淮河入海水道二期工程棄渣場水土保持措施設計

周立霞 王 蓓

一、工程概況

淮河入海水道二期工程是擴大淮河下游泄洪能力的關鍵性工程。工程建設內容與規模為：按設計流量7000m3/s 擴挖河道并擴建二河樞紐、淮安樞紐、濱海樞紐和海口樞紐。二河閘閘上引河擴挖2.5km，二河閘閘下至海口樞紐擴挖河道深泓長度162.3km；加高堤防長度295.98km；北堤軟土段及淮安樞紐、濱海樞紐、海口樞紐處堤防退建21.62km；南堤防滲處理長度68.076km；修建堤頂防汛道路320.3km；沙土段、軟土段迎水側護坡長度233.61km；小南泓全斷面護砌長度132.99km；修建穿堤建筑物28 座，處理跨河橋梁15 座。影響處理工程包括新建排澇泵站10 座、擴建2 座，南八灘擋潮閘拆除重建，疏浚河（溝）道152.4km，小型建筑物拆除重建、新建共計159 座。

淮河入海水道二期工程的河道開挖土方量大，產生的棄渣多，為實現保護生態環境和防治水土流失的目標，充分發揮工程的社會效益、環境效益和經濟效益，對棄渣場進行水土保持措施設計是十分必要的。

二、棄渣場水土保持措施設計

（一）棄渣場布局方案

淮河入海水道二期工程棄土棄渣主要來源于河道擴挖、堤防加固的清基土方、取土區清表土方、配套建筑物基坑開挖土方和建筑物拆除棄渣，該工程的開挖棄渣量很大，需設置專門的棄渣場（棄土區、排泥場），淮河入海水道二期工程產生的棄渣總量為18923.56 萬m3（自然方）。

棄渣場（棄土區、排泥場）布局方案應充分利用洼地，盡量避開村莊、減少房屋拆遷量，并盡可能采取先取土后棄土、復耕等措施以減少占壓地面積。

棄渣場（棄土區、排泥場）沿原堤防貼堤堆放，棄渣場坡腳10～15m 以外的調度河，將棄渣場與周邊村莊隔開。棄渣場與村莊的距離大于《水利水電工程水土保持技術規范》（SL575-2012）棄渣場與保護對象安全防護距離的要求（大于等于2 倍棄土、排泥區高度），棄渣場不影響周邊公共設施、工業企業、居民點等的安全。

棄渣場（棄土區、排泥場）在沿河道北岸堤防后布設，運輸距離短且可以以北堤攔擋，變常規的橫截面梯形為平行四邊形，在征地面積不變的情況下增大了棄渣場的容積。

1.棄土區

工程設計過程中，對棄土區堆高、邊坡設計等進行了多次修改，棄土區高度由最初的低棄方案后改成平堤頂方案，再到高棄方案。由于低棄方案棄土區寬度將達到1000m 左右，擾動原地貌、破壞水土保持設施面積和新增水土流失量很大，并涉及大量的居民點拆遷、電力通訊等眾多基礎設施，實施難度大。平堤頂棄土方案棄土區約300m 左右，可以大大減少拆遷量，并可大幅減少擾動原地貌、破壞水土保持設施面積和新增水土流失量。

由于棄土區寬度較大，在棄土區邊坡中部設一馬道，在考慮棄土區穩定的前提下盡可能采用堆高方案；棄土區堆高可比堤頂高出1～2m，棄土區寬度可減至250m，擾動面積僅是低方案的1/4、平堤頂方案的83%左右，進一步減少了擾動面積、損壞水土保持設施面積和新增水土流失量。

2.排泥場

排泥場設計時，先堆筑排泥場圍堰，后排泥，符合水土保持先攔后棄的要求，同時在水土保持方案中，先將排泥場厚0.3m 的耕作熟土挖除，并臨時在附近集中堆放，待棄土堆放完畢后，再將此耕作層熟土覆蓋其上，以利復耕和后期綠化。

排泥場為臨時占地，擬在工程結束后復墾，根據淮河流域水資源保護局淮河水環境監測中心在2009年3月進行的底泥和土壤監測成果，工程涉及河道的各監測點位土壤和底泥評價指標均符合《土壤環境質量標準》（GB15618-1995）（pH 值在6.5～7.5之間）中二級標準的要求，達標率100%，評價區域土壤環境質量現狀質量良好；由此可見，評價區域土壤和疏浚河道底泥環境質量現狀質量良好，棄土可以作為農田、林地、果園等農用土壤使用。

（二）棄土區、排泥場設計

淮河入海水道二期工程的棄土區布置在堤防的背水坡貼堤堆放，為永久占地，大部分為耕地，施工結束后不復耕。堤外棄土區堆高在10～11m 左右，在堆高5m 設置一道寬3m 的平臺，平臺以下的邊坡1 ∶5，平臺以上的邊坡1 ∶3，棄土區平臺下的邊坡放緩可有效減少水土流失。

1.棄土區堆高計算

根據《水利水電工程水土保持技術規范》（SL575-2012），棄土場的最大堆渣高度應根據棄渣初期基底壓實到最大承載能力控制，可按下式計算：

式中：H—棄渣場的最大堆渣高度，m；

C—棄渣場基底巖土的粘結力，kPa；

γ—棄渣場棄渣的容重，kN/m3。

經計算，最大棄土高度約為12m，考慮到棄土區沿線地質條件差異，以及地形變化，平均棄土高度取10～12m 是合適的。

2.棄土區、排泥場穩定計算

淮河入海水道二期工程棄土區、排泥場大部分沿著背水坡呈條帶狀分布，棄土區級別為3～5 級，邊坡為1∶3～1∶5，堆高5～10m；排泥場堆高大部分為地面上5～5.5m，其中運東段4#～9#排泥場為取土料場，取土深度為4～4.5m，取土料場將來作為排泥場使用，排泥場高度高出地面0～2.5m。

棄渣場（棄土區、排泥場）的特征相似，在3個地質單元（硬土段、軟土段、砂土段）中選取5個典型斷面進行穩定分析計算。

3.邊坡穩定計算成果

淮河入海水道二期工程棄土區、排泥場穩定分析計算略。穩定分析計算成果表明，棄土區、排泥場的邊坡是穩定的。

（三）水土保持措施設計

1.棄土（石、渣）場級別

淮河入海水道二期工程棄土（石、渣）的堆渣量低于500 萬m3，堆高2～12m，根據《水土保持工程設計規范》（GB51018-2014），結合棄渣場堆渣量、最大堆渣高度和渣場失事對主體工程或環境造成的危害程度，分析確定入海水道二期工程的棄土區（石、渣）場的攔渣工程級別為3 級。

2.設計標準

棄渣場截（排）水工程的排水設計標準采用3～5年一遇5～10min 短歷時設計暴雨。

植被建設工程設計標準：1 級植被建設工程考慮景觀、游憩、環境保護和生態防護等多種功能的要求，按照園林綠化工程標準執行；2 級植被建設工程考慮生態防護和環境保護要求，適當考慮景觀、游憩等功能要求的綠化工程，按照生態公益林的要求執行，并參照園林綠化標準適度提高。

3.水文計算

根據《水利水電工程水土保持技術規范（SL575-2012）》，棄土區采取永久排水措施，其排水設計標準采用3年一遇10min 短歷時設計暴雨。截水溝設計排水流量采用小面積設計流量公式計算Qm=16.67qF，其中徑流系數=0.40。

查《江蘇省暴雨參數圖集（2005）》，工程區年最大10min 點雨量均值為20mm，Cv=0.40，Cs/Cv=3.5，計算3年一遇年最大10min 中降雨量為21.65mm，頂面和坡面的防洪排導工程設計流量分別為0.39m3/s和0.45m3/s。

4.棄土（渣）區設計

淮河入海水道二期工程的永久棄土區均在堤防外，主體工程已考慮了堤防的穩定性，在堤防5m左右的地方設置一道3m 寬的平臺，平臺下面的邊坡為1 ∶5，平臺上的邊坡為1 ∶3，增加了棄土邊坡的穩定性，棄土的頂面和坡面在施工結束后恢復植被，在棄土前剝離表層土，暫存并采用臨時攔擋、覆蓋等措施。棄土區布置在堤防背水坡沿線呈條帶狀分布，屬平地型。

棄土區排水設計：棄土區外側頂面設置一條內徑寬30cm、深30cm 矩形結構的縱向排水溝能滿足要求；棄土區坡面每隔500m 設置一條橫向混凝土排水溝，防洪排導工程內徑為寬30cm、深40cm，能滿足設計流量0.39m3/s、0.45m3/s 的要求。

（1）工程措施

淮河入海水道二期工程棄土區堆高在10～12m左右，邊坡1 ∶5，在堆高5m 設置一道3m 寬平臺，主體工程設計中棄土區為永久占地。棄土區大部分為耕地，主體工程設計中未考慮利用表層熟土，水土保持設計增加表土剝離及回填，厚度為30cm 并臨時堆放，上覆蓋彩條布以防流失。

棄土區頂寬260～300m，棄土區外側堤肩設置一條縱向混凝土防洪排導工程，棄土區坡面每隔500m設置一條橫向混凝土防洪排導工程。防洪排導工程為C20 混凝土矩形結構，橫向防洪排導工程內徑為寬30cm、深40cm、厚15cm；堤肩縱向防洪排導工程內徑為寬30cm、深30cm、厚15cm。

（2）植物措施

根據林草種植的立地條件，按“適地適樹，適地適草”的原則，選擇優良的鄉土樹種和經多年種植已適應環境有較強抗污染性能的樹種和草種，頂面道路兩側行道樹選用主干通直、高大、抗病蟲害的喬木，河道坡面以及棄土區坡面撒播草籽防護。

根據現場調查，并結合入海水道一期工程成功案例選用合適的植物。推薦樹草種為在項目區長勢良好的喬灌樹種如意楊、高桿女貞、水杉、瓜子黃楊、紅葉小檗、金葉女貞、檉柳、海桐等；草種則選擇適合當地種植的狗牙根黑麥草、高羊茅、鹽蒿等。下一階段可根據主體工程優化設計與苗木草種的市場情況作出調整，進一步細化和確定更多和更為適宜的種類。

棄土區頂面種植喬木，喬木采用胸徑為4cm 的水杉、意楊、高桿女貞，行、株距為3m×3m；棄土區（或排泥場）的坡面運西段采用種植灌木和撒草籽結合的措施、運東段采用撒草籽的措施，頂面撒草籽；灌木采用金葉女貞，草種采用狗牙根，用量標準為1.2kg/100m2。

（3）臨時措施

棄土區的剝離表層土臨時堆放，采用彩條布覆蓋。

三、結論

（1）淮河入海水道二期工程是擴大淮河下游泄洪能力的關鍵性工程，是淮河流域防洪體系的重要組成部分。工程的河道開挖土方量大，產生的棄渣多，為實現保護生態環境和防治水土流失的目標，充分發揮工程的社會效益、環境效益和經濟效益，對棄渣場進行水土保持措施設計是十分必要的。

（2）在進行棄渣場水土保持措施設計時，除必須采取工程措施的部位外，盡量采取工程措施與植物措施相結合的形式，植物措施通過選用適合當地種植的樹種和草種，可有效提高植物成活率，保證植被恢復效果，充分發揮其控制水土流失的作用，在保證工程安全的同時，兼顧生態恢復和保護要求。

（3）棄渣場水土保持措施的實施，一方面可改善河道水質和改善自然景觀，另一方面可減少洪澇災害，對當地的水土保持工作有很大的促進作用■