珠江三角洲配水工程水保工程方案探析

張 璐

（ 廣東河海工程咨詢有限公司，廣州 510610 ）

珠江三角洲水資源配置工程涉及佛山市、廣州市、東莞市和深圳市，項目區(qū)植被茂盛，土壤主要為赤紅壤，亦有紅壤、磚紅壤和黃壤分布，非地帶性土壤主要有潮沙泥土和水稻土，為了減少項目開發(fā)帶來的水土流失，需對項目采取的工程水保方案進行探討。

1 概 況

珠江三角洲水資源配置工程任務(wù)是從西江水系向珠江三角洲東部地區(qū)引水，為香港、廣州番禺區(qū)等地區(qū)提供應(yīng)急備用供水條件。設(shè)計引水流量80m3/s，年均取水量17.87 億 m3。主要建設(shè)內(nèi)容：新建泵站3 座（鯉魚洲取水加壓泵站、高新沙提水加壓泵站 及羅田提水加壓泵站）、新建輸水線路113.1km、新建水庫 1 座（高新沙水庫，總庫容529.40萬m3，有效庫容 411.50萬m3）、高位水池2座（鯉魚洲高位水池、沙溪高位水池及相關(guān)附屬設(shè)施等）。工程總占地 560.10hm2，其中永久占地162.95hm2，臨時占地 397.15hm2。

2 水土流失及水土保持現(xiàn)狀

2.1 水土流失現(xiàn)狀

項目區(qū)位于珠江三角洲中南部，行政區(qū)劃主要涉及廣州市、東莞市、佛山市和深圳市，項目區(qū)內(nèi)地形地貌類型多樣，主要以丘陵平原為主，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，植被類型為亞熱帶常綠闊葉林，土壤侵蝕類型屬嶺南平原丘陵水蝕區(qū)，容許土壤流失量為 500t/km2.a，區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕現(xiàn)狀以人為侵蝕為主，自然侵蝕以輕度為主。

2.2 水土保持現(xiàn)狀

項目區(qū)屬嶺南平原丘陵水蝕區(qū)，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，人為因素成為珠江三角洲流域水土流失的主導(dǎo)因素，主要表現(xiàn)為開發(fā)區(qū)建設(shè)、采石取土、道路建設(shè)、坡地耕作等活動。多年來，各級政府高度重視水土流失治理工作，采取各項有力措施開展水土保持工作，開展水土保持科研、試驗、示范和推廣，提高水土保持的技術(shù)水平。堅持工程措施與植物措施相結(jié)合、治理和開發(fā)相結(jié)合的原則，進行具體規(guī)劃、綜合治理，保證治理一片，成功一片，使生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟效益成效顯著[1]。

3 防治措施布局

按照“因害設(shè)防、總體設(shè)計、全面布局、科學(xué)配置”的水土流失防治分區(qū)原則，工程區(qū)分為高新沙水庫區(qū)、泵站建設(shè)區(qū)、管線工程區(qū)3個二級防治分區(qū)。

3.1 高新沙水庫區(qū)

高新沙水庫位于廣州市南沙新區(qū)高新沙村附近，為新建平原水庫，現(xiàn)狀地形平坦，多為耕地、魚塘及宅基地等，居民點分布較多，水庫區(qū)占地面積 118.27hm2（含北側(cè)島尖項目總部），建成后總庫容約 529.40 萬m3，其中有效庫容 411.50 萬m3，相應(yīng)的設(shè)計正常蓄水 位為 2.60m，死水位為-2.40m，水庫建設(shè)主要包括環(huán)庫壩體填筑、庫周防滲處理、基礎(chǔ) 處理、庫區(qū)開挖、進水閘及引水閘等。庫區(qū)開挖和壩體建設(shè)時都會造成水土流失。

3.2 泵站建設(shè)區(qū)

本階段共設(shè) 3 級泵站：取水口至高新沙水庫段設(shè)置 1 級泵站，站址在鯉魚洲島上，為鯉魚洲泵站；高新沙水庫至羅田水庫段設(shè)置 1 級泵站，站址在高新沙水庫東側(cè)，為高新沙泵站；羅田水庫至公明水庫段設(shè)置 1 級提水，站址在羅田水庫內(nèi)山坳處，為羅田泵站。

3.3 管線工程區(qū)

管線工程區(qū)主要包括盾構(gòu)隧洞、穿山隧洞（鉆爆法和 TBM 法）、箱涵和埋管，水土流失防治的重點在穿山隧洞洞口、施工支洞洞口和埋管、箱涵施工開挖回填施工作業(yè)面。隧洞洞口施工前，先布置截水溝，洞臉開挖完成后布置邊坡支護措施及坡面排水措施；隧洞口施工平臺填筑前在下邊坡布置臨時攔擋措施，平臺填筑完成后布置臨時排水溝及沉沙池防護；隧洞口臨時堆場堆料前在下游布置堆石棱體進行攔護，并結(jié)合下游溝道匯流情況布置臨時攔擋措施濾渣、沉砂；隧洞施工結(jié)束后，根據(jù)洞口回填封堵情況，對可恢復(fù)植被區(qū)域恢復(fù)植被。

箱涵和埋管部分長度較短，施工采用放坡開挖和垂直支護相結(jié)合，基坑開挖前根據(jù)地形布置截排水溝，開挖時對可剝離利用的表土單獨剝離后臨時堆存在空閑地內(nèi)并采取臨時攔擋、臨時覆蓋及臨時排水等措施進行防護，施工結(jié)束后用作為綠化覆土回填利用；施工期臨時堆渣、堆料布置臨時攔擋及臨時覆蓋措施防護，基坑內(nèi)除支護措施外布置沉沙池及抽排措施；施工結(jié)束后回填基坑，對可恢復(fù)植被區(qū)域恢復(fù)植被[2]。

4 水保工程方案分析

3個防治區(qū)總占地 148.92hm2，土地利用現(xiàn)狀主要以耕地、園地、水域及水工建筑物用地為主，主體工程設(shè)計的工程措施主要有截排水溝、沉沙池、擋墻等水土保持措施，可有效減少降雨引起的水土流失。

4.1 排水溝建設(shè)

排水溝建設(shè)主要在高新沙水庫和渣場。

為避免環(huán)庫壩填筑期間遇大雨沖刷，泥沙隨地表匯水沖入下游造成淤積、埋壓，四周應(yīng)設(shè)置排水溝對含泥沙匯水進行匯集，后經(jīng)沉沙池沉淀后排入下游自然排水系統(tǒng)，主體工程設(shè)計中背水側(cè)壩腳均設(shè)有漿砌石排水溝，施工過程中應(yīng)永臨結(jié)合布置，施工前期作為臨時排水溝利用，后期改造為永久排水溝。對主體工程未考慮截排水溝的區(qū)域，且施工期需要臨時排水的區(qū)域需新增臨時排水溝，如擬建環(huán)庫壩與高沙河河堤貼合布置處，為避免舊堤及結(jié)合部免遭上游壩體填筑邊坡匯水沖刷，坡腳增設(shè)砂漿抹面臨時排水溝，含泥沙匯水經(jīng)排水溝匯流后經(jīng)沉沙池沉淀后排入高沙河。臨時排水溝型式及斷面尺寸如圖1 所示。

圖1 臨時排水溝典型斷面圖（單位：mm）

高新沙水庫區(qū)共布置臨時排水溝 500m，土方開挖 188m3，砂漿抹面 959m2。砌排水溝可采用梯形、拋物線形或矩形斷面，磚砌排水溝一般采用矩形斷面。溝槽開挖，首先，用白灰沿排水溝溝底、邊線在地面上放線，采用挖掘機械開挖，開挖至距涉及尺寸 10~15cm 時，改為人工挖掘。人工修整不得擾動溝底 及坡面原土層，不允許超挖，直至設(shè)計尺寸。開挖清理完畢后應(yīng)及時檢驗驗收。溝槽檢驗合格后，先用木樁每 10m 處釘一砌石位置，掛好橫、 縱線，后按線砌筑。砌筑時采用擠漿法分層砌筑，各分層高度約 10~15cm（2 層臥片石），分層間的砌縫應(yīng)大致找平，相互錯開。不得貫通。遇幾段同時砌筑時相鄰高差≤ 2cm，各段水平砌縫應(yīng)保持一致，在砂漿凝固前將外縫勾好，勾縫深度≥ 2cm，所有縫隙均應(yīng)填滿砂漿。施工段長度以 20~50m 分段砌筑，每隔 10~15m 設(shè)置沉降縫， 用瀝青麻絮或其他防水材料填充。

堆渣結(jié)束后形成堆渣平臺，為保持場內(nèi)排水通暢，避免圬工排水溝易遭不均勻沉降損壞，提高景觀相融性，平臺四周布置生態(tài)草皮排水溝，布置在邊坡線內(nèi) 側(cè) 10~15m 處，杏壇鎮(zhèn) XTZC-2 棄渣場共布置渣面生態(tài)排水溝 2 912m，土方開挖 6 989m3，土工網(wǎng)鋪襯 23 642m2，鋪草皮 22 477m2。為減少草皮溝匯流下坡造成的沖刷，溝道下坡段設(shè)急流槽，平臺含泥沙匯水經(jīng)急流槽排入沉沙池，經(jīng)沉淀后排入下游自然排水系統(tǒng)，共布置漿砌石急流槽320m，砂石反濾層 256m3，土工布反濾 1 760m2。

4.2 截排水溝

截排水溝主要建設(shè)分布在隧洞和泵站內(nèi)。配水工程穿東莞、深圳段山區(qū)時采用隧洞穿越，施工方法有鉆爆法和 TBM 法，鉆爆法施工的 2 段隧洞，TBM施工的有 1 段隧洞，鉆爆法每段設(shè) 1 個施工支洞，TBM法獨頭掘進。主體工程設(shè)計中施工支洞 2 個洞口已設(shè)計有截水天溝，型式及斷面尺寸如圖2所示。

圖2 截水天溝典型斷面設(shè)計圖

本處主要對其余 5 個隧洞口補充相應(yīng)的截水溝，型式及尺寸斷面參考圖2。管線工程區(qū)共布置漿砌石截水溝 750m（土方開挖 762m3，漿砌石481m3）。埋管段、箱涵段輸水管道施工采用放坡加垂直支護開挖，施工結(jié)束后需回填基坑恢復(fù)植被（或耕地），為保護表土資源，綜合利用表土，對主體工程單獨剝離的表土 施工結(jié)束后進行回填利用，平均回填厚度 30cm。管線工程區(qū)表土回填量7 500m3。

鯉魚洲泵站、羅田泵站站址四周地勢較高，場區(qū)平整前需根據(jù)周邊地形布置截水溝疏導(dǎo)上游邊坡來水，截水溝共需布置 500m（其中 鯉魚洲泵站300m，羅田泵站 200m），土方開挖量 508m3，漿砌石 321m3。為保持各泵站場區(qū)內(nèi)排水順暢，需布置場區(qū)內(nèi)排水溝，布置在道路及廣場周邊， 場區(qū)內(nèi)雨水經(jīng)排水溝匯集后排出，共需布置 3 000m（其中鯉魚洲泵站1 300m，高新沙泵站1 000m，羅田泵站700m），土方開挖2 640m3，漿砌石1 890m3。羅田泵站進站道路由羅田水庫內(nèi)現(xiàn)狀道路加寬加固改造而成，路基傍山側(cè)需布置排水邊溝疏導(dǎo)路面及上邊坡來水，共需布置排水邊溝 2 500m，土方開挖 2 200m3，漿砌石 1 575m3。泵站建設(shè)區(qū)共布置漿砌石截排水溝 6 000m，土方開挖 5 348m3，漿砌石4 815m3。

4.3 沉沙池建設(shè)

為減少水土流失，避免施工作業(yè)面內(nèi)泥沙隨地表匯流沖入下游造成淤積、埋壓，場區(qū)內(nèi)臨時排水溝出口處設(shè)置沉沙池，匯水經(jīng)沉沙池沉淀后排入下游自然排水系統(tǒng)， 沉沙池型式及斷面尺寸如圖3所示，大雨后或視淤積情況清淤。

圖3 沉沙池典型設(shè)計圖

高新沙水庫區(qū)共布置 4.5m3，矩形磚砌沉沙池16 座。為減少水土流失，減少含泥沙及石粉匯水對下游造成影響，各隧洞口施工作業(yè)面平臺排水溝出口設(shè)沉沙池，場內(nèi)匯水經(jīng)沉沙池沉淀后排入下游溝道，大雨后或視淤積情況清淤。對石渣臨時堆場及洞口施工作業(yè)面下邊坡雨水沖刷泥沙，由布置的堆石棱體反 濾，其與坡腳之間 5~10m 空間用于停淤。管線工程區(qū)共布置 4.5m3，矩形磚砌沉沙池 7 座。

4.4 擋墻建設(shè)

隧洞口施工作業(yè)面開辟時，在坡腳線外側(cè)5~10m 處布置編織土袋臨時攔擋，填料利用開挖土石方，施工結(jié)束后拆除就地平整，此處共布置編織土袋臨時攔擋1 400m，工程量896m3。隧洞口出渣經(jīng)臨時堆場轉(zhuǎn)運的，啟用前須在臨時轉(zhuǎn)運場下邊坡坡腳外側(cè)5~10m依地形設(shè)置攔擋、反濾堆石棱體，填筑料可利用洞口邊坡開挖石方或初期進洞洞渣堆砌，不足部分可用碎石麻袋替代，施工結(jié)束后根據(jù)上游側(cè)淤積、埋壓情況拆除。堆石棱體修筑修筑長度約700m。隧洞石渣臨時轉(zhuǎn)運場下邊坡堆石棱體砌筑量9 975m3。 管線工程區(qū)共布置編織土袋臨時攔擋3 400m，工程量2 176m3，布置堆石棱體臨時攔擋700m，砌筑工程量9 975m3（就地利用開挖石方）。

5 結(jié) 語

珠江三角洲水保生態(tài)環(huán)境較好，水土流失主要是由于項目開發(fā)建設(shè)造成的，但只要水保方案措施到位，科學(xué)合理，可有效減少項目開發(fā)建設(shè)帶來的水土流失。通過分析探析珠江三角洲配水工程采取的水保工程措施可知，截排引水工程可以減少水流對水土的沖刷，沉沙和擋墻均可攔截水土，均可有效減少項目開發(fā)建設(shè)帶來的水土流失，為工程建設(shè)減少水土流失提供了科學(xué)依據(jù)。