新疆某水利枢纽水土保持设计探讨及思考

谢绍红 王童 朱文

1 项目概况

新疆某水利枢纽工程由拦河坝、泄水建筑物、发电引水建筑物、工业和生态放水建筑物、坝后式电站厂房和过鱼建筑物等项目组成。水库正常蓄水位为1027m，总库容2.94亿m3，电站装机容量27.6MW，多年平均发电量8 488万kW·h，多年平均供水量2.631亿m3，工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型[1]。

工程建设总开挖为118.94万m3（自然方），工程产生弃渣116.75万m3（松方），共设置2个弃渣场，其中1#弃渣场堆放弃渣93.42万m3（松方），2#弃渣场位于水库淹没区，堆放弃渣23.33万m3（松方）。

工程设石料场1处，布设施工区2处，新建场内交通道路14.11 km，坝下交通桥1座。工程征占地总面积为1 770.50 hm2，总工期42个月，总投资为187 213.55万元。

2 项目区概况

项目区属北温带大陆性寒冷干旱气候，多年平均降水量188.7 mm，多年平均气温1℃，不小于10℃年有效积温3 580℃，多年平均水面蒸发量1 410.1 mm，多年平均风速1.4 m/s，最大冻土深度239 cm。土壤类型以棕钙土、灰棕漠土为主，植被类型为山地荒漠植被，地表植被稀疏，植被覆盖率约为15%左右。

工程区土壤侵蚀类型包括风力侵蚀和水力侵蚀，局部地区有重力侵蚀，侵蚀强度以轻度为主，原生土壤侵蚀模数为1 700 t/（km2·a）。根据《全国水土保持规划》，项目区属国家级水土流失重点预防区，工程执行建设类项目水土流失防治一级标准[2]。

3 水土保持设计重点

根据项目区基本情况结合工程扰动产生的水土流失特点，本工程水土保持设计的重点包括：

（1）项目区属于国家级水土流失重点预防区，土壤侵蚀类型包括风力侵蚀和水力侵蚀，局部地区有重力侵蚀，侵蚀强度以轻度为主，原生侵蚀模数为1 700 t/（km2·a），加之工程建设扰动地表面积较大，产生的弃渣量较大，因此，弃渣场的选择及防护措施是水土保持工作的重点。

（2）工程区为山地荒漠植被，地表植被稀疏，植被盖度不高，地表植被被破坏后，自然恢复过程将十分缓慢，加之工程区气候干燥，降水量小，蒸发量大，多年平均降水量仅188.7 mm，平均水面蒸发量达1 410.1 mm，植物生长主要受水源条件制约，因此，为保证植物措施发挥作用，需结合工程布置，各水土流失防治区配置合理的灌溉措施，保证植物成活率。

（3）工程区位于低山丘陵区，沟谷内松散堆积物厚度不大，由碎块石及碎石土组成，土壤以棕钙土、灰棕漠钙土为主，土层厚度不大，因此，如何保护、合理调配及综合利用表土资源，是工程水土保持工作的重点。

4 水土保持措施布局

根据上述分析，结合主体工程设计施工总体布置方案、水土流失特点及后期需求，拟定本工程水土保持措施的总体布局如下。

4.1 主体工程区

施工结束后，对导流明渠、大坝坝肩两侧、工程管理范围可绿化区域进行土地平整，覆库区表层土，并进行绿化美化，配灌溉设施。对工程现场管理基地周边空闲地采取园林景观式绿化美化措施。

4.2 弃渣场区

根据弃渣场布设位置的不同采取浆砌石挡渣堤、铅丝石笼挡墙、铅丝石笼护坡等防护。在弃渣场上游开挖排水沟，减轻降雨产生的汇流对渣体的冲刷。施工完毕后对弃渣场弃渣顶面进行土地平整。施工期，对剥离的表土进行临时拦挡；施工结束后，回填本区剥离表土及库区表层土，并对弃渣场进行植被恢复。

4.3 料场区

施工期，剥离料按照稳定边坡堆放，并采取临时拦挡措施；沿料场上游开挖排水沟，以便将降雨及时排走。取料结束后，将无用层剥离料回填至缓坡区域，进行土地平整，植被恢复。

4.4 交通道路区

对永久道路挖方边坡临河侧，用木桩防护，永久道路两侧栽植行道树。永久道路挖方下边坡撒播草籽绿化。

对部分施工道路，路面坡脚修建干砌石挡土埂。施工结束后，播撒草籽恢复植被，施工期开挖排水沟。

4.5 施工生产生活区

施工期，在施工生产生活区四周开挖临时排水沟；施工结束后，进行土地平整，回填本区剥离表土及库区剥离的表层土，播撒草籽恢复植被。

4.6 工程永久办公生活区

施工前，剥离表土；施工结束后，回填表土，对办公生活区空闲区域进行绿化美化。

4.7 移民安置区

对安置区建设产生的临时堆土进行防护，对安置区外围、房前屋后等空闲地及居民点内道路绿化美化。

5 水土保持设计经验总结

5.1 弃渣场设计

本工程设弃渣场2处，分别为临河型弃渣场和库区型弃渣场。工程所设的2处弃渣场为水利水电工程常见的两种渣场类型，具有很好的代表性。

5.1.1 临河型弃渣场分析与措施设计

临河型弃渣场需首先根据SL 575—2012[3]，确定弃渣场级别，查“表3.1.2弃渣场防护工程建筑物级别”确定拦渣堤的工程级别，查“表3.2.1弃渣场防护工程防洪标准”，分析弃渣场防护工程防洪标准[4]，并结合河道管理和防洪要求，综合确定渣场的防洪标准[5]，并通过河道断面数据，计算防洪水位。

5.1.2 库区型弃渣场分析与措施设计

（1）库区弃渣场不应占用有效库容[6]，占用死库容的，弃渣场设置不宜影响水库大坝、取水及泄水等建筑物安全及运行。

（2）应按施工导流期与水库运行期，分析弃渣场是否影响河道行洪与影响水库的正常运行。

（3）库区型弃渣场的防护措施应根据弃渣场施工导流期和运行期的受影响程度设置水土保持措施[7]。一般情况下，应设置拦挡和护坡措施，防止施工导流期洪水对渣脚和坡面的冲刷影响；如果水库位于水库消落带，还应对渣面进行防护[8]。

5.2 库区表土可用做后期绿化覆土

根据SL 575—2012规定，对于水库淹没范围内的耕地，可根据水土保持有关剥离表土供需平衡分析，综合取土、运输、储量等条件，将其耕作熟土剥离，用于后期绿化覆土。设计时，应结合库区取土料，对库区土料储量进行勘探，综合分析运距、施工运输难易程度、造价、表土临时防护等，明确库区取土的可行性，核算可取表土量。

5.3 因地制宜的灌溉设计

项目区降水量小、蒸发量大、地表植被稀疏，植被类型主要为半荒漠草原地，以耐风沙、耐盐碱、耐干旱的小灌丛植物为主，因此，植物措施主要受水源条件制约，需配备灌溉设施，才能保证植物的成活。根据植物措施设置的位置，分别进行了灌溉设施设计。

（1）导流明渠区位于大坝左岸下游，周边有永久场内道路相连，交通便利，因此，灌溉采用小型移动喷灌机或灌溉浇水车，取下游河道水进行灌溉。

（2）大坝坝肩两侧区域：右岸坝肩下游两侧区域可改造施工期间大坝右岸设立的高位水池，由泵站抽取库区水，经钢管将水引至水池，通过管道输送至右岸坝肩绿化区域进行灌溉。左岸无可利用高位水池，永久上坝公路可直达该区域，因此，运行期可采用移动喷灌机或灌溉浇水车，抽取库区水，定期进行灌溉。

（3）下游工程管理范围。工程管理基地绿化直接采用管理基地处理后的生活污水，大坝下游管理范围绿化区域可改造施工期间大坝右岸设立的高位水池，由泵站抽取库区水，经钢管将水引至水池，通过管道输送至右岸下游绿化区域进行灌溉。通过配置喷灌和微喷等灌溉设施，满足植物生长水源需求。

5.4 与环评专业结合的绿化配置

水土保持植物措施设计时，绿化树种结合工程区占用的珍稀保护植物细子麻黄、罗布麻、梭梭、锁阳及额河杨等，在大坝管理范围、电站厂房、永久交通道路及工程永久办公生活区绿化中，对这些保护植物采用移植、育苗栽植、采集种子或枝条育苗后栽植等方式，进行恢复。这些保护植物都是适生的当地树种、草种，既可以有效的保证成活率，又减少了外购树种、草种的成本，保护珍稀植物的同时降低了造价即节省了苗木投资，又保护了库区淹没造成的珍稀植物损失，保护了植物多样性，具有很好的借鉴意义。

6 改进建议

目前，工程已开工建设，水土保持工程与主体工程同步实施中，虽然工程已设计了较完备的水土保持措施，但通过与现场配合，仍有以下改进建议需以后设计中加以完善。

6.1 弃渣场选址

水利水电工程弃渣场原则上不宜在河道管理范围和水库淹没区弃渣，若在河道管理范围内弃渣，应征得河道管理部门的同意，且经论证不影响河道行洪能力；若在水库淹没区弃渣，应经规划专业论证不影响水库正常使用功能后方可弃渣[9]。

6.2 弃渣场后续变更设计

由于实施阶段主体设计方案、施工方案调整、前期设计深度不足及现场条件限制等原因，原规划弃渣场有时不能满足实施阶段弃渣要求。根据办水保[2016]65号文[10]，在水土保持方案确定的弃渣场外新设弃渣场的，或者需要提高弃渣场堆渣量达到20%以上的，生产建设单位应当在弃渣前编制水土保持方案（弃渣场补充）报告书，报水利部审批。因此，在可研阶段弃渣场规划时，水保专业应与施工专业、移民专业充分配合，在弃渣场容量、弃渣运距及道路建设、征地难度、周边敏感性因素等多方面进行分析比选，并充分考虑进场道路与场内永久道路弃渣、过鱼设施、危岩处理及其他由于设计深度增加引起的弃渣量增加，选定满足弃渣要求的弃渣场。

7 结语

通过水土保持工程措施和植物措施等的综合防治，使工程建设可能造成水土流失的原地貌扰动区域全部等到治理，6项指标全部达到目标值的要求，具有明显的生态效益和社会效益。弃渣场设计、库区表土用做后期绿化覆土、因地制宜的灌溉设计及与环评专业结合的绿化配置等水土保持设计，对类似水利水电工程均具有明显的借鉴意义。