滇中引水工程弃渣场水土保持设计

饶　艳　李　喻　廖文丽

(湖北大禹水利水电建设有限责任公司，湖北 武汉　430000)



滇中引水工程弃渣场水土保持设计

饶艳李喻廖文丽

(湖北大禹水利水电建设有限责任公司，湖北 武汉430000)

【摘要】通过对滇中引水工程的渣场进行系统的分类及筛选，有针对性地采取拦挡、排洪、坡面防护以及植被绿化等措施，构建以工程措施、植物措施和临时措施相结合的水土流失防治体系，可有效防止工程建设造成的水土流失。该水土保持设计过程可供类似工程参考。

【关键词】引水工程； 水土流失； 弃渣场； 水土保持

长距离引水工程是 “点状”和“线型”兼具的水利工程，具有距离长、跨越地貌类型多、土石方量大、沿线取(弃)土场多等特点。滇中引水工程由于受挖填方的施工时段、材料质量、运距等诸多因素的影响,要做到工程区内土石方挖填平衡难度较大,因此,不可避免有借方和弃渣的情况发生。本文针对长距离引水工程典型弃渣场的选择方法及防护方案进行初步探讨。

1工程及项目区概况

滇中引水工程位于云南省，以城镇生活与工业供水为主，兼顾生态和农业用水。工程由水源工程和输水工程组成，输水总干渠顺地势由高至低，具备自流输水的条件，向丽江市、大理州、楚雄州、昆明市、玉溪市和红河州供水。滇中引水工程水源为无坝取水，采用提水泵站取金沙江水,输水工程总干渠全长约661.07km。隧洞、倒虹吸、渡槽和暗涵四种建筑物的长度分别占干线全长的91.86%、5.64%、0.69%和1.64%。

滇中引水工程土石方开挖总量9963.06万m3(自然方，下同)，土石方回填总量2113.24万m3，利用597.18万m3(混凝土骨料)，弃渣总量7252.64万m3(自然方)，共规划206处弃渣场；料场29处，规划开采量2300.36万m3；施工生产生活区198处，总占地628.98hm2；施工总工期为10年(120个月)。

2水土流失特点

从水土保持角度而言，滇中引水工程的建设具有“主体为线，分布有点”的特点[2-3]。“线型工程”指的是输水干渠、施工道路等，沿线涉及区域广，水土流失生态因子差异大；“点型工程”包括水源，以及辅助配套的施工营地、砂石料场、弃渣场、临时堆场等，点型工程数量多，工程线路长、建设周期长、土石方量大、地表扰动面积广，现状植被将遭到破坏，并形成大范围裸露地表，区域水土保持功能降低或丧失[4]。

a.工程大部分采用隧洞输水，虽然对地面的扰动较小，但产生了大量的弃渣。弃渣场大部分位于隧洞出口附近的支沟，给水土流失的产生提供了物质基础。

b.改扩建或新建的道路长度长，容易加剧沿线的水土流失。鉴于工程的自然条件，道路大部分位于山区，地面坡度大，土石方量也比较大。道路施工中有弃渣和大量的裸露面存在，容易引起道路的水力侵蚀，如防护不当，可能引发崩塌等重力侵蚀现象。

3弃渣场布置特点

该工程地处西南山丘，引水线路一般位于山区峡谷中，山高坡陡、山体切割强烈，地形狭窄、地质构造复杂，渣场的选择非常困难，大部分渣场位于附近沟道，甚至不得不堆放在河道中，因此在弃渣场布置中遵循以下几个原则。

a.弃渣场宜选择在靠近作业区的山沟、荒地、滩地等地段，尽量少占用耕地。

b.弃渣场应在满足容量的基础上，尽量结合周边地形进行设计，减少对群众生产生活的影响。

c.弃渣应尽量集中堆放，场运距适中，尽量与场内道路、弃渣来源相适应。

d.弃渣场布置应尽量避免泥石流、滑坡、岩溶、活断层等地质灾害区。

e.弃渣场应满足环境保护要求，避开环境敏感区域[1]。

4弃渣场水土保持措施设计

4.1弃渣场分类及等级

《水利水电水土保持技术规范》开发建设项目的弃渣场一般分为沟道型、坡地型、临河型、平地型及水库型5种。该工程共设置206个弃渣场，水源段3个渣场，均为三级的沟道型渣场；输水工程沿线布置203个弃渣场，其中三级以上渣场50个，坡地型渣场13个，沟道型渣场190个。考虑到水源工程为点状工程，对水源段的3个渣场逐一设计；针对输水线路的弃渣场做典型设计。

4.2典型弃渣场选取原则

输水干渠弃渣场数量较多，针对弃渣场类型、地下水情况、地质情况、软弱夹层分布情况、汇水条件等不同的因素，共选择25个渣场作为典型渣场。这些典型渣场中既有坡地型的又有沟道型的，既有土坡、土沟又有石坡、石沟，因其挡渣墙(坝)高度、长度相差较大，截排水设施相差较大，因此应对其分别进行选取，具体的选取原则遵循以下几点。

a.选取的渣场应全面包括各种弃渣场类型，覆盖各等级弃渣场。选择的25个典型弃渣场包括沟道型渣场和坡地型渣场两类，其中坡地型渣场2个，沟道型渣场23个。典型渣场工程等级二～五级全面覆盖，以三级、四级渣场为主。从工程等级上来看，二级渣场2个，三级渣场11个，四级渣场9个，五级渣场2个。

b.从坡地型弃渣场来看，在风化岩上的挡渣墙和在土质基础上的挡渣墙应分别选取典型；在风化岩上的挡渣墙可采用浆砌石重力式挡渣墙，在土质基础上的挡渣墙可采用浆砌石重力式挡渣墙，也可采用土质拦渣坝。因此需分别选择不同弃渣场作为挡渣墙(坝)的计算典型。

c.从沟道形弃渣场来看，在风化岩上的挡渣墙和在土质基础的挡渣墙应分别选取典型；在风化岩上的挡渣墙因其高为4～8m，可采用浆砌石衡重式挡渣墙或混凝土悬臂式、扶壁式挡渣墙，在土质基础上的挡渣坝宜采用碾压拦渣坝。

d.弃渣场的集水面积0.22～3.35km2，可分别选取其作为周边截排水设计的计算典型。

e.典型渣场中地下水情况包括常年流水、季节性流水及基本干沟3种情况，可分别选取其作为沟内排水设计的计算典型。

f.根据弃渣来源的组成，对弃渣场复耕的难易程度进行初步分析，弃渣石料为灰岩的弃渣场征地不考虑复耕，按照永久征地考虑。其他渣场考虑施工完成后由主体工程考虑复耕措施，渣场征地按照临时征地考虑。

g.典型渣场第四系堆积物变化较大，按照堆积物厚度小于10m及超过10m两种不同的条件分别采用不同的基础方案。

4.3工程措施设计

弃渣场设计的主要原则是安全，要保证渣场挡墙稳定和排水系统畅通，能够及时排走设计洪水，保证渣体稳定，在此前提下应综合考虑渣场的后期效益和景观效果。一般情况下，长距离引水工程会损坏大量的土地，在设计时应尽量将用过的渣场恢复为耕地，以解决由于工程建设而带来的占压耕地问题。

4.3.1表土防护

为了保护宝贵的耕植土，以利于后期复耕或恢复植被，在堆渣前应先将渣场表层腐殖土剥离，根据恢复的土地利用类型及数量确定表土剥离量。表土剥离后，临时堆放在渣场的一角，边坡控制在 1∶2，高度控制在3m左右，在周边用袋装土临时拦挡，根据堆放时间的长短在表面播撒草籽或者采用防雨布覆盖，防止水土流失。

4.3.2基础处理

a.对于第四系堆积物厚度在10m之内的，弃渣前，对弃渣场占地区内的第四系堆积物进行清除，清除后的第四系堆积物运至弃渣场征地范围内靠上游侧集中堆放，平均堆高5m，堆土边坡1∶2，并在弃渣完成后回填。

b.对于堆积厚度超过10m的，弃渣场采用φ500搅拌桩基础处理，搅拌桩间距为1m，梅花形布置，处理范围为挡渣坝(墙)区域，对于渣场内部的第四系堆积物采用清除措施。

4.3.3拦挡措施

该项目弃渣场的拦挡措施主要有挡渣坝和挡渣墙两种。挡渣坝一般布置在沟道开口开阔、对基础承载力要求相对不高的强风化岩基上；挡渣墙布置在沟道垭口且基础较好的岩石地基上。

a.拦渣坝。拦渣坝最大坝高8～10m，坝顶宽5m，迎渣边坡1∶1.75～1∶2.5，背渣侧1∶2.5，为防止水流冲刷拦渣坝坡面和保持坡面平顺，采用干砌石护坡。

b.挡渣墙。挡渣墙采用重力式浆砌石挡墙，高4.5～8m，墙顶宽1～1.5m，正面边坡1∶0～1∶0.1，背面边坡1∶0.5，底部铺设10cm厚碎石垫层。为排除渣体内积水，墙体内设置φ80PVC排水管，间距2m×2m，呈梅花形布置。

4.3.4排水措施

施工期采用在周边布置土质排水沟临时排水措施。考虑到工程山高坡陡的特点，永久性排水措施主要采用排水明渠，布置在渣面与山坡坡脚相交处，出水口在弃渣场坡脚沿山坡与原河沟相接。

a.排洪沟。拟在弃渣场外围布设矩形混凝土排洪沟，断面尺寸为0.4m×0.5m ～1.4m×1.4m(底宽×深)，沟底纵坡为0.01～0.03(陡坡段平均纵坡为0.35)。在排洪沟陡坡段布置台阶式C25混凝土跌坎消能，跌坎高0.5m。在截排洪沟下游出口处布置C25混凝土条渠消力池，消力池需坐落在强风化及以上基岩上。

b.截水沟。在弃渣场上游侧布置浆砌石梯形截水沟，断面尺寸为1m×0.7m～1m×1.2m(底宽×深),边坡为1∶0.5，沟底纵坡为0.01，截水沟末端接沉沙池。

c.盲沟。针对常流水沟道，弃渣前要求沿渣场区域内冲沟底部布设盲沟，盲沟断面尺寸为3m×2m(底宽×深)，两侧边坡为1∶0.5，盲沟上侧覆盖土工布。

4.3.5护坡工程

堆渣结束并平整后，在堆渣坡面采用混凝土格构护坡。格构网格尺寸为4m×4m，混凝土骨架尺寸0.4m×0.4m(宽×深)，骨架外缘设0.1m高排水凸坎，在坡顶、坡脚分别布置0.5m宽混凝土封顶和脚槽。

4.3.6植被恢复及复耕

该工程在建设过程中损毁了大量的耕地，为了补偿耕地，建议渣场在恢复时尽量考虑复耕，尽量减少因工程的建设对项目区土地利用结构的影响，确实无条件复耕的，就采取植被恢复措施。在树草种的选择上，尽量选择根系发达、根蘖萌发力强、固土能力强的乡土树草种，以达到防治水土流失和改善生态环境的目的。

5结语

为了尽量减少弃土弃渣造成的水土流失，可综合考虑项目区域及周边工程建设需要，合理调配实现综合利用。弃渣场是水土流失防治的重点区域，具有地形地质较复杂、立地条件差等特点的沟道型弃渣场，一旦失事，水土流失后果最为严重。本文针对长距离引水工程的渣场进行系统的分类及筛选，有针对性地进行拦挡、排洪、坡面防护以及植被绿化等措施设计。

参考文献

[1]操昌碧.水库型弃渣场水土保持工程措施的设计[J].水电站设计,2009,25(3).

[2]周骞.长距离供水工程对周边生态环境的影响[J].水利建设与管理,2007(10):13-18.

[3]王峰.浅谈博湖东泵站输水干渠水土保持防治措施[J].水利建设与管理,2012(2):78-81.

[4]陈德丽.恰甫其海水利枢纽工程水土保持设施建设及防治效果[J].水利建设与管理,2012(2):82-84.

Soil and water conservation design of waste disposal area of water diversion project in central region of Yunnan Province

RAO Yan,LI Yu,LIAO Wenli

(Hubei Dayu Water Resources and Hydropower Construction Co.,Ltd.Wuhan 430000,China)

Abstract：Blocking,drainage,slope protection,vegetation greening and other measures are adopted in a targeted mode through systematically classifying and screening waste disposal area of water diversion project in central region of Yunnan Province.Water loss and soil erosion prevention system combining engineering measures,plant measures and temporary measures is constructed,which can effectively prevent water loss and soil erosion caused by engineering construction.The soil and water conservation design process can provide reference for similar projects.

Key words：water diversion project; water loss and soil erosion; waste disposal area; soil and water conservation

DOI:10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.06.008

中图分类号：TV67

文献标志码：A

文章编号：1005-4774(2016)06-0029-03