獾子洞水库非常溢洪道生态防护工程方案研究

刘 洋

(鞍山水文局，辽宁 鞍山 114039)

1 工程背景

獾子洞水库位于辽宁省沈阳市法库县秀水河子镇獾子洞村村南，属于辽河水系秀水河的支流三合成河干流上的一座中型水库[1]。獾子洞水库坝址以上的集雨面积约为280 km2，总库容5052万m3，是一座以防洪为主，兼具灌溉、养殖、旅游等诸多功能的综合性水库。獾子洞水库的建筑物主要包括土坝、泄洪闸，溢洪道以及输水洞。由于水库建成年代较早且设计施工标准较低，水库存在明显的险情，急需进行工程防护。在水库除险加固工程设计中，拟对水库非常溢洪道实施生态防护，工程位于非常溢洪道引渠段的自溃坝至下游清丰路，长210 m，宽100 m。獾子洞水库是辽宁省沈阳市的著名生态旅游景点之一，库区内生态环境良好，如诗如画。目前，獾子洞水库景区内已经建成了供游客旅游住宿的餐饮、宾馆等基础设施，交通条件也十分便利。但是，景点还没有建成供游客停车的停车场，为了促进当地旅游业的发展，水库管理局决定借本次生态防护项目建设，在渠底方案设计中增建临时停车场。

2 生态防护工程布置方案

獾子洞水库非常溢洪道生态防护工程位于非常溢洪道引渠段的自溃坝至下游清丰路，长210 m。其中，自溃坝的坝脚下游20 m属于自溃坝防护的下游范围，出于保证自溃坝自身安全的考虑，应该进行绿化防护，而剩余的190 m长度部分提出如下两种布置方案。

方案一：护底采用硬铺装周边绿化的方式，可以全部用于临时停车场建设，而护坡则采用植被绿化与硬化相结合的方式。具体设计思路如下：非常溢洪道的护坡采取植物措施和工程措施相结合的方式[2]，需要栽植灌木等树种2378株，铺设植草砖4000 m2。其中，种植材料应当具有发达的根系，适应性好，品种优良。栽铺的草坪应当规格一致，边缘平直。为解决临时停车问题，在自溃坝下游20～210 m范围内设计长5.5 m、宽2.5 m的停车位580个，长80.0 m、宽5.0 m的停车场内部交通道路9条。停车场的周边采取草灌花以及播撒草种等两种方式进行绿化[3]。其中，既有断面土质明渠的左侧边坡利用草灌花的形式进行绿化，面积为2000 m2；明渠内部才采用播散草种的方式进行绿化，面积为2325 m2。在非常溢洪道的自溃坝北段设计面积为600 m2的自行车临时停靠站，该部分设计采用C30混凝土路面，厚度为20 cm，其下铺设18 cm厚，水泥含量为4%的砂砾石水稳层。方案一的工程总投资估算为248.61万元，其具体的工程量与投资估算结果如表1所示。

表1 方案一工程量与投资估算结果表

方案二：护底采用硬铺装两侧绿化的方式，按近期需求的160个停车位建设临时停车场，而护坡则采用植被绿化的方式进行防护，具体设计如下：非常溢洪道的护坡采取植物措施的方式进行防护，需要栽植灌木等植被的面积为8000 m2。其中，种植材料应当具有发达的根系，适应性好，品种优良。栽铺的草坪应当规格一致，边缘平直。考虑到景区近期的停车需求，在自溃坝下游20～210 m范围内设计长5.5 m、宽2.5 m的停车位160个，长80.0 m、宽5.0 m的停车场内部交通道路3条。停车场的周边采取草灌花以及播撒草种等两种方式进行绿化。其中，既有断面土质明渠的左侧边坡利用草灌花的形式进行绿化，面积为2000 m2；明渠内部才采用播散草种的方式进行绿化，面积为12 750 m2。在非常溢洪道的自溃坝北段设计面积为600 m2的自行车临时停靠站，该部分设计采用C30混凝土路面，厚度为20 cm，其下铺设18 cm厚，水泥含量为4%的砂砾石水稳层。方案二的工程总投资估算结果为104.94万元，其具体的工程量与投资估算结果如表2所示。

3 生态防护工程方案的选定

3.1 方案优选思路

根据獾子洞水库除险加固工程的总体规划，非常溢洪道的启用频率为500 a一遇，并以此为基础提出了两种工程施工方案。其中，两种方案的主要区别有两方面，一是护坡采取的措施不同，方案一采取的是植物和硬化相结合的方式，而方案二则采取纯植物措施；二是渠底的设计方案不同，方案一主要考虑长远发展，硬铺装面积较大，可以提供更多的停车位，同时投资额较大，而方案二主要着眼于近期需求，侧重于生态建设，硬铺装面积小，投资额也较小。因此，为了优选出最佳设计方案，需要结合两种方案的不同特点建立综合评价指标体系，通过对不同指标的综合对比分析，进行方案的优选[4]。

3.2 评价指标体系的构建

本次研究从獾子洞水库除险加固工程实际出发，从加固防护、生态环保、前期投资、后期效益以及抗冲能力和林草覆盖率等多方面的评价指标，进行综合考虑分析，构建起一套具有推广价值的水库生态防护工程实施方案的综合评价指标体系，结果如表3所示。其中，抗冲、抗蚀能力指的是通过项目的实施，特别是植物措施或硬化措施提高坝体或护坡的抗冲、抗蚀能力，最高可增加90%[5]；林草覆盖率是衡量项目生态效果的重要指标，通过对植被覆盖面积与总面积的实际测量，并计算两者的比值进行对比分析；蓄水能力主要根据试验观测资料，同时结合流域调查，确定各项保水措施的保水定额，并利用公式(1)[6]计算保水量W：

W=PQ

(1)

式中：W为保水量，m3；P为保水定额，m3/m2；Q为措施面积，m2。

保土能力主要根据试验观测资料，同时结合流域调查，确定各项保水措施的保土定额，并利用公式(2)计算保土量：

W1=P1Q1

(2)

式中：W1为年保土量，t/a；P1为保土定额，t/(a·km2)；Q1为措施面积，km2。

经济效益为项目实施后在防洪能力、水环境质量、水文化景观等水库自身功能提升以及带动旅游经济和区域生态文明建设方面产生的效益[7]；社会效益指的是项目实施后通过改善区域生态环境从而惠及百姓，促进社会稳定和谐发展方面产生的效益[8]。

表3 水库生态防护工程综合评价指标体系

3.3 评价结果与方案选定

根据提出的评价指标体系，对獾子洞水库非常溢洪道生态防护工程进行评价分析，结果如表4所示。由表格中的计算与评价结果可知，方案二从综合指标分析上占据优势，不仅可以满足项目的功能需求，具有较好的生态效果，同时一次性投入也远低于方案一。因此，推荐方案二作为非常溢洪道生态防护工程的设计方案。

表4 生态防护工程进行评价结果分析

4 结 语

在水利工程治理中引入绿色植被，不仅有利于工程安全的保障，同时还可以对区内生态环境进行保护和治理，是当前水利工程界追求的新趋势。在生态防护工程设计中，要同时考虑安全、经济、美观以及施工方面等诸多方面的影响因素。文章以辽宁省獾子洞水库非常溢洪道生态防护工程为例，对工程设计与方案的比选展开研究，并获得如下结论：

(1)结合相关研究成果以及獾子洞水库非常溢洪道生态防护工程的实际需求，提出两种布置方案。

(2)从獾子洞水库除险加固工程实际出发，构建起包括抗蚀抗冲能力、林草覆盖率、蓄水能力、保土能力、经济效益以及社会效益等六项指标，且具有一定推广价值的水库生态防护工程实施方案的综合评价指标体系。

(3)以构建的水库生态防护工程实施方案的综合评价指标体系为依据，对獾子洞水库非常溢洪道生态防护工程进行评价分析，推荐方案二作为设计方案。