金沙江上游叶巴滩水电站特大型弃渣场堆置方案研究

史小栋，尹 嫚，操昌碧(中国电建集团 成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 611130)

金沙江上游叶巴滩水电站特大型弃渣场堆置方案研究

史小栋，尹 嫚，操昌碧

(中国电建集团 成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 611130)

特大型弃渣场；堆置方案；叶巴滩水电站；金沙江上游

以降曲河特大型弃渣场为例，从防洪设计标准、防治措施体系及风险程度等方面对该渣场拟采取的三种堆置方案进行分析比较，最终明确降曲河特大型弃渣场选用沟道型/库底型弃渣场最为合适。沟道型/库底型弃渣场不仅选址符合《水电建设项目水土保持方案技术规范》(DL/T 5419—2009)相关要求，而且防洪工程设计标准最低、防治措施体系简单、风险程度最低。

叶巴滩水电站位于四川省甘孜州白玉县、西藏自治区昌都地区贡觉县和江达县境内，是金沙江上游干流河段上规划的13个梯级水电站中的第7个梯级电站，工程等级为Ⅰ等大(一)型。水电站坝型为混凝土双曲拱坝，最大坝高224 m，水库正常蓄水位2 889 m，死水位2 855 m。水电工程弃渣场具有场址选择困难、弃渣量较大、弃渣造成的水土流失危害严重等特点[1]。目前，由于对弃渣主要采取的处理措施为设置弃渣场集中堆放并加以防护，所以弃渣场的水土保持设计是水电工程水土保持设计的重中之重。水电站施工总布置规划的单个弃渣场堆渣量往往达几百万方，堆渣高度达几百米，加之受地形、地质条件限制，在选择渣场时往往涉及水库淹没、不良地质灾害等不利条件，这更是给弃渣场的水土保持设计提出了严峻的挑战[2]。以降曲河特大型弃渣场为例，从防洪设计标准、防治措施体系及风险程度等方面对该渣场拟采取的三种堆置方案进行分析比较，明确最终的选择结果，可为今后同类水电工程特大型弃渣场的规划布置提供一定的科学依据。

1 弃渣场概况

降曲河弃渣场位于水电站坝址上游600 m处降曲河河道范围内，属水库淹没区。弃渣场高程2 733～2 855 m，主要堆放大坝工程、导流工程、引水工程、坝区危岩体防护工程及部分道路工程开挖产生的弃渣，总堆渣量1 258万m3，占地面积46.60 hm2，占地类型以林地、草地、水域为主。由于项目区附近谷坡陡峻，平缓阶地匮乏，所以降曲河弃渣场不仅要解决工程弃渣问题，而且要提供大量的施工场地，以保证主体工程的顺利施工。

2 弃渣场规模、堆置方案及类型

2.1 弃渣场规模

《水电建设项目水土保持方案技术规范》(DL/T 5419—2009)(以下简称《技术规范》)规定：堆渣总量大于300万m3或堆渣体最大高度大于150 m，渣场规模为特大型弃渣场。降曲河弃渣场总堆渣量达1 258万m3，为特大型弃渣场。

2.2 弃渣堆置方案及渣场类型

按照弃渣场地形条件、弃渣场与河(沟)相对位置、洪水处理方式等，可将弃渣场分为沟道型、临河型、库区型、坡地型和平地型等5种类型。根据洪水处理方式及堆渣方式，又可将沟道型弃渣场分为截洪式、滞洪式、填沟式3种[3]。按照弃渣堆置高度与水库正常蓄水位、死水位的相对关系，又可将库区型弃渣场细分为库面型、库中型和库底型三类[1]。

现对降曲河弃渣场弃渣堆置方案逐一进行比对分析，以确定最优方案。

方案一：临河型/库面型弃渣场。施工期，将弃渣堆放于降曲河右岸，渣脚处会受降曲河设计洪水影响(P=1%)，此时渣场为临河型；运行期，弃渣场顶高程为2 910 m，高于本电站正常蓄水位2 889 m，此时渣场为库面型。

方案二：沟道型/库中型弃渣场。施工期，将弃渣堆放于降曲河河道内，渣体将河道部分填埋，此时渣场为沟道型截洪式；运行期，弃渣场顶高程为2 875 m，高于水电站死水位、低于正常蓄水位，此时渣场为库中型。

方案三：沟道型/库底型弃渣场。施工期，将弃渣堆放于降曲河河道内，渣体将河道部分填埋，此时渣场为沟道型截洪式；运行期，弃渣场顶高程为2 855 m，与电站死水位相同，此时渣场为库底型。

降曲河弃渣场三种堆置方案详见表1。

表1 降曲河弃渣场三种堆置方案

3 防洪设计标准及防护措施体系

3.1 防洪设计标准

根据《技术规范》，特大型弃渣场防洪设计标准为P=1%～2%。考虑到该渣场位于大坝上游，若失事则对主体工程施工和运行有重大影响，因此将弃渣场防洪设计标准取为P=1%(100年一遇)。水库蓄水后，设置在水库淹没区范围内的永久弃渣场，防洪标准不超过P=5%(20年一遇)。

降曲河弃渣场三种堆置方案防洪设计标准详见表2。

表2 降曲河弃渣场三种堆置方案防洪设计标准

3.2 防护措施体系

3.2.1 临河型/库面型

根据《技术规范》，须在弃渣场迎水侧坡脚布设拦渣堤，正常蓄水位以下的迎水坡面采取斜坡防护措施，以上坡面及渣顶面采取植物措施进行防护。

根据上述规定及水土保持相关要求，在渣脚处设置重力式浆砌石拦渣堤进行拦挡，堤高3 m、顶宽1.2 m、基座厚1 m。为了防止库区水位消落对渣体坡面造成冲刷，对坡面实施干砌石护坡，厚度为50 cm，护坡顶高程为水库正常蓄水位加80 cm的安全超高[4]。为了防止渣场顶部坡面汇水冲刷渣体表面，在渣场顶面以上设置截(排)水措施，截(排)水措施防御暴雨标准采用P=10%(10年一遇)24 h最大降雨量[4]。正常蓄水位以上坡面及渣顶面进行绿化覆土并种植适生灌草进行植被恢复。

3.2.2 沟道型/库底型

根据《技术规范》，弃渣场上游洪水通过设置的防洪排导工程排至下游，渣脚处通过设置拦渣堤进行挡护。弃渣场设计的防洪排导工程由拦洪坝和泄洪隧洞工程组成。拦洪坝采用复合土工膜心墙堆石坝，坝顶宽10 m、长85 m，坝体迎水面及背水面坡比为1∶2，迎水面采取30 cm厚干砌石进行防护。泄洪隧洞由进口段、洞身段和泄槽段组成，长约2 700 m，按无压流设计，断面结构型式为拱门型，进水口及洞身段宽5.5 m、高4.5～8.5 m。在弃渣场渣脚处设置浆砌石拦渣堤，堤型及断面尺寸同“3.2.1临河型/库面型”相关设计内容。

3.2.3 沟道型/库中型

弃渣场上游防洪排导工程组成及设计同“3.2.2沟道型/库底型”相关设计内容，但防洪设计标准由P=5%(20年一遇)提高到P=1%(100年一遇)，泄洪隧洞进水口及洞身段宽度及高度均加大，断面宽7.5 m、高8.5～10.5 m。在弃渣场渣脚处设置浆砌石拦渣堤，堤型及断面尺寸同“3.2.1临河型/库面型”相关设计内容。另外，为了防止库区水位消落对渣体坡面和顶面造成冲刷，实施干砌石护坡，厚度为50 cm。

降曲河弃渣场三种堆置方案防治措施体系详见表3。

表3 降曲河弃渣场三种堆置方案防治措施体系

4 风险程度分析

降曲河弃渣场若为沟道型/库底型弃渣场，为了排导渣场上游河水将实施防洪排导工程，另外还要在坡脚处设置拦渣工程进行挡护。渣体全部位于死水位以下，对主体工程施工和运行基本无影响。

降曲河弃渣场若为沟道型/库中型弃渣场，同样需要建设防洪排导工程，相比沟道型/库底型弃渣场，由于防洪排导工程设计标准提高，土石方开挖及防洪排导工程防护措施量将增加。同时，为了防止库区水位消落对渣体坡面和顶面造成冲刷，需要实施斜坡防护工程进行防护。

降曲河弃渣场若为临河型/库面型弃渣场，须实施拦渣工程、斜坡防护工程、截(排)水工程和植被建设工程，投资有所增加。运行期，弃渣场顶高程高于正常蓄水位，堆渣高度大于150 m，因为渣场下游为枢纽工程区，所以对主体工程施工和运行会有重大影响。

综上所述，从风险角度分析，沟道型/库底型弃渣场为最优推荐方案。

5 结 语

水电工程弃渣场是水土流失防治的重点和难点，弃渣堆置方案的不同将对防洪设计标准和水土流失防护措施体系布设有着重要的影响[2]。以降曲河弃渣场为例，从防洪设计标准、防治措施体系布设及风险程度等方面对三种不同堆置方案进行了分析对比，得出以下结论：降曲河弃渣场最合适渣场类型为沟道型/库底型，这种类型的渣场不仅符合《技术规范》的要求，而且其防洪设计标准最低，防治措施体系较简单，水土保持工程措施设计难度和投资均可有效降低。另外，形成的渣场顶面有利于整个工程的施工场地布置，也符合水土保持及工程建设相关要求；施工期间可通过设置简单的防洪排导工程和拦渣工程来有效防治水土流失，运行期渣体全部位于死水位以下，水土流失较少，且对主体工程施工和运行基本无影响。

[1] 高宝林，周全，高武林.水电工程弃渣场水土保持措施设计探讨[J].中国水土保持，2011(3)：36-38.

[2] 吴伟，杜运领.水电工程复合型弃渣场水土保持设计探讨[J].中国水土保持，2014(1)：40-42.

[3] 中华人民共和国水利部.水利水电工程水土保持技术规范：SL 575—2012 [S].北京：水利部，2012:1-10.

[4] 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(3)：46-51.

(责任编辑 孙占锋)

S157.2

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1000-0941(2017)01-0028-03

史小栋(1982—)，男，内蒙古乌兰察布市人，高级工程师，硕士，主要从事水土保持研究工作。

2016-03-10