基于彰武縣主體工程方案比選及水土保持分析與評價

劉昊宗

(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116021)

1 概 述

工程位于阜新市彰武縣，工程主要建設內(nèi)容為柳河(彰武縣段)的堤防加固和險工治理。堤防加固段全部位于彰武縣城市范圍，兩岸加固堤防長3.832km，其中左岸2.956km，右岸0.876km。新建險工24處，從鬧德海水庫壩下至彰武新民界沿程均有分布。

堤防加固以彰武公路橋為界，公路橋以上堤防控制邊界為原背水坡堤腳，向迎水側(cè)加寬培厚，公路橋以下堤防控制邊界為原堤防迎水坡堤腳，向背水側(cè)加寬培厚。險工主要在現(xiàn)狀岸坎的臨河一側(cè)設置生物護岸和丁壩等控導工程。

工程設置14處料場，其中堤防加固段設料場2處，險工設料場12處。共設3處集中施工營區(qū)，施工道路分為新建和在既有道路基礎上加寬2種形式，施工道路總長52.1km，其中新建施工道路3.5km，利用既有道路長27.5km，在堤防和險工永久占地范圍內(nèi)的施工道路21.1km。工程產(chǎn)生棄渣2.61萬m3。

2 水土流失現(xiàn)狀

項目區(qū)總土地面積為1421.38km2，水土流失面積已達252.34km2，其中輕度水土流失面積為210.07km2，中度水土流失面積42.27km2。土壤侵蝕的主要類型是水蝕和風蝕。平均土壤侵蝕模數(shù)為1877t/km2.a。

彰武縣地方各級政府對水土流失治理高度重視，針對各地水土流失的成因、特點、經(jīng)濟狀況，到2019年，實行不同形式的治理，柳河已治理面積9675 hm2，其中：農(nóng)田改造334 hm2，水土保持林5337 hm2，經(jīng)濟林1130 hm2，種草637 hm2，生態(tài)修復1350 hm2，牧場改良887 hm2，谷坊50座，作業(yè)路54km。

3 主體工程水土保持分析與評價

3.1 主體工程方案比選分析與評價

工程選址、選線符合水土保持約束性規(guī)定，然而，水土流失國家重點治理區(qū)域也存在一定的制約因素，提高建設標準,優(yōu)化施工工藝，表面擾動和植被破壞的范圍減少,水土流失是有效地控制[1]。

3.1.1 堤防加固型式比選

主體設計對堤防加固提出了3個方案的比選，方案一，均質(zhì)土堤加固方案：在堤防外包1m厚粉質(zhì)黏土；方案二，漿砌石擋墻加固方案：臨水側(cè)設置漿砌石擋墻；方案三，混凝土擋墻加固方案：臨水側(cè)設置鋼筋混凝土擋墻。

方案一，優(yōu)點是筑堤所用主要土料粉細砂及粉土來源廣泛(以柳河河灘地料場為主)，投資較少；缺點是占地大，毀壞現(xiàn)有林地最多，運行壽命最短。

方案二和方案三，優(yōu)點是占地較小，毀林量小，運行壽命較長。缺點是塊石和混凝土均需外購，施工難度較大，投資較大。

從水土保持角度分析，方案一擾動地表面積、破壞植被面積及土石方量要大于方案二和方案三；方案二和方案三上述影響基本相同，但方案二較方案三投資低，因此，選擇方案二。

3.1.2 堤防加固護坡型式比選

主體設計對堤防加固護坡型式提出了3種護坡方式，方案一，生態(tài)連鎖磚護坡；方案二，生態(tài)混凝土護坡；方案三，坡改平生態(tài)護坡砌塊。

方案一，優(yōu)點是價格低；缺點是保土抗沖性能、生態(tài)效果等均一般，前期養(yǎng)護以及后期養(yǎng)護管理費用均處于中等水平。

方案二，優(yōu)點是價格適中，生態(tài)效果良好；缺點是建設工期較長，前期和后期養(yǎng)護費較高。

方案三，優(yōu)點是保土抗沖性能優(yōu)于生態(tài)聯(lián)鎖磚，生物性能好，養(yǎng)護時間短、費用低；缺點是投資較高。

從水土保持角度分析，方案二和方案三均能達到較好的生態(tài)效果，方案二保土抗沖性最好，但與堤防土體不連通，后期養(yǎng)護除依靠降雨外，全部依靠人工灌溉，彰武地區(qū)降雨量較低，更加增大后期養(yǎng)護費用。方案三雖投資較大，但最大程度的利用了現(xiàn)有條件并與環(huán)境相適宜，可達到較好的保土抗沖效果和生態(tài)效果[2]。因此，同意主體工程推薦的方案三。

3.1.3 高岸坎險工治理型式比選

主體設計對高岸坎險工治理型式提出了3個方案。方案一，從坡腳向上削坡；方案二，從岸頂向河道內(nèi)填坡；方案三，以坡岸中間位置分界，向上削坡、向下填坡。

從水土保持的角度來看，方案一在坡道切割過程中棄土量大，需要征用棄渣場，向上削坡還需征用岸坡以上耕地，社會影響較大；方案二，需要填筑土方量較大，需開辟較大的料場；方案三，向上削坡的土方作為向下填筑的土方，自身可最大限度的達到土石方平衡，占占用更少的林地,符合水土保持要求。故選用方案三。

3.1.4 險工護坡及護腳型式比選

主體設計對險工護坡及護腳型式提出了3個方案，方案一，采用網(wǎng)箱石籠即綠濱墊或固濱籠；方案二，干砌塊石下墊無紡布反濾；方案三，連鎖磚護坡，下墊無紡布反濾。

從水土保持角度分析，3個方案土石方量、擾動面積及防護效果基本相同，無水土保持方面的限制性，故選用方案一。

3.1.5 丁壩結(jié)構(gòu)型式比選

主體設計對丁壩結(jié)構(gòu)型式提出了3個方案，方案一，拋石丁壩；方案二，土心丁壩；方案三，沉排丁壩。

從水土保持角度分析，3個方案土石方量、擾動面積及防護效果基本相同，無水土保持方面的限制性，故選用方案三。

3.2 施工組織設計分析與評價

施工營地分別布置在堤防1處、險工2處，各施工點盡可能的共用施工營地，減少了擾動和征占地面積。

堤防施工道路均設在堤防永久占地范圍內(nèi)，險工施工道路利用現(xiàn)有交通道路擴寬33.0km，設在永久占地范圍內(nèi)的施工道路26.3km，新建施工道路4.8km，在施工布置時，最大限度的減少了新建施工道路長度，減少了擾動和征占地面積[3]。

綜上，施工組織設計本著經(jīng)濟合理、盡量減少占地等原則布置施工臨時設施，符合水土保持要求。

3.3 工程占地分析與評價

項目總面積206.87hm2，其中永久面積162.67hm2，臨時面積44.20hm2。工程占用未利用土地為140.88hm2，占68.10%；占用林地面積16.57hm2，占總面積的8.0%；占用耕地面積39.93hm2，占總用地面的19.30%。詳見表1。

表1 工程占地面積表 hm2

工程為防洪工程，不屬于國家限制和禁止供地項目，符合國家供地政策。用地符合《水利水電工程建設用地設計標準》的規(guī)定和《堤防工程管理設計規(guī)范》，用地合理[4]。

3.4 工程土石方平衡及棄渣去向分析與評價

工程開挖20.07萬m3，堤防回填及填筑45.83萬m3，料場開采調(diào)入量為28.37萬m3，總棄渣量2.61萬m3，其中堤防段拆除混凝土等棄渣1.69萬m3，棄至堤防左右岸料場開采后的料坑中；險工段產(chǎn)生棄渣0.92萬m3，全部為土方，覆于護岸石籠上，可作為綠化用土。工程土石方平衡見表2。

表2 工程土石方平衡表 萬m3

堤防段清基表土用于堤防綠化用土，堤防加固開挖的土方全部自身利用，堤防段拆除的混凝土塊、步道塊石、方磚等分別運至左右岸料場內(nèi)；險工段開挖土方不能全部利用，產(chǎn)生棄土0.92萬m3，就近平鋪在險工段護岸石籠上，作為綠化用土，不外棄。料場開采產(chǎn)生的剝離棄料直接回覆在料場內(nèi)。

從水土保持角度分析，工程土方配置合理，開挖土方全部回填使用，既可避免棄渣占地又利于植被恢復，符合水土保持要求。

3.5 料場分析與評價

本工程共選取料場14處，其中堤防加固設料場2處，險工設料場12處。料場全部位于河灘地，地勢較平坦，料場地表有薄層耕植土，平均厚度0.3m，料場平均開采深度為1.0m，周邊交通條件較好，運距較短。根據(jù)料場開采方案，料場有用層儲量能夠滿足設計用量需要。場區(qū)覆蓋層剝離量4.66萬m3，開采量為28.37萬m3。開采結(jié)束后覆蓋層回填料場采坑。

從水土保持角度，本工程選定的料場料源豐富，合理的距離滿足工程建設的需要，同時，料場周邊交通條件較好，減少了因料場開采而修建的大量臨時道路，減少施工擾動引起的水土流失[5]。

料場地質(zhì)穩(wěn)地，便于取料。料場面積較大，料場開采的無用層、篩余棄料堆放場地寬裕，料場通過合理的施工時序安排，減少了覆蓋層土方的臨時堆放場地[6]。開采方案的選擇基本滿足水土保持的要求。

3.6 主體工程設計水土保持分析與評價

3.6.1 堤防加固

根據(jù)主體設計，堤防采用漿砌石擋土墻型式，護坡采用坡改平生態(tài)護坡砌塊，堤頂為交通路，交通路兩側(cè)路肩各有0.5m寬的綠化亮化帶，堤防迎水側(cè)設護堤林和植樹臺。

3.6.2 險工

鬧德海水庫壩下險工治理采用栽植灌木和撒播草籽相結(jié)合的治理方式進行生態(tài)恢復；低岸坎險工治理采用土堆生態(tài)護岸加硬性防護的方式進行治理。

上述措施具有較好水土保持功能，將主體工程生態(tài)護坡、護堤林及其它區(qū)域的綠化措施納入到本工程的水土流失防治體系中[7-10]。但主體工程未充分考慮施工過程中水土流失防治，本次將補充設計。

水土保持設計補充清基表土的臨時攔擋和苫蓋措施；料場回填壓實及綠化措施；施工生產(chǎn)生活區(qū)的圍擋、排水等措施。

4 結(jié) 語

通過水土流失產(chǎn)生的因素、時段及強度分析，臨時堆土、棄土和施工期擾動地表是產(chǎn)生水土流失的主要原因；從時段看，施工期間是土壤侵蝕的主要時期，從強度看，堤防、險工土方開挖、臨時堆土和料場堆料所產(chǎn)生的水土流失強度最大。因此險工區(qū)、料場區(qū)、堤防加固區(qū)是新增水土流失較嚴重的區(qū)域。