抽水蓄能电站水土流失预测及防治措施研究

李宝华

(凌源市水土保持局，辽宁 朝阳 122500)

水电站技术

抽水蓄能电站水土流失预测及防治措施研究

李宝华

(凌源市水土保持局，辽宁 朝阳 122500)

在抽水蓄能电站建设中减小对环境的破坏，保障经济的可持续发展，十分重要。本文分析了辽宁蒲石河抽水蓄能电站的占地类型，对水土流失进行了研究，预测了潜在水土流失问题及其危害；根据工程项目设计要求与技术参数，提出了具体的水土保持方法。结果表明：预测实施的水土保持效果各项指标都能达到目标需求，水土流失防治研究方案可以有效治理工程区水土流失，在一定程度上恢复生态环境，对保护生态环境、提高社会效益有着重要作用。

抽水蓄能电站；水土流失；防治措施；水土保持

随着社会的不断发展，人们对电力的需求不断增大，电力蓄能技术应运而生。抽水蓄能电站具有启停迅速、调峰填谷、运行灵活等动态功能[1]，由调峰电源职能向节能环保方向发展，对于保障电网安全运营和缓解尖峰时段用电紧张有着重要的现实意义[2-3]。然而，抽水蓄能电站规模较大、施工时间较长，地表植被损坏严重，丧失蓄水固土能力，导致水土流失，在一定程度上破坏了生态环境和自然资源，因此，在抽水蓄能电站建设中，减小对环境的破坏、保障经济的可持续发展尤为重要。

本文通过深入调查了解蒲石河抽水蓄能电站所在区域的社会经济概况及自然条件，分析总结抽水蓄能电站建设工程的水土流失成因及特点。研究建立合适的水土流失预测模型，进行水土流失量定量预测，复核工程建设无水土保持限制性因素，预测潜在水土流失问题及其危害；在此基础上，提出不同区域水土保持方法，进行植物种植区域选定。根据工程项目设计要求与技术参数，提出具体的水土保持方法，并预测实施的水土保持效果。结果表明：各项指标都能达到目标需求，水土流失防治研究方案可有效治理工程区水土流失，可为抽水蓄能电站水土流失预测提供理论依据。

1 电站概况

蒲石河抽水蓄能电站上游库区位于东洋河村境内，下游库区位于小孤山子村境内，电站上、下水库坝址处库底高差290m，上、下水库间的直线平面距离为2.60km。电站单机容量30万kW，装机4台总，装机容量120万kW，年发电量为18.69亿kW·h，年抽水利用小时数2010h，年发电利用小时数1560h，电站担负填谷、调相、调峰、调频及事故备用等任务，建成后并入东北电网。

2 电站水土流失特点

2.1 电站土石方分析

工程开挖土石方总量为895.98万m3，其中，工程剥离表层土38.44万m3，交通设施区开挖土石方192.54万m3，上库区开挖土石方148.12万m3，下库区开挖土石方467.08万m3，施工生产生活区开挖土石方49.80万m3。为减少库外石料场占地，通过取料增加上水库的库容，在上库库尾设置石料场进行取料。根据项目土石方平衡计算结果，填筑总量和土石方开挖分别为606.18万m3和850.50万m3，全部利用工程开挖料作为填筑料，从上库区内石料料场自采231.87万m3，工程弃渣总量521.67万m3。

2.2 水土流失特点

根据水土流失类型特点，蒲石河抽水蓄能电站工程区主要为水力侵蚀(见表1)。根据水土保持监测报告，抽水蓄能电站的水保目标是控制水土流失量在480t/km2以下。

表1 水土流失状况

2.3 占地类型

工程区域内耕地占用面积较少，减少了生产安置工程量，有效地保护了耕地资源，临时占地和工程永久征地分别为85.93hm2和280.11hm2。为减少工程新增扰动原地貌，工程建设有20%的施工用地利用库区已征地，尽量将施工临时设施布设在已征地范围内，可减少新增扰动原地貌及损坏水土保持设施的数量。

3 抽水蓄能电站工程水土流失预测

3.1 水土流失量预测方法

实地分析蒲石河抽水蓄能电站实际情况和工程建设情况，对工程造成的水土流失单元采用类比法和流失系数法进行预测。依据类比工程相同或相近水土流失类型区块的监测结果，在综合分析降水等气候条件差异、确定类比参数的基础上，运用类比法，确定该项目预测分区土壤侵蚀模数值，同时，对施工场地等区采用调查同类型工程方法得出相应的土壤侵蚀模数。结合研究区项目施工特点，分析其影响因子，得出研究区土壤侵蚀模数的修正系数。

根据修正系数，运用类比法，确定该工程自然恢复期土壤侵蚀模数和各预测单元施工期。筹建期为水库施工生活区、施工仓库、临时道路、上下水库连接公路、安置区、承包商营地等，开始施工后，土壤侵蚀模数减小，扰动强度也相对减少。

3.2 水土流失量预测结果

工程建设前，研究区植被覆盖较好，有轻度土壤侵蚀，工程建设可能造成的水土流失总量为32.30万t，新增水土流失量31.29万t，其中，筹建期新增水土流失量5.87万t，施工期新增水土流失量25.38万t，自然恢复期新增水土流失量0.04万t，工程施工期是产生水土流失的重点时段。因此，在水电站工程建设中必须进行有效的综合防治，将水土流失影响降到最低。对抽水蓄能电站工程项目可能造成的水土流失进行预测，结果见表2。

表2 工程可能造成的水土流失预测结果

3.3 水土流失危害分析

通过对蒲石河抽水蓄能电站工程区水土流失量预测，总结水土流失危害，主要包括：工程建设开挖过程会破坏当地植物地表，降低了土壤对水土流失的抵抗能力；工程建设开挖和填筑的土石方量较大，产生的弃渣较多，且占地面积较大，若不及时采取措施，极易产生水土流失；工程开挖和弃渣形成陡坡和裸露面，在降雨等的作用下，容易造成滑塌，若不及时采取防治措施，将对工程安全、自然景观等产生负面影响。

自然恢复期土壤侵蚀强度高于建设前的土壤侵蚀强度；工程建设期输水枢纽工程区、交通设施区、中转料场区、表土堆存场区及弃渣场、移民安置区和施工生产生活区等区块，土壤侵蚀强度也高于建设前的土壤侵蚀强度。

4 抽水蓄能电站水土流失防治措施研究

4.1 工程措施

工程措施主要包括挡渣墙工程、排水工程、土地整治工程等。

挡渣墙工程，采用挖掘机配合人工开挖，石方开挖以气腿钻为主，浆砌石挡土墙所需块石料从开挖料或弃石中捡集，修整并砌筑浆砌石，土石方开挖除部分用于回填外，大部分作为弃渣处理，就近运至规划的弃渣场。混凝土排水沟采用分段浇筑，堆渣的同时在底部设置盲沟，盲沟按原沟道水流走向铺设，盲沟采用大块石干砌，以土工布作为反滤层，干砌石面上铺碎石。施工结束后，取前期剥离的表土层为覆土来源进行场地平整，需复耕的地块在覆土后，全面翻耕整地。

4.2 植物措施

电站建设施工结束后，经场地清理后覆土，恢复植被，以防止渣场顶面发生水土流失。采用网格内撒播灌草的方法进行防护，网格内覆土、撒播草灌进行绿化，覆土厚度为0.40m。草籽选用百喜草+香根草+木豆，以1∶1∶1比例混合，按85kg/hm2控制。植被恢复采用乔灌草相结合的方式，乔木选择木荷，灌木选择木豆籽，草选择百喜草、狗牙根，地径大于5cm、苗高2.5m的带土球的苗木，采取穴状整地，种植穴的规格为0.60m×0.50m；株行距为3.5m×3.5m。林下撒播百喜草、狗牙根和木豆混合籽，撒播密度为85kg/hm2，按1∶1∶1比例混合撒播。

4.3 防治效果预测

工程建设过程中，项目建设区内采取植物措施恢复植被，项目建设区可恢复植被面积111.81hm2，实施植物措施面积111.81hm2，林草植被恢复率高于99%，达到了防治目标要求。水土保持方案和主体工程中已有水土保持功能的防护措施实施后，水土流失将大大减轻，将减少水土流失量31.10万t，水土流失控制率达96%。随着所有水土保持措施发挥效益，项目建设区土壤侵蚀模数将下降到427t/(km2·a)，土壤流失控制比为1.12，达到1.0的防治目标。土壤流失控制比见表3。

表3 土壤流失控制比

5 结 语

通过对蒲石河抽水蓄能电站的综合研究，得到以下主要结论：水土流失类型以水力侵蚀为主，表现形式主要为坡面面蚀、浅沟侵蚀及切沟侵蚀，将枢纽工程区和表土堆放场作为水土流失重点防治区域和水土保持重点监测区域；结合研究区项目施工特点，分析其影响因子，得出研究区土壤侵蚀模数的修正系数，运用类比法，确定该工程自然恢复期土壤侵蚀模数；水土保持措施实施后，工程建设扰动土地整治率大于98%，水土流失总治理度大于98%，土壤流失控制比达到1.12，拦渣率达99%以上，林草植被恢复率大于99%，林草覆盖率达32.0%，水土流失防治指标均能达到方案防治目标要求。

[1] 孙学明.江苏溧阳抽水蓄能电站引水竖井施工技术分析[J].中国水能及电气化,2015(5):13-15.

[2] 刘增宏,郝巨涛.宝泉抽水蓄能电站沥青混凝土面板斜坡稳定性研究[J].中国水能及电气化,2010(5):36-40.

[3] 沈东明.江苏溧阳抽水蓄能电站大坝填筑质量分析[J].水利建设与管理,2013(3):54-57.

[4] 尚伯忠,李文娟.大坝沥青混凝土面板质量和调整设计指标Monte-Carlo控制法[J].水利建设与管理,2014(11):26-30.

Study on Prevention and Countermeasures of Water and Soil Erosion in Pumped Storage Power Stations

LI Baohua

(LingyuanMunicipalSoilandWaterConservationBureau,Chaoyang122500,China)

Reduction of damage on environment and guarantee sustainable development of economy is of utmost importance for building of pumped storage power stations. This article analyzes land occupation types of Pushihe pumped storage power station in Liaoning, digs into water and soil erosion and forecasts potential water and soil erosion and its harms; following project designing requirements and technological parameters, it puts forward concrete methods for water and soil conservation. Results indicate that all indicators of water and soil conservation effects forecasted and implemented can reach targeted needs, the research programs on prevention of water and soil erosion can validly redress water and soil erosion in engineering region, restore ecological environ ment to a certain degree and displays a major effect on protect ecological environ ment and boost social effects.

pumped storage power station; water and soil erosion; controlling measures; conservation of water and soil

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.01.009

S157

A

1673-8241(2017)01- 0028- 04