天花板水电站水土保持措施设计

马世军，王建文

（中国水电顾问集团北京勘测设计研究院，北京 100024）

天花板水电站 （以下简称 “电站”）坝址位于云南省昭通市鲁甸县和巧家县交界处的牛栏江干流上，工程坝址以上流域面积12 711 km2。水库淹没涉及巧家县和鲁甸县，两县距昆明市公路里程分别为362、360 km。工程建设占地面积共125.79 hm2，至规划水平年，电站生产安置人口520人，直接动迁人口275人。

1 项目区环境概况

天花板水电站项目区为典型的峡谷河段，两岸地形陡峻，河谷整体断面为 “V”形。河谷两岸随海拔高程的增加，岸坡坡度逐渐变缓，由50°～60°以上变化为 20°～40°之间。

工程区多年平均气温为12.1℃，极端最高气温为33.0℃，极端最低气温为-11.5℃；多年平均降水量为881.8 mm，最大1日降水量为137.4 mm；多年平均风速为2.2 m/s，最大风速达到21.3 m/s，主风向为NE；多年平均蒸发量为1 780.9 mm (口径为20 cm蒸发皿)，平均相对湿度为76%，最小相对湿度为0，雷暴日数为57.9 d。

项目区土壤类型以燥红土和红壤为主，前者的分布范围为海拔568～1 100 m，后者为海拔1 100～1 900 m。

该电站工程区属于 “滇东北部高中山云南松、羊草草甸亚区 （ⅡAii-1d）”和 “滇东北边缘河谷峨嵋栲林、包石栎林亚区 （ⅡBi-1）”的交界地段。但由于工程区主要位于河谷下部，人口集中、人类活动频繁，农业开垦现象突出，原生植被已很少见。目前，工程区沿河两岸的植被多为人工植被和次生植被。天然植被中仅能见到一定面积的、分散在河谷内的稀树灌木草丛，并有少量的云南松林和小面积残留的半湿润常绿阔叶林片段。

2 水土流失及水土保持现状

2.1 水土流失现状

根据1999年云南省土壤侵蚀遥感调查成果，工程所在地鲁甸县和巧家县的水土流失状况见表1。依据 《土壤侵蚀分类分级标准》的规定，项目区属于以水力侵蚀为主的一级类型区及西南土石山区二级类型区，土壤侵蚀强度等级为 “中度”，土壤容许流失量为 500 t/（km2·a）。

表1 项目区水土流失现状

根据 《云南省鲁甸县水土保持总体规划报告》和 《长江上游水土保持重点防治区巧家县水土保持规划报告》对水土流失类型区的划分，项目所在地鲁甸县翠屏乡属于西部深切中度侵蚀区，水土流失类型以水力侵蚀和重力侵蚀为主，水力侵蚀包括浅沟侵蚀、切沟侵蚀、冲沟侵蚀等形式，重力侵蚀的主要形式为崩塌、滑坡等。巧家县包谷垴乡属于东北部高山深切割强度流失类型区，水土流失形式以鳞片状侵蚀、沟蚀和重力侵蚀为主。

2.2 水土保持现状

（1）水土流失防治区域类型。根据 《云南省人民政府关于划分水土流失重点防治区的公告》 （云政发 [1999]51号），昭通市属于 “三区”中的重点治理区。

（2）水土保持现状。工程区处于自然状态下，原生植被、部分次生林和人工林是防止水土流失的主要形式，无大型水土保持工程措施。工程区林草覆盖率为51.2%，水保设施面积为210.63 hm2，占工程建设征地总面积的59.8%。

3 水土流失防治标准及目标

天花板水电站项目区位于云南省省级水土流失重点治理区，工程属于 “建设类项目”。因此，参照 《开发建设项目水土流失防治标准》的规定，工程水土流失防治标准等级为二级，各项指标的数值见表2。

表2 天花板水电站工程水土流失防治标准

4 水土保持防治措施及布局

4.1 防治责任范围

天花板水电站水土流失防治责任范围为项目建设区和直接影响区，总面积为376.62 hm2。其中，项目建设区以施工征地为界 （包括水库淹没区和移民安置区），面积为351.94 hm2。直接影响区为永久交通公路和场内临时道路等施工过程中可能造成水土流失危害的区域，面积为24.68 hm2。

4.2 防治分区

根据项目特点、项目对水土流失的影响、区域自然条件、项目功能分区等特点，以及不同场地的水土流失特征、土地整治后的发展利用方向、水土流失防治重点等因素，确定水土保持分区。经分析，拟将水土流失防治责任范围划分为枢纽区、渣场区、施工公路区、料场区、施工营地场地区、电厂生活区、水库淹没区和移民安置区8个分区。

4.3 防治措施总体布局

在水土保持分区的基础上，为实现防治目标，需针对各分区的水土流失特点，布置相应的防治措施。

水土流失防治措施布局原则为：工程措施与植物措施相结合，形成完整的防护体系。根据不同施工区特点，建立分区防治措施体系：在弃渣场等“点”状位置，以拦渣、护坡等工程措施为主，辅以土地整治和植物措施；在施工公路等 “线”状位置，以护坡工程措施为主，植物措施为辅；在施工区“面”上，土地整治和植物措施相结合，合理利用水土资源，改善生态环境。根据水土流失预测成果，工程水土保持措施以 “点”为防治重点，实现以“点”带 “面”，做好项目区水土流失防治工作。

4.4 分区防治措施

4.4.1 枢纽区治理措施

枢纽区水土保持防治措施主要包括拦河坝坝基坝肩开挖边坡处理措施、拦河坝两岸开挖岸坡处理措施、坝址区渗漏处理措施、泄洪建筑物下游防护措施、厂区后山坡治理措施和调压井边坡处理措施等，以上措施已计入主体已有水土保持措施。

4.4.2 渣场区治理措施

（1）土石方平衡流向。工程弃渣主要来源于主体工程、临建工程和场地平整、料场剥离开挖等所产生的挖填剩余渣量。各部位开挖及利用、弃渣流向情况见表3。

（2）渣场规划。依据渣场规划原则，本工程共布置2个弃渣场 （1号、2号弃渣场）和2处存渣场（3号渣场、2号渣场顶部），渣场规划采取分区就近布置，各渣场情况见表4。

表3 土石方平衡流向 万m3

（3）挡墙采用浆砌石重力式，轴线长度61 m，顶宽度2.5 m，最大高度14.9 m，上游坡比1∶0.15，下游坡比1∶0.6，墙顶高程980 m。挡墙内设孔径15 cm梅花形布置的排水孔，间、排距均为200 cm；布置2个直径1.5 m预制钢筋混凝土涵管，间距10～15 m；上游排水口用铅丝石笼封口，并在迎水面设50 cm厚的碎石反滤层，以排除渣体内积水及降低渣体内的渗流浸润线。在渣场周围沿渣体设置浆砌石截水沟，将山坡上的来水引至渣体之外，防止对渣体稳定产生影响。截水沟断面尺寸为60 cm×60 cm （底宽×深）， 边坡1∶0.3， 用 30 cm厚浆砌石衬砌，表面采用M7.5砂浆抹面，以减小糙率。引水坝采用浆砌石重力坝形式，轴线长度13 m，顶宽1 m，上游墙坡比1∶0.35，2 cm厚砂浆抹面，下游墙坡比1∶0.6，最大坝高4.5 m。

（4）2号渣场防护措施。渣场有2个支沟，挡墙均采用浆砌石重力型式，上游支沟挡墙轴线长度21 m，墙顶宽度1.5 m，最大墙高7.1 m，上游坡比1∶0.1， 下游坡比 1∶0.5， 墙顶高程 1 030 m； 下游支沟挡墙轴线长度22 m，墙顶宽度1.0 m，最大墙高3.64 m，上游坡比1∶0.1，下游坡比1∶0.5，墙顶高程1 030 m，挡墙内均设孔径15 cm梅花形布置的排水孔，间、排距均为200 cm；布置2个直径1.5 m预制钢筋混凝土涵管，间距10～15 m；上游排水口用铅丝石笼封口，并在迎水面设50 cm厚的碎石反滤层，以降低渣体内的渗流浸润线。渣场上、下游坡面局部采用铅丝石笼护脚，石笼用φ18 mm钢筋作骨架，8号铅丝网格，间距10 cm，内装块石，块石装完后绑扎封盖。护脚底部修宽2 m，高2 m的浆砌石护脚墙，然后护脚墙上部渣体表面平铺铅丝石笼。铅丝石笼规格为200 cm×100 cm×100 cm （长×宽×厚），石笼之间骨架筋绑扎连接。引水坝采用浆砌石重力坝，上游支沟引水坝轴线长度23 m，下游支沟引水坝轴线长18 m。2个引水坝均为浆砌石重力坝，顶宽0.8 m，上游墙坡比1∶0.35，2 cm厚砂浆抹面，下游墙坡比1∶0.6，最大坝高7 m。2号渣场布置及挡护设计图略。

（5）3号渣场防护措施。3号存渣场位于坝址左岸下游约1.5 km的清水河沟口右侧。由于清水河沟内已布置排洪明渠，满足25年一遇防洪能力，另存渣场存渣和回采是一个动态过程；因此，对3号存渣场周边视降雨汇流情况设临时排水沟及坡脚用浆砌石防护以外，不进行永久防护。清水河汛期洪水较大，由于地形条件限制，3号渣场已占用清水河河口部分河段；因此，为排洪顺畅，沿3号渣场坡脚设置一排洪渠，排洪渠全长187 m，底宽9.14 m，深3 m，平均纵坡i=5.88%，明渠采用全断面浆砌石衬砌。3号渣场布置及挡护设计图略。在工程措施的基础上，渣场实施植物措施恢复植被，渣场顶部种植合欢、麻栎、印楝、余甘子、黄荆、火把果、车桑子、白三叶、狗牙根等乔灌草固渣防蚀林，边坡种植余甘子、黄荆、火把果、车桑子、白三叶、狗牙根的灌草固渣防蚀林，渣场马道种植单行灌木。

4.4.3 施工公路区治理措施

公路两侧采取拦挡、护坡、排水等工程措施，保护开挖及填筑边坡稳定，防止产生新增水土流失。工程措施实施完成后，应及时营造植物措施恢复植被，永久公路两侧种植黄柏和火把果为主的乔灌木混交防护林。施工结束后，临时公路基本均被废弃，在对路面进行整地的基础上，选择在临时公路路面及具备绿化条件的开挖坡面种植车桑子、余甘子、火把果、狗牙根、白三叶灌草等进行绿化。

4.4.4 料场区治理措施

由于料场的开采破坏了原山体的组成结构，在遭遇汛期较大雨量时，将会造成水土流失。因此，料场防治的重点是开采过程的防治和开采后开采坡面的整治。开采过程中应严格按照设计开采工艺和开采范围作业，由于开采区域原边坡较陡，地质条件较好，开采边坡采用1∶0.1；对终采区域出现 “倒悬”的部位，采用喷混凝土、锚筋等永久支护措施。料场采用水平开挖方式，减少坑凹的数量，做好场地的排水措施。开采完毕后形成台阶状的坡面，增加坡面的稳定性，并做好覆土工程。

表4 渣场规划万m3

4.4.5 施工营地场地区治理措施

工程防护措施以场地的排水和边坡挡护为主，并辅以适当的护坡措施。台阶式场地高差较大时，应设置挡护和排水设施，生产、生活排水和暴雨洪水排水应结合布置。边坡挡护应根据场地建设的实际情况设置，以保护边坡稳定和施工场地的安全，防止水土流失。

施工结束后，进行场地平整并采取植物措施。根据施工营地场地区的立地条件，大坝施工区配置旱冬瓜、印楝、火把果、车桑子、狗牙根、白三叶等乔灌草混交水源涵养林，厂房和引水系统施工区以及其他施工区配置麻栎、膏桐、余甘子、黄荆、狗牙根、白三叶等乔灌草混交水土保持护坡林。

4.4.6 电厂生活区绿化美化措施

电厂生活区绿化美化工程遵循园林艺术的基本原则。即，统一、调和、均衡和韵律四大原则。根据不同的地形地势和植物造景要求，分别采取孤植、对植、丛植、群植、带植和绿篱等多种形式。

园路：电厂生活区主干道两旁种植凤凰木、印度橡胶树、云南梧桐、棕榈科植物等行道树。

草坪：随地形呈自然式布设，可选用各种暖季型草坪进行草籽撒播或用草皮块铺植，草种选用沟叶结缕草、钝叶草等。

园林化种植：选用各种树形美观、花叶茂盛、色彩艳丽的树种，如顶果木、攀枝花、白兰花、重阳木、芒果、石榴、杜鹃、千果榄仁、各种榕属植物、棕榈科植物等进行造景，厂区门口处可采用对植法，草坪中可孤植、丛植、群植、带植等，以具体造景需要而异。绿篱可间隔园林空间，一般种植在园路边缘、草坪外缘，选用萌蘖力、再生力较强、分枝多、耐修剪、叶片小而稠密、生长较缓慢的树种，如侧柏、黄杨等。

垂直绿化：该方式能以最小的占地面积得到很大的绿化效果，可以遮挡各边坡在采取工程措施处理后留下的灰暗面，部分弥补人工建筑与两岸的苍翠景色不协调的缺点。根据这些部位坡度较陡的特点，宜选用炮仗花、曼长春花、叶子花等植物进行垂直绿化。

花卉种植：在一些混凝土覆盖的地面上，不能种树种草进行绿化美化的，可用盆栽花木摆设成一定的艺术图案或几何形状进行装饰，也可依地形、建筑物布局等用砖、水泥砂浆砌筑成花坛、花镜或花台，中央填土施肥后再栽植各种花木，作局部小面积的装饰，可使电厂生活区景色显得生动活泼而不致流于单调、呆板。

4.4.7 水库淹没区及移民安置区水土保持措施规划

根据对水库淹没区的水土流失分析预测，水库淹没区的水土流失防治重点为：预防水库初期蓄水后，在近坝处库区两岸产生因库水浸泡导致的小规模崩坍和滑坡。初步防治方案为，运行期内定期巡视以上地段，进行标记，并根据情况采取相应措施。

根据天花板水电站的移民安置规划，移民安置区水土流失防治分移民生活设施防治区和移民生产设施防治区进行规划布局。为了保护环境，防治新增水土流失，在移民搬迁、建房、专项设施复建及生产开发过程中要采取必要的水土保持防护工程和植物措施。

5 结语

在对天花板水电站工程概况、自然环境、工程水土流失及水土保持现状等基础条件进行综合分析的基础上，依据规范确定了该工程水土流失防治标准及目标，并结合水电工程施工分区的特点、区域水土保持防治要求，合理划分水土流失防治分区，提出合理可行的水土保持防治措施布局及方案，可为类似开发建设项目水土流失防治提供借鉴。