水保工程设计与施工要点
2013-10-09余莉
余 莉
（深圳市水务工程建设管理中心，广东 深圳 518084）
1 前言
宝安区经济在不断发展的同时，所产生的污染和各种废弃物也不断增加，在处理这些污染和废弃物的过程中所产生的大量污泥并未得到有效和及时的处理，导致了宝安区的环境受到污染。污泥中含有大量的有机物与水，一旦腐烂便会散发恶臭，一些有毒有害成分等在进入环境后也会给大气和水体造成二次污染，这对人们的生活造成十分重大的威胁。因此预防水土流失，控制生态环境是宝安区经济不断发展的同时所要面临的新课题。
2 设计要点
2.1 区域水系及排水系统
设计区域排水系统要在不改变原有区域排水系统的基础上进行。本次工程所在区域于茅洲河流域一级支流罗田水支流最上游山地，进厂道路部分位于一级支流龟东岭水上游。排水布设原则为不改变项目区原汇水方向，项目区排洪沟汇水经沉沙池自厂区东侧排入天然排水沟，该天然排水沟为罗田水上游支流，最终流向罗田水并汇入茅洲河。进厂道路排水经沉沙池排入龟东岭水2m×2m现状暗涵，最终排入茅洲河。
2.2 水沟、拦砂工程措施设计
2.2.1 工程等级标准
根据《深圳市开发建设项目水土保持方案编制指南》有关工程设计等级的相关规定，结合项目区防护安全性要求，设计方案的排水沟应按照10年一遇、边坡截排水20年一遇、厂区永久排水按50年一遇来设计。
2.2.2 集流分区及流量计算、校核
本区域内无实测水文资料，洪水计算采用暴雨资料间接推求。根据《深圳市开发建设项目水土保持方案编制指南》的规定，面积小于10hm2的集水区洪峰流量计算采用水利部提出的推理公式计算，汇水面积大于10hm2的则应用《广东省暴雨径流查算图表》中的经验公式分别进行计算。
①水利部推理公式：Qm=0.278KIF
式中：
Qm——洪峰流量（m3/s）
K——洪峰径流系数
I——1小时最大暴雨量（mm）
F——集水面积（km2）
0.278——单位换算系数
②广东省经验公式：Qm=C·H24·F0.84
式中：
Qm——洪峰流量（m3/s）
H24——24小时最大暴雨量（mm）
F——集水面积（km2）
C——系数
③设计暴雨参数
设计暴雨参数（广东省暴雨等值线图查算）
2.2.3 排水、拦沙工程设计
（1）截、排水措施布设及设计
设计过水断面根据地形选择坡降，根据经验选取断面尺寸，采用明渠均匀流公式进行校核，明渠均匀流公式：
Q=CA（Ri）0.5
式中：
A——沟道过水断面面积，m2
Q——设计坡面汇流洪峰流量，m3/s
C——谢才系数
R——水力半径，m
i——沟底比降
C=（1/n）×R1/6
式中：n——沟槽糙率，土质截水沟n取0.025左右
矩形断面：R=A/（b+2h）
梯形断面：R=A/（b+2h（1+m2）0.5）
式中：
b——沟槽底宽
h——沟槽过水深
m——沟槽内边坡系数
一般断面形式设计公式：h=a×Q1/3
A为常数，a=0.58～0.94，一般采用0.76；山地土质i取1/300，1/500 ≤ i≤ 1/100。
（2）拦沙工程设计
拦截泥沙工程设计主要是依靠设置沉砂池、沙袋等拦挡措施。设置拦沙工程后当泥沙经过工程路段时，水流变缓，泥沙沉积，而达到减少流失量的目的。设计临时拦渣土包，沿永久排水沟每隔100m设置一临时沉沙池，临时沉砂池尺寸为3m×2m×1.5m；在厂区排洪沟出口处设置一永久沉沙池，尺寸为6m×4m×2m。在填方区设置临时拦渣墙，采用干砌石砌筑，高3m，顶宽1m，两侧边坡1∶2，拦渣墙长约94m。拦渣墙形成的坑，面积9140m2，可用作临时沉沙池。
（3）边坡防护措施设计
a.工程措施设计
挖方边坡：当挖方边坡坡率采用1∶1.5，挖方边坡高度H＞16.0m时，最上一级边坡坡率采用1∶1.25，设宽度2.0m的平台，一般采用三维网植草加乔灌木防护。
填方边坡：边坡坡率采用1∶2，每8.0m分一级，设宽度2.0m的平台，一般采用三维网植草加植乔灌木防护。
需要注意的是挖方边坡的坡度需要根据地形、岩土性质、构造发育情况、水文地质条件、边坡高度等因素并且结合工程地质类比法来进行综合设计。
b.生物措施
在坡面设计如强风化层边坡，并且采用喷播植草补植乔灌木的方式，弱风化层边坡。还可挂网喷播植草加乔灌木绿化，全风化层可采用喷播植草加植乔灌木的方式。
c.高边坡防护
本工程最大的挖方区在厂房建设区西侧，边坡最大高度38.9m，现就对次高边坡防护单独设计，由于缺乏该区的详细地质报告，所以无法进行稳定性分析。在施工前，施工单位应聘请资质较好的单位进行实地勘察，在确定了地质情况后才可设计防护方案。
（4）植物措施设计
本工程全部位于生态控制范围线内，本工程的设计方案主要以乡土种树为主的植物措施设计，在进行绿化后不对原有的植物群落做改变，同时对厂区红线内的现状植被加以保留和利用。
厂区红线范围扰动区面积1.64hm2，施工前可移植长势较好的部分植物，采取就近移植，绿化时便可利用原本长势良好植物的植被，一方面减少了对自然植被的破坏，另一方面降低了投资成本。施工结束后，对该区采用乔灌草结合的方式复绿，采用带状混交，正方形配置，乔灌木株距、行距3m，乔木选择台湾相思、秋枫、小叶榕，灌木树种木豆、桃金娘、扶桑，同时原移植树种可再利用。草种选用适宜大面积种植且抗空气污染降尘效果好的假俭草。厂区内空地绿化可以进行一些景观设计，绿化时最好充分考虑到污泥粪渣处理厂的特点，选择具有净化空气并且抵抗污染能力较强的植物种类，如臭椿、枫杨、香樟、合欢、霹荔、芒果、女贞、梧桐、慈竹、广玉兰、大叶黄杨、紫薇、鸡蛋花、小叶榕、桂花等。
3 施工要点
进场道路施工线路较长，扰动面积较大，挖填方多而易引发严重的水土流失，特别在汛期施工时水土流失更加严重，为避免发生严重水土流失，减少下游泥沙输出，减轻对下游的影响，施工时可采取以下预防措施：
（1）选择合适的施工期，项目区地处南亚热带季风气候区，雨量充沛，多集中在5～9月，且多台风暴雨，所以路基开挖、填筑施工期应尽量避开多雨期5～9月，土方施工期应尽量安排在11月至次年的4月，避免在施工过程中造成大量的水土流失。
（2）施工时要分段进行，注意控制施工段距离。分段进行施工，每段距离不宜过长，特别是边坡开挖及路基回填段，需做截水沟的应预先做好，路基施工完成后，应立即完善路边沟，来不及衬砌也要完好沟槽，并开挖临时沉沙池，避免雨水沿路面漫流造成大量水土流失。
（3）路基填筑除应严格按规范进行压实外，为防止填筑初期过多沙土顺坡滑落，可沿填方外缘用沙土袋做一小挡墙（高30～50cm），每段填筑完成后，应立即对边坡进行绿化。坡脚设置排水沟、沉沙池。
（4）多余土方应及时运走，需进行临时对土方回填利用的，应设固定堆放点，堆放区周围用沙土袋做好拦挡。
（5）施工期间如遇降雨特别是暴雨时，对未来得及绿化的边坡，可事先准备编织布，将极易造成水土流失的部位覆盖起来，同时做好排水工作。
结合道路排水，设置临时沉沙设施，防止因降雨产生的泥沙影响市政管网防洪。
4 总结
水土保持工程并非朝夕之事，因此在今后经济发展的过程中应当充分考虑到环境因素，提早做好相关工作，避免在污染后再做补救。因此水土保持工程必须做规划到位、设计合理，并且符合工程区域的特点，才能够最大程度地发挥工程作为，为区域环境协调作出贡献。
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