十六道岗水库库区垫高造地工程方案研究
2021-09-03马锡铭
马锡铭
(黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨 150080)
1 工程概况
十六道岗水库是一座以灌溉、城镇供水和改善生态环境为主,结合防洪、兼顾发电等综合利用的大(2)型水利枢纽工程。水库位于黑龙江省绥化市庆安县境内,呼兰河右岸支流欧根河中游,距庆安县城约62km,坝址以上流域面积904km2,占欧根河总流域面积的44%,是欧根河干流上重要的大型控制性蓄水工程。欧根河上游坡度较陡,河道狭窄,水流湍急,具有明显的山区河流特点,植被良好,多为次生林,生长着松树、桦树、柞树,植被良好;中下游为河谷平原,主要为草原和耕地[1]。
对淹没区内的居民点、耕地等,具备防护条件的,应当在经济合理的前提下,采取修建防护工程等防护措施,减少淹没损失。为减少水库淹没影响耕地的数量,考虑对十六道岗水库浸没区和浅淹没区的成片耕地进行垫高处理,以减少水库建设对耕地的不利影响。
2 垫高范围选取原则
水库建设时对位于水库浸没区、临时淹没区和浅淹没区集中成片耕地,具备防护条件的,技术可行、经济合理,采取相应的防护措施。同时需结合库区周边水文地质条件和防护对象特征,从有利于耕地垫高恢复,起到耕地保护,节约土地资源;有利于当地经济可持续发展,增加居民收入等角度进行选择。
垫高范围选取同时考虑范围周边的交通便利,耕地土质肥沃,便于耕作的田块;选择耕地地势平缓,便于土地整理及田间配套设施规划的田块;选择便于进行防洪、排涝处理,工程投资费用相对合理的田块;选择料源充足,可以就近取料,垫高土料取自库区,避免新增占地,加大不必要投资;工程实施后至少保证地下水埋深不小于地下水临界深度,以保证不会有土地盐碱化发生;工程迎水侧防护要考虑风浪冲刷及侵蚀,尽量避免迎风顶流,平顺布置。
3 总体布置
根据垫高原则,垫高范围包括右岸浸没区与淹没区相连的部分耕地和右岸库尾浅淹没区部分耕地。因左岸库尾浅淹没区耕地不集中连片,且交通不便,施工运距远,防护长度较大,垫高公顷均投资较高,不进行垫高处理。
正常蓄水位为225.00m时,根据地质资料,库底需保证有1m厚黏土,防止库底击穿增大渗漏,222.5m开始的耕地垫高防护,经计算土料不足,淹没区225.5m起垫高不成立。淹没垫高区的范围选定从223.00m和224.00m开始垫高。本次对水库右岸浸没区与浅淹没区相连的部分进行垫高。在不影响水田生长的前提下,根据地质结论需将右岸库尾浸没垫高区及淹没垫高区垫高至高程226.50m以上。
4 垫高防护方式
4.1 垫高方法
垫高方法主要是采取抬高地面高程的办法控制水库建成后产生的浸没影响,考虑土地自然沉降,垫土结构层采用两层结构,从上至下依次为耕作层、保水垫高层。其中耕作层一般厚为20-30cm,本次采用20cm;以下为保水垫高层厚度。
浸没垫高区、淹没垫高区填筑,先把表层的腐殖土剥离,垫高低液限黏土防止浸没,垫高黏土压实度为0.85,然后回填剥离的腐殖土。
4.2 迎水侧防护设计
水库蓄水后,受水面的风浪爬高的威胁,迎水侧土体将会发生塌岸、土体流失能破坏现象。为防止库区风浪侵蚀库尾土地,在垫高迎水侧进行防护。迎水侧防护分水平过渡带和抗冲刷防护两部分。
在临水侧的水位变化区采用雷诺石笼防护,雷诺厚23cm,下设一层无纺布及10cm砂垫层,压顶宽度1m,护脚为1.0m×0.8m格宾石笼。
5 防护方案
方案一,征地方案。右岸浸没垫高区与淹没区相连部分的区域面积为48.26hm2,产生浸没影响耕地41.64hm2,其中水田37.35hm2,旱地4.29hm2。
结合水库右岸浸没区垫高处理,将与其相连的右岸库尾部分浅淹没区进行垫高,并将该区域内小部分林草地等改造成水田。
淹没垫高区面积:高程223-225.5m区域为218.91,其中耕地195.88hm2;高程224-225.5m,区域为116.91hm2,其中耕地105.43hm2。
2个垫高区域总面积分别为267.17hm2和165.16hm2。
方案二,高程223m-225.5m区域垫高方案。浸没垫高区平均垫高0.52m,可发展水田设计灌溉面积42.93hm2。淹没垫高区平均垫高2.53m,可发展水田设计灌溉面积194.80hm2。设计总灌溉面积237.73hm2,设取水泵站1座,由1条支渠5条斗渠12条农渠控制,支渠东西方向,长1.8km,斗渠南北向,总长5.1km,农渠东西向布置,总长5.73km,排水布置3条斗沟、9条农沟,斗沟平行于斗渠布置,总长2.86km,农沟平行于农渠布置,总长4.51km。布置田间路7条,总长9.03km。布置建筑物33座,其中新建渠首泵站1座,斗门5座,农门12座,过路涵管15座。淹没垫高区边缘防护3.11km。
方案三,高程224m-225.5m区域垫高方案。浸没垫高区平均垫高0.52m,可发展水田设计灌溉面积42.93hm2。淹没垫高区平均垫高1.88m,可发展水田设计灌溉面积104.10hm2。设计总灌溉面积147.00hm2,由1条支渠5条斗渠8条农渠控制,支渠东西方向,长1.8km,斗渠南北向,总长3.31km,农渠东西向布置,总长3.92km,排水布置3条斗沟、5条农沟,斗沟平行于斗渠布置,总长1.67km,农沟平行于农渠布置,总长2.58m。布置田间路6条,总长5.89km。布置建筑物24座,其中其中新建渠首泵站1座,斗门5座,农门8座,过路涵管10座。淹没垫高区边缘防护2.48km。
6 方案比选
各方案主要指标及投资对比分析如表1所列。
表1 各方案主要指标投资对比分析
根据公顷均投资情况分析:高程223-225.5m区域征地为73.20万元/hm2,垫高为70.30万元/hm2,设计灌溉面积为79.01万元/hm2;高程224-225.5m区域征地为73.88万元/hm2,垫高为51.77万元/hm2,设计灌溉面积为58.16万元/hm2。可以看出,方案二、三中征地方案公顷均投资相差很小,垫高方案公顷均投资均小于方案一征地方案,说明垫高方案都是可行的;垫高方案设计灌溉面积公顷均投资方案二比方案三大20.85万元/hm2,方案三优于方案二。
根据投资比对分析:方案中垫高方案均比征地补偿总投资少,垫高方案都是可以的;方案三节省3652.55万元,方案二节省773.00万元,方案三优于方案二。
综合分析,总体上垫高方案总投资、公顷均投资均小于征地方案,虽然方案二比方案三垫高投资节省的少,垫高设计灌溉面积公顷均投资大,但为减少水库淹没影响耕地的数量,减少水库建设对耕地的不利影响,推荐采用方案二的垫高方案。
7 结 语
十六道岗水库浅淹区和浸没区采用库区垫高造地后,可节约耕地保护土地资源,增加生产资料,减少工程建设所带来的社会风险和矛盾,对大量占用耕地的水库项目是切实可行的措施[2]。