平原河网地区水库工程水土保持设计探讨

2017-01-11张陆军

水利规划与设计 2016年8期

关键词：河网水源地水土保持

张陆军，苏翔，周航

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

平原河网地区水库工程水土保持设计探讨

张陆军，苏翔，周航

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

本文结合黄浦江上游水源地金泽水库工程实例，分析了平原河网地区水库建设项目水土流失环节及可能产生的危害，从工程措施、植物措施、临时措施、弃土弃渣处置等方面探讨了水土保持措施设计及措施体系构建，总结了相关水土流失防治经验。

平原河网地区;水库工程;水土保持

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.041

平原河网地区人口密度大、大中城市多，面临的集中供水问题突出，近年来各地越来越重视应急备用水源地建设，目前常见的应急水源地为开挖人工湖(水库)蓄水。但平原河网地区是传统上水土流失相对较弱的区域，长久以来水土保持工作未得到足够重视，因水库建设造成了大量水土流失，带来了严重的资源与环境问题［1，2］。因此，做好平原河网地区水库建设水土保持设计，对减少建设过程中水土流失，保护土地资源和生态环境具有重要意义［3］。

本文以上海市重大建设工程——黄浦江上游水源地金泽水库工程实例，探讨了平原河网地区水库工程土保持设计，相关经验可为类似项目提供参考。

1 工程概况

1.1 工程背景与规模

黄浦江上游水源地是上海市四大水源地之一，供水范围含青浦、金山、松江、闵行和奉贤等地区，规划供水规模500万m3/d，约占全市原水供应量的三分之一，供水地位极其重要。现状黄浦江上游水源地为开放式、流动性、多功能的水域，取水口分散、原水系统相对独立，普遍存在原水水质不稳定和应对突发性水污染事故能力薄弱等问题。据此，上海市决定实施“黄浦江上游水源地金泽水库工程”，以加强水源地的集中保护，稳定水质。金泽水库总库容910万m3，突发性事故时应急原水供水规模为250万m3/d，近期供水规模351万t/d，服务人口约950万人。

1.2 工程布置

工程位于上海市青浦区金泽镇东部、黄浦江上游太浦河北岸，主要由水库库区、取水闸站、输水泵站、引水河道、环库河道等组成。其中水库库区利用现状李家荡和乌家荡两个湖荡进行开挖，库区水面积约1.90km2，总库容910万 m3，有效库容525～817万m3，调节库容292万m3;取水闸站布置在引水河道的进口处，采用闸引方式引水，占地面积5.49hm2，主要由闸室、消力池、内外河连接段、桥梁配电及控制室等组成;输水泵站布置在太浦河北岸，输水规模351万 m3/d，占地面积7.58hm2，主要由取水设施、泵站及管理区、桥梁等组成;引水河道布置在取水闸与水库库区之间，将太浦河的原水输送至库区，河道总长1.5km，底宽58m，口宽100m;环库河道沿水库堤线在50m水源地保护区范围内布设，总长6.38km，河口宽18～20m，河底宽5m。

工程总占地面积 537.45hm2，包括永久占地270.05hm2和临时占地267.40hm2;工程开挖土方903万m3，回填土方204万m3，外弃土方699万m3;工程总投资 369403万元，其中土建投资166662万元;工程于2015年5月开工，总工期20个月。工程平面布置示意见图1。

2 水土流失影响分析

工程施工将形成大面积的开挖、填筑裸露边坡并产生大量临时堆土料，在降雨和重力作用下，易造成水土流失，可能造成的水土流失危害主要集中在以下几个方面［4］。

图1 工程平面布置示意图

2.1 加剧水土流失

工程施工期间库区开挖、堤防填筑、引水河及环库河开挖、闸站建设以及临时堆土弃土过程中，使得土壤侵蚀模数急剧上升，微度流失变为强烈甚至剧烈流失，松散土方受雨水冲刷四处流溢冲淘，会造成场地内外原有水土保持设施的损坏，使其原有的水土保持功能降低或丧失，进而加剧水土流失。

2.2 影响工程安全

项目区年平均降水量达1136.8mm，降雨强度大，暴雨频繁发生，水库开挖、临时堆土、弃土等形成的裸露坡面在降雨因子的作用下，极易发生水土流失，诱发滑坡等地质灾害，直接危及工程安全。

2.3 影响区域景观和生态环境

工程征占农田及坑塘水面面积较大，使原有的湖荡、河网地带的自然植被景观被施工现场和工程景观所替代，同时施工期和运行期需堆弃大量土方，在水力、风力侵蚀作用下，产生水土流失和大气粉尘污染，对局部区域生态环境造成不良影响。

2.4 影响临近河湖及水源地水质

工程施工形成的松散土方易随地表径流进入附近水域，特别是挖填边坡和临时堆土弃土过程中，如不进行防护，雨洪水携带松散土壤流入河网内，可能增加周边水系局部水体浊度，增大含沙量，对临近水域水质产生负面影响。

2.5 造成洪涝灾害、土地退化

施工中流失的土石方可能会淤塞河道及沟渠，使周边水系行洪能力和防洪排水标准降低，造成洪涝灾害，淤塞或冲毁周边的蟹塘、鱼塘;另外水土流失可能带走土壤表层的营养物质，降低土壤肥力，造成土地退化，对当地农业发展带来不利影响［5］。

3 水土保持措施设计及措施体系构建

根据工程区地形地貌、气象环境、水土流失特点等，采用相应措施，做好水土流失防治工作。水土保持措施配置中，工程措施控制大面积、高强度水土流失，并为植物措施的实施创造条件;植物措施与工程措施配套，提高水土保持效果，改善生态环境［6，7］;考虑到项目特点，还应做好水土保持临时防护措施和弃土弃渣处置。

3.1 工程措施

3.1.1 表土剥离与利用

工程建设占用大量的耕地、园地、林草地，其表层耕植土是宝贵的资源，因此在水土保持设计中明确了在施工期对表土进行剥离，剥离厚度因地而异，剥离的表土集中堆置于弃土场内或工程周边空地，施工后期用于土地复垦或绿化覆土。目前表土剥离工作已全部完成，并通过国土、水务部门组织的验收，共计剥离表土13.34万 m3。该工程也成为上海市首个表土剥离再利用全流程示范工程，获得各相关部门高度评价，具有十分重要的推广意义。

图2 工程表土剥离与堆置

3.1.2 施工围堰

取水闸站、输水泵站内共布置2座清淤周转场，因此对周转场四周设围堰进行防护，围堰土利用工程开挖土方，围堰高根据周转淤泥堆高而定。

3.1.3 排水工程

水库周边涵养林带存在一定坡度，为保证雨水有序排放，林带坡面上每隔 50m设 300mm× 300mm纵向砖砌排水沟，将坡面雨水引入河道。

3.1.4 土地复垦

工程临时占地面积较大，特别是施工生产生活区、弃土场，在工程结束后均具备复垦条件，因此在设计中明确了对临时占地进行复垦，复垦工作由农业部门进行专项设计，有效地保护了耕地资源。

3.2 植物措施

3.2.1 水源涵养林

考虑到边坡防护、涵养水源及美化环境等水土保持要求，设计中在水库堤顶道路外侧与环库河之间宽约20m区域、河道岸边20m区域栽植涵养林带，涵养林按照园林景观标准建设，树草种选用香樟、女贞、广玉兰、紫玉兰、水杉、落羽杉、垂柳、日本晚樱、花石榴、紫荆、红叶石楠、海桐、红花继木、黄馨、石竹、洒金东瀛珊瑚、大花美人蕉、百慕大草等。

3.2.2 耐湿乔灌带

为更好的净化水质、涵养水源、保持水土，在李家荡库区与乌家荡库区之间的生态导流堤上栽植耐湿乔灌带，乔灌木选用水杉、落羽杉、柽柳等。

3.2.3 其他绿化

除水源涵养林和耐湿乔灌带外，在项目区其他适宜绿化的区域进行乔灌草综合绿化，对各边坡铺植草皮或撒播草籽绿化，防治水土流失并提高林草覆盖率。

3.3 临时措施

除做好工程措施与植物措施设计，设计施工中还考虑了水土流失临时防护措施，施工期在各建设区周边设临时排水沉沙措施，并注重永临结合布置;对临时堆土边坡设彩条布苫盖，堆土场四周设填土草包拦挡;对灌注桩施工场地附近设泥浆池及钻渣堆场，堆场四周设填土草包挡护;在砂石料堆场四周设砖砌挡墙挡护。

3.4 弃土弃渣处置

水库开挖过程中产生的弃土弃渣量大(共699万m3)，因此弃土弃渣处置是水土保持工作的重中之重。在设计中充分与当地政府部门进行了沟通，将多余开挖方设20余处弃土场集中堆放，弃土场以废弃的鱼塘、藕塘为主，另有少量荒地，弃土场占地均为金泽镇或周边区域近期即将进行复垦的地块，需大量的土方回填，因此本工程弃土场设置实现了弃土处置与土地复垦的双赢，响应了国家关于“十分珍惜、合理利用土地”的政策。