新疆KSTY水电站工程弃渣场水土保持措施浅析

孙若城

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 前言

近年来，随着西部大开发对新疆的建设加快，大批水利水电工程开工建设，为新疆的经济发展起到促进作用。但工程建设的同时也加剧了当地的水土流失。工程施工期间土石方挖填量较大，疆内大中型水利水电工程产生的弃渣量多在50万～200万m3间，需设置数个专用的弃渣场堆置，单个弃渣场堆渣量多在数十万方，受限于水利水电工程项目区的地形条件，弃渣场多设置于河滩、河岸阶地以及支沟的沟道岸边，施工期间弃渣易受大风降雨等自然因素的影响产生水土流失。施工结束后，工程道路沿线可视范围内的永久弃渣场若不做好植被恢复措施，对工程区周边景观会产生较大影响，在自然恢复期内也会产生一定的水土流失。本文以新疆KSTY水电站工程工程为例，在充分了解工程区自然环境及主体工程设计的前提下,因地制宜的对弃渣场提出水土保持措施，为水利水电工程弃渣场的水土流失防治提供参考。

1 工程概况

KSTY水电站工程采用堤坝式开发，由拦河坝、表孔溢洪洞、导流兼泄洪洞、发电引水洞、坝后式地面厂房等建筑物组成。电站属Ⅱ等大（2）型工程，工程总占地面积551.22 hm2，其中永久占地498.87 hm2，临时占地52.35 hm2。工程土石方开挖总量为146.54万m3，总填筑489.64万m3，利用料56.17万m3，借方总量为421.91万m3，总弃渣量78.81万m3。

工程设置了4处永久弃渣场，总堆渣量78.81万m3，最大堆高不超过8 m。其中1#和3#弃渣场位于水库库区内，2#和4#弃渣场位于库区外阶地。1#弃渣场位于坝址上游库区内的左岸Ⅱ级阶地，处于河谷区，坡度约为3～4%，现状为天然草地；2#弃渣场位于枢纽下游左岸Ⅱ级阶地上，地势平坦开阔，坡度约为4～6%，现状为天然草地；3#弃渣场位于坝址上游库区内的右岸Ⅱ级阶地上，地势较为平坦，坡度在2～3%左右，现状为天然草地；4#弃渣位于坝址下游右岸Ⅱ级阶地，地势平坦开阔，坡度约为2～3%，现状为天然草地。

2 弃渣场存在的水土流失问题及防治重点

2.1 水土流失现状

①水力侵蚀：项目区多年平均降水量375.26 mm，最大日降水量为50.3 mm，根据现场调查，各弃渣场均位于河道两岸阶地，地面坡度在2°～6°之间，地形较为平坦，占地类型均为草地，植被盖度在30%～50%，无明显的汇水冲刷痕迹，没有冲洪沟分布，地表仅在暴雨天气下存在一定程度的溅蚀和面蚀，水力侵蚀程度较轻。总体来看未扰动情况下弃渣场内水力侵蚀方式主要为面蚀，侵蚀强度为轻度。

②风力侵蚀：项目区多年平均风速1.7 m/s，最大风速20.0 m/s，年均大风日数（≧7 m/s）10.2 d，具备风蚀发生的风力条件。但在现状弃渣场占地范围植被盖度在30%～50%，基本无明显的裸露地表，发生风蚀的能力较弱，基本不具备发生风力侵蚀的下垫面条件。综合看来，未扰动情况下弃渣场风力侵蚀强度为微度。

2.2 弃渣场对区域水土流失的影响因素分析

弃渣场在施工期间将被开挖出的土石方占压，堆置的土石方较为松散，弃渣中的细颗粒易受大风和暴雨侵蚀产生流失，总体的土壤侵蚀强度为中度，局部区域甚至可达到强度。施工完毕后，原本天然草地被裸露的渣体占压，失去了蓄水保土的能力，原有的水土保持设施被破坏，在自然恢复期内将产生面蚀为主的水力侵蚀。弃渣的堆放再塑了原地貌，形成较陡的边坡，改变了原地表坡面的产汇流条件，若不妥善解决排水问题，不仅会造成弃渣本身的流失，而且可能使渣堆附近区域的水土流失由原来的面蚀逐渐演变为沟蚀，加剧当地局部区域的水土流失[1]，甚至可能淤塞河道或沟道，影响行洪，对下游水利工程及设施、人员产生危害。

2.3 水土流失防治的重点

根据以上分析，为防止弃渣滑塌流失，需布设经济、合理有效的拦渣措施，应结合当地的降雨情况，从弃渣的机械组成、渣场位置、上游来水等情况实施合理的拦挡措施，确保堆渣体稳定，使堆渣体在设计洪水位以下部分满足抗冲要求，坡脚不被洪水淘刷，在设计洪水位以上部分不发生水土流失。通过措施比较，结合堆渣体的位置、高度等实际情况，择优选取技术上可行、有效、投资省、方便施工的防护方案[2]。还应做好植被恢复措施，应当以工程措施和生物措施相结合，尽可能的减少工程措施，尽可能的放缓边坡，降低拦挡设施的高度，增加植物措施的比重。

3 弃渣场水土流失防治思路

根据对弃渣场水土流失因素的分析以及水土流失防治的重点，结合工程建设特点、所处区域的环境情况，提出工程弃渣场水土保持措施。

3.1 阶地弃渣场

①拦挡措施：位于淹没区外的2#、4#永久弃渣场布置于库区以外的河道两岸阶地，地面坡度在2°～6°，弃渣场类型为平地型渣场，在堆渣前应在临河侧的坡角处布设拦挡措施，由于堆渣区域地形平坦，施工期间和水库蓄水后均不受洪水影响，拦挡措施可采用浆砌石挡渣墙。弃渣场最大堆高不超过8 m，从节省投资方面考虑，挡渣墙高度控制在2 m以下，可直接按照技术规范确定断面尺寸。

②坡面防护及植被恢复措施：施工期间和水库蓄水后均不受洪水影响，为使弃渣场与周边景观相协调，恢复原有的土地利用类型，弃渣场外边坡应不陡于1∶1.5，并对弃渣坡面和顶部覆土并采取植被恢复措施，同时可对降水起到拦蓄作用。在临近渣顶的外缘布设排水沟，与坡面排水沟相接，短时暴雨不能及时下渗情况下产生的汇流可通过排水沟排入弃渣场下游，避免对边坡产生冲蚀。

3.2 库区弃渣场

①拦挡措施：1#、3#永久弃渣场位于水库淹没区内，经复核水库蓄水后渣顶位于水库死水位以下，不会占用水库有效库容不受水库水体涌浪侵蚀。为避免运行期弃渣滑塌对水库库容和沉淀泥沙产生影响，应在堆渣前布设拦挡措施，对施工期的堆渣也能起到拦挡作用，并防止水库蓄水弃渣滑塌增加泥沙含量，施工期间弃渣不受洪水影响，拦挡措施可采用浆砌石挡渣墙，施工期间应做好弃渣场的排水设施，在渣顶和坡面布设临时排水沟，避免暴雨径流冲刷坡面。施工期间为降低挡渣墙内侧水位，应在墙后设置排水孔。

②坡面防护及植被恢复措施：为避免运行期弃渣滑塌对水库库容和沉淀泥沙产生影响，弃渣应按照1∶1.75的缓坡堆放，水库蓄水后弃渣场将被淹没，因此不需要采取植被恢复措施。

4 弃渣场水土保持措施

（1）位于阶地的2#、4#弃渣场，见图1。

①工程措施

a.浆砌石趾墙：对于水库淹没区外的2#、4#弃渣场的堆渣坡角处底部先采用浆砌石趾墙拦挡，再进行弃渣的堆放。浆砌石趾墙底宽1 m，高1.2 m，顶宽0.84 m，埋深0.8 m，材料选用C15浆砌块石。堆渣应严格在趾墙拦挡的范围内按照1∶1.5的稳定边坡堆放，避免滑入周边地区产生水土流失。为防止地基不均匀沉陷和温度变化引起墙体裂缝，趾墙每隔10 m设置一道宽2 cm的伸缩沉陷缝，在墙体上每隔2 m设直径5 cm排水管。

b.排水沟：为防止降雨及汇流对渣堆的冲刷，保证堆渣的稳定性，堆渣结束后在渣顶周边布设排水沟，将渣顶旁的山体汇水和渣顶汇水集中由堆渣坡面导出。排水沟底宽0.3 m，深度0.3 m，边坡1∶1。排水沟采用预制板衬砌，衬砌厚度5 cm。

c.覆土：为使弃渣场与周边景观相协调，堆渣结束后应对淹没区外的2#、4#弃渣场进行绿化，为保证植物措施的效果，需要对绿化区域的堆渣坡面及渣顶进行覆土，覆土厚度约30 cm。覆土可拉运库区清库时清理出的腐殖土。

②植物措施

为使弃渣场与周边景观相协调，堆渣结束后应对淹没区外的2#、4#弃渣场进行绿化，在渣顶和坡面覆土的同时人工撒播当地适生的免灌草种早熟禾、狗牙根的混合草籽，按80 kg/hm2进行撒播。

（2）水库淹没区内的1#、3#弃渣场，见图2。

①工程措施

a.浆砌石挡渣墙：1#弃渣场和3#弃渣场位于坝址上游阶地，水库蓄水后将被淹没，渣顶位于水库死水位以下。为防止运行期弃渣滑塌对水库库容和沉淀泥沙产生影响，同时对施工期的堆渣起到拦挡作用，在弃渣堆置前在各弃渣场地势较低的边界一侧建浆砌石挡渣墙，再进行弃渣的堆置，弃渣应按照1∶1.75的缓坡堆放。

根据《开发建设项目水土保持技术规范》中对拦渣工程的设计要求和稳定性进行分析计算，确定本工程挡渣墙采用直立式挡渣墙，墙面高2 m，墙顶宽0.5 m，墙背边坡1∶0.5，基础深0.6 m，墙踵宽度0.5 m。为防止地基不均匀沉陷和温度变化引起墙体裂缝，趾墙每隔10 m设置一道宽2 cm的伸缩沉陷缝，在墙体上每隔2 m设直径5 cm排水管。

②临时措施

a．临时排水沟：对于淹没区以内的1#、3#弃渣场，为防止降雨及汇流对渣堆的冲刷，保证堆渣的稳定性，施工期间在弃渣放稳定、短时间内不再扰动的情况下，在渣顶周边布设临时排水沟，将渣顶汇水集中由堆渣坡面导出。排水沟底宽0.3 m，深度0.3 m，边坡1∶1，采用人工开挖，铺复合土工膜防渗，水库蓄水前清库时应将土工膜拆除。

图2 1#、3#弃渣场水土保持措施剖面图

5 结论

本文通过对新疆KSTY水电站工程弃渣场水土流失现状及影响的分析，确定了弃渣场水土流失治理的重点内容，提出了弃渣场水土流失防治思路，即遵循弃渣“先拦后弃”的原则，在堆渣前根据堆渣高度及周边环境情况，适当降低挡渣工程高度，在满足拦挡要求的前提下降低造价。弃渣坡面防护措施可与植被恢复措施相结合，放缓弃渣边坡，以达到恢复自然景观的效果，同时做好坡面排水和渣体内排水措施。在实际实施过程中，弃渣场水土保持措施基本按照此思路进行了深入设计，目前工程水土保持验收工作已完成，根据水土保持措施实施情况来看，采取水土保持措施后的弃渣场拦挡措施效果良好，植被恢复情况较好，与周边环境较协调，起到水土流失治理与生态环境建设共同实现的效果。