7.5漿砌塊石擋渣墻，參照《開發建設項目水土保持技術規范》、《水工設計手冊》并類比其他工程，選擇各計算參數如下：漿砌石擋渣墻墻體的容重γ砌=23kN/m3（約2.3t/m3）;墻后填渣土后的內摩擦角φ=30°～35°（根據水工設計手冊[第一卷]土的抗剪強度實驗數據，類比疏松砂礫石土類的內摩擦角，取值范圍32°～36°）;墻后填料容重取17～19 kN/m3，墻底摩擦系數取0.50，渣體容重γ=18kN/m3;墻背與鉛垂面夾角ε=0°。抗滑穩定安全系數Kc（>1.20），抗傾穩定安全系數K0（>1.40）。擋墻斷面尺寸：墻頂寬1.5m？底寬5m？墻高9m？外坡 1∶0.3。經驗算，該擋墻抗滑穩定安全系數Kc，抗傾穩定安全系數K0，滿足規范對設的要求。

截排水溝設計：①截水溝：沿棄渣場周邊修建截水溝，并將坡面匯水引入下游沖溝，截水溝長664.3m，均設計斷面為梯形斷面。溝道比降為i=2.0%，結構形式采用M7.5水泥砂漿砌塊石，M10水泥砂漿抹面勾縫，糙率n=0.025。防洪標準為30 年一遇設計，50年一遇校核。經計算確定截水溝斷面為頂寬1.0m、底寬0.8m、深0.8m的梯形斷面;②馬道排水溝：沿棄渣場棄渣表面各級放坡設一條馬道排水溝，出水口端連接渣場截水溝，對渣場坡面徑流集中引入截水溝;③排水盲溝：沿堆渣底部設置排水盲溝，盲溝內采用100-200mm塊石堆砌，頂部采用碎石回填，排除渣場內部積水。

護坡設計：棄渣場堆渣坡面設計坡度為1∶2 在堆渣完成后，在收坡的地方布置護坡工程，采用用C15混凝土框格護坡，框格內覆土、撒播草籽，恢復植被。當棄渣場的堆渣達到最終設計高程后， 對渣場坡面及頂面進行覆土整治撒播草籽， 草種選擇常綠、耐旱、根系橫向發育強的極易生長的白三葉及早熟禾。另在臨路坡面種植藤本植物。

5、結束語

磨石沖渣場選址因受地形和基本農田保護區劃定范圍的限制，存在一定的安全隱患。在遵循全面論證、統籌兼顧的原則下， 經充分論證，保留選址方案并提高棄渣的防護設計等別，在最大限度保障人民群眾生命財產安全的前提下，通過實施完善的渣場攔擋措施、斜坡防護措施和截排水措施， 不但防治了水土流失、保護地區環境， 同時也體現了社會效益、經濟效益和環境效益的協調發展。