泉坑水庫除險加固工程棄渣場水土流失防治措施分析

馬洪武

(惠州市華禹水利水電工程勘測設計有限公司，廣東 惠州 516000)

1 項目背景

泉坑水庫現狀擔負著下游0.1萬hm2農田的灌溉用水和1.3萬人口的生活用水以及工礦企業用水的任務。水庫工程保護下游1.3萬人的生命財產及106國道(廣韶公路)和京珠高速公路的安全。泉坑水庫的建成運行，對翁源縣翁城鎮的經濟發展和人民生活水平的提高發揮了極其重要的作用。經過幾十年的運行，工程存在著嚴重的安全隱患(經大壩安全鑒定為三類壩)，工程效益日益降低，本次除險加固的任務就是消除水庫工程目前存在的隱患，確保水庫安全達標，并對庫區環境加以整治，從而更好地發揮水庫灌溉、防洪、發電及環境美化等綜合效益[1-3]。

2 除險加固

水庫屬中型水庫，工程等別為Ⅲ等，其主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，設計洪水標準50 a一遇(P=2%)，校核洪水標準1000 a一遇(P=0.1%)，消能防沖建筑物的設計洪水標準為30 a一遇(P=3.33%)。主要建設內容：重新鋪設大壩迎水坡的混凝土護砌和背水坡培厚，壩體和壩基防滲處理，重建溢洪道，重建輸水涵管進口和更換輸水涵管出口段管道，修整上廟引洪渠及引洪設施，完善大壩安全監測設施等。

2.1 取土(石、砂)場

本次工程加固需要填土方量較小，土料由地質勘察選取了主壩下游老河道右岸山包為土料場，平均運距1.0 km。該料場也是建時的料場，料場土質滿足碾壓式土壩的要求，可開采儲量為4.20萬m3，本工程土方需量1.89萬m3，完全滿足設計用土料儲量的要求。取土場布置符合《生產建設項目水土保持技術標準》(GB 50433—2018)第4.3.7條要求。

本項目取土場位于主壩下游老河道右岸山包，該處山坡較為平緩，根據主體勘察報告，山體基巖為泥質粉砂巖及灰巖，無崩塌、滑坡及泥石流易發危險。取土場位于水庫管理范圍內，符合庫區規劃要求，取土結束后采取種植喬灌木等復綠措施，與周邊協調。未在河道取土，主體未考慮取土結束后的土地利用，本方案擬新增種植喬灌草等植物措施，恢復原有用地，以便后期利用。

2.2 棄土(石、渣)場

本項目棄渣場位于主壩下游河道左岸的魚塘，占地面積為0.62 hm2，經計算統計，本項目共計棄渣量2.86萬m3(自然方)，棄土棄石分類堆放，棄石位于魚塘最底層，并利用機械夯實擠淤，而后回填一般棄土并利用機械夯實，經回填夯實后，計算得棄渣回填深度約4.0 m，現狀魚塘深度為3.0 m，棄渣結束后，棄渣場高出周邊約1.0 m。

經調查，棄土場選擇凹地布置，棄方全部運至壩后坡坡腳棄土場，按施工時序堆放，棄土棄石分類堆放，棄石位于魚塘最底層；棄土場原始地形為水田，后挖深為魚塘，未占用老河道，現權屬當地村委會，不在水庫管理范圍內。本工程棄渣方案合理，沒有違反相關水土保持要求。

3 棄渣場水土流失防治措施

本方案將本工程分為主體工程區、施工營造區、取土場區、臨時堆土區、臨時施工道路區、棄渣場區 6 個一級分區。項目建設造成的水土流失類型主要為水力侵蝕，發生流失的主要時段為施工期，棄渣場區是水土流失發生的重點區域之一，本項目主要圍繞取土及棄渣場水土流失防治措施展開分析。

3.1 取土場區

該區防治責任范圍面積0.75 hm2，本區措施布設如圖1所示。

圖1 水土流失防治措施體系

3.1.1 工程措施

(1)表土剝離(方案新增)。取土前對取土場全區域進行表土剝離，剝離厚度20 cm，剝離面積7500 m2。剝離的表土堆放于取土場區的表土堆場區用于后期取土場的復綠。

(2)表土回覆(方案新增)。取土結束后形成取土平臺占地0.65 hm2，需種植喬木、灌木恢復為林地，實施喬灌復綠前對取土平臺進行表土回覆，利用表土堆場堆放的表土1500 m3，平均回覆厚度為23 cm。

3.1.2 植物措施

(1)全面整地(方案新增)。取土結束后，復綠前，方案新增在取土平臺全區域進行全面整地，共計0.65 hm2。

(2)撒播草籽(方案新增)。表土回覆及全面整地后，方案新增在取土平臺全區域布設撒播草籽0.65 hm2。

(3)掛三維網植草皮護坡(方案新增)。取土后形成了取土邊坡，方案新增在取土邊坡布設掛三維網植草皮護坡1200 m2。三維網噴播植草護坡施工順序：整平坡面→掛三維網→錨釘施工→網上培土→噴播植草→覆膜養護。三維網為黑色，其技術參數為：拉斷力≥3.2 kN/m，厚度≥18 mm，單位質量≥430 g/m2。草種應選用易成活、生長快、根系發達、葉莖矮或有匍匐莖的多年生草種。

(4)種植喬木 (方案新增)。方案新增在取土平臺布設了種植喬木 407 株。種植喬木施工工藝：挖坑、栽植、澆水、覆土、保墑、整形、清理。喬木按照株行距 4.0 m×4.0 m 的種植密度，栽植坑直徑 0.5 m，深 0.6 m，喬木造林密度 625 株/hm2。

(5)種植灌木 (方案新增)。方案新增在取土平臺布設種植灌木 1625 株。株行距為 2.0 m×2.0 m，灌木造林密度2500 株/hm2。

3.1.3 臨時措施

(1)抹面排水溝(方案新增)。方案新增在取土邊坡頂及取土平臺四周布設了抹面排水溝393 m。抹面排水溝采用梯形斷面，底寬0.3 m，深0.3 m，坡比1∶1，見光面采用1∶2的水泥砂漿抹面厚20 mm。

(2)磚砌沉沙池(方案新增)。方案新增在排水出口布設了磚砌沉沙池2座。沉沙池規格為長方體，長×寬×深=2.0 m×1.5 m×1.2 m，池壁采用MU10蒸壓灰砂磚砌筑，厚240 mm，表面用1∶2 水泥砂漿抹面，厚20 mm；池底采用C15混凝土現澆，厚100 mm。

(3)土袋攔擋(方案新增)。為防止剝離的表土產生水土流失，方案新增在表土堆場區四周布設了土袋攔擋160 m。編織土袋攔擋采用矩形斷面，寬0.6 m，高0.6 m。袋裝土來自工程開挖土方，施工結束后拆除就地回填。

(4)彩條布覆蓋(方案新增)。方案新增在未及時防護的裸露坡面布設彩條布苫蓋，考慮到彩條布可重復利用，共布設彩條布苫蓋2000 m2。

3.2 棄渣場區

該區防治責任范圍面積0.62 hm2，本區措施布設如圖2所示。

圖2 水土流失防治措施體系

3.2.1 工程措施

(1)表土回覆(方案新增)。為方便棄渣場后期復綠，方案新增在棄渣結束后全區域布設表土回覆1200 m3，棄渣場占地面積0.62 hm2，平均回覆厚度為19.35 cm。

(2)C20混凝土攔擋。方案新增在區域四周布設了C20混凝土攔擋344 m。C20混凝土攔擋設計為C20混凝土結構，斷面尺寸為矩形，墻頂寬0.6 m，墻高0.8 m，基礎埋深0.4 m，每隔15 m設沉陷縫一道，縫內用瀝青麻絮填塞。

3.2.2 植物措施

(1)全面整地(方案新增)。表土回覆后，方案新增對棄渣場全區域進行全面整地0.62 hm2。

(2)撒播草籽(方案新增)。表土回覆后，方案新增在棄渣場全區域布設撒播草籽0.62 hm2，采用臺灣草或大葉油草。

(3)種植灌木(方案新增)。方案新增在棄渣結束后全區域種植灌木1550株。株行距為2.0 m×2.0 m，灌木造林密度2500株/hm2。

3.2.3 臨時措施

(1)抹面排水溝(方案新增)。方案新增在棄渣場區域四周布設抹面排水溝370 m。抹面排水溝采用梯形斷面，底寬0.3 m，深0.3 m，坡比1∶1，見光面采用1∶2的水泥砂漿抹面厚20 mm。

(2)抹面沉沙池(方案新增)。方案新增在棄渣場區排水出口布設抹面沉沙池，共布設4座。

抹面沉沙池采用梯形斷面，底寬0.8 m，深0.8 m，坡比1∶0.5，見光面采用1∶2的水泥砂漿抹面厚20 mm。

(3)彩條布覆蓋(方案新增)。方案新增在未及時防護的裸露面布設彩條布苫蓋，考慮到彩條布可重復利用，共布設彩條布苫蓋2000 m2。

3.3 防治效果分析

(1)水土流失治理度。各項措施實施后，項目建設所帶來的各水土流失區域均得到有效治理和改善，取土及棄渣場區治理度見表1，水土流失總治理度達到 100%。

表1 取土及棄渣場區水土流失治理度

(2)渣土防護率。本項目棄方總量為2.86 萬m3，棄方全部運至壩后坡坡腳棄土場。達到渣土防護率 95%。

(3)林草植被恢復率。本項目取土及棄渣場區林草植被恢復率見表2，林草植被恢復率達100%。

表2 取土及棄渣場區林草植被恢復率

(4)林草覆蓋率。經由治理后，取土及棄渣場區林草覆蓋率達到了100%。通過以上的定量分析，本水土保持方案實施后，可以有效控制工程建設造成的水土流失，確保工程安全運行，同時減少對水土資源的破壞，恢復植被，綠化美化環境，改善區域生態環境[4]。

4 結 語

水庫工程在建設時期往往存在取土與棄渣棄土環節，而取土及棄渣場往往是水土流失最嚴重的區域，無論大小、形狀、形式均對生態環境及水土流失產生不利影響。水庫工程建設中，需科學布置取土及棄渣場，并充分結合生態修復理念制定水土流失防治方案，包括工程措施、植物措施以及臨時措施，形成生態、綠色與高效的治理體系，保證水庫與自然生態環境和諧共處。