橡胶坝工程水土保持防治措施典型设计

2021-10-22蔡勋星

河南水利与南水北调 2021年8期

蔡勋星

(南阳市白河橡胶坝管理处，河南南阳 473000)

1 项目概况

某橡胶坝工程坝址位于达士营村东北、黄渠河入白河口上游140 m，距南阳大桥 4.80 km，行政区划隶属于南阳市卧龙区管辖，总占地面积约为21.95 hm2。橡胶坝共设 8 段，坝袋长 520 m，中墩厚1.50 m，总长 530.50 m，顺流方向长142.30 m，工程建成后，回水长度8 km，坝前最大水深9 m，水面平均宽度约为600 m，水面面积480 hm2，形成库容 2 160万m3。项目总投资10 629.56万元，基建投资 7 342.67万元，水土保持方案设计深度为初步设计阶段，工程基建期11个月，水土保持方案服务期为1年。

项目区气候特征为北亚热带与暖温带的过渡带，属季风型大陆性气候，气候温和，四季分明。多年平均降水量 806 mm，多年平均气温14.90 ℃。项目区在水土流失类型分区上属北方土石山区，土壤侵蚀的基本类型是水力侵蚀，侵蚀的主要形式是面蚀和沟蚀，水土流失以微度为主，土壤流失容许值为200 t/(km2·a)。

橡胶坝修建于白河河槽内，现状白河滩地主要为人工植树形成的树林，河道内无常住人口和耕地，由于近年来河道采砂严重，河滩凌乱不规整，采砂坑分布较多，规模较大。根据《开发建设项目水土流失防治标准》(GB 50 434-2008 )防治标准等级与适用范围的规定，确定项目区的水土流失防治标准为建设类项目一级标准:扰动土地治理率达到95%，水土流失治理度达97%，林草植被恢复率达到9%，水士流失控制比达到1，林草覆盖率达到27%，使原有的水土流失状况得到基本治理，新增的水土流失状况得到有效控制。

2 主体工程区防治区水土流失防治工程典型设计

2.1 主体工程设计中水土保持工程的分析评价

主体工程中具有水土保持功能的工程不多，主要包括以下几个方面。

2.1.1 上游堤防工程

堤防下部护坡采用混凝土预制块，为六边形。在坡脚浆砌石齿墙外侧设抛石防冲槽，以防止洪水对护坡的冲刷。护坡上部结合现状地形，预留一级自然浅水平台，平台上部采用二级子堤，临水坡采用耕植土植草皮护坡，背水坡坡脚设浆砌石排水沟，以利坡脚排水.

2.1.2 河床整治工程

为利于河道泄洪，同时平顺工程区段水流，需对橡胶坝上下游河床进行统一整治，整治范围为橡胶坝主体建筑物上游50 m，与上游河底高程平顺连接;橡胶坝主体工程下游30 m，与下游河底高程平顺连接，以防止淘刷.

2.1.3 施工导流与排水

施工导流采用两期围堰导流，施工中先进行右岸五个坝段及船闸施工，施工完毕后再进行左侧三个坝段施工。根据《南阳市白河零级橡胶坝工程地质勘察报告》中试验资料，河床覆盖层属强透水性。因此，施工中必须进行基坑排水。在围堰内侧坡脚设排水沟及集水池，集中抽排。围堰采用硬化处理，作为施工交通临时便道，迎水面用30 cm厚编织袋压坡，下设PVCF土工膜防渗.

2.1.4 环境绿化

对工程区两岸进行绿化建设，打造庭院式管理单位，沿河及堤防种植花草、树木，园林小品等。秉承“自然、生态、健康、休闲”的思路，设计成为丰富多彩的亲水园林。做到宜树则树，宜花则花，宜草则草，充分反映出地方特色，使植物发挥出最大的生态效益。植物配置以常见园林植物种为主，疏密适当，高低错落，形成一定的层次感。主要以常绿树种作为“背景”，四季不同花色的花灌木进行搭配。达到园区四季常绿，三季有花。

2.2 引水渠道工程工程措施设计

2.2.1 排水沟典型设计

在引水渠道外侧修建浆砌石排水沟进行排水，与沟道相连，排水沟出口处比降较大设沉沙池。排水沟按10年一遇洪水标准设计。设计洪水流量根据式(1)计算:

Q=0.278 KiF

(1)

式(1)中：Q—设计洪水流量，m3/s；K—径流系数，取 0.65；i—设计频率平均1小时降雨强度，经查阅为72 mm/h；F—汇水面积，经量算为1.70×10-2km2。经计算，设计洪水流量Q=0.22 m3/s。

设计采用最优断面，根据明渠均匀流公式进行试算，具体如式(2):

(2)

式(2)中：Q—设计流量，m3/s；A—沟渠断面面积，m2；C—谢才系数；n—糙率系数；R—水力半径，m；i—沟底比降。

考虑安全超高及施工需要，排水沟断面尺寸设计为底宽0.40 m，深0.40 m，边坡1∶1，浆砌石衬砌厚度0.30 m，沟道比降为0.50%。计算结果详见表1。引水渠道外侧修建排水沟 3 700 m，需开挖土方 3 552 m3，需 M7.5 浆砌石 2 368 m3。

2.2.2 沉沙池典型设计

沉沙池采用M7.5 浆砌石砌筑，进水口与排水沟相连，出水口与自然沟相连，进水口略低于出水口。沉沙池设计长为2 m，宽深均为1m，砌筑度0.30 m。水渠道外侧修建沉沙池 4 座。

2.3 管理道路工程工程措施设计

2.3.1 排水沟典型设计

在管理道路两侧修建浆砌石排水沟进行排水，与沟道相连，排水沟出口处设沉沙池。排水沟按10年一遇洪水标准设计，计算方法同引水渠道外侧排水沟设计。经计算，设计洪水流量Q=0.10 m3/s，排水沟断面要素计算结果详见表1。考虑安全超高及施工需要，排水沟断面尺寸设计为底宽0.40 m，深0.40 m，边坡1∶1，浆砌石衬砌厚度0.30 m，沟道比降为0.20%。管理道路两侧共修建排水沟1 310 m，需开挖土方1 257.60 m3。

2.3.2 沉沙池典型设计

沉沙池采用M7.5 浆砌石砌筑，进水口略低于出水口。沉沙池设计长为2 m，宽深均为1 m，砌筑厚度0.30 m。管理道路两侧共修建沉沙池 4 座。

2.4 绿化美化工程植物措施设计

在管理道路两侧栽植树木绿化，树种选择树姿优美，观赏性好，抗病能力强的树种。绿化树种选择大叶女贞和水杉混交，沿路栽植，道路两侧各栽植一行，株距2 m。女贞采用胸径6 cm的苗木，定植穴大小为80 cm×80 cm×80 cm。水杉选用胸径8 cm的苗木，定植穴大小为80 cm×80 cm×80 cm。

3 管理区防治区水土流失防治工程典型设计

3.1 土地整治工程工程措施设计

3.1.1 表土剥离典型设计

管理区在建设前先进行表土剥离，剥离表土分别堆放于左、右岸管理区。管理区表土剥离面积20 200 m2，剥离平均厚度为0.30 m，剥离土方量共 6 060 m3。

3.1.2 覆土典型设计

管理区在建设完后，覆土改造利用，覆土厚度根据整治后的利用方向及当地土料丰富程度而定。该区土地整治后需重建植被，改造为乔、草地管理区土地整治面积20 200 m2，设计覆土平均厚度为0.30 m，覆土量 6 060 m3。

3.2 防洪排导工程工程措施设计

3.2.1 排水沟典型设计

在管理区周边修筑浆砌石排水沟，进行排水，与沟道相连，排水沟出口处设沉沙池.

排水沟按10年一遇洪水标准设计，计算方法同引水渠道外侧排水沟设计。经计算，设计洪水流量Q=0.42 m3/s，排水沟断面要素计算结果详见表1。考虑安全超高及施工需要，排水沟断面尺寸设计为底宽0.40 m，深0.40 m，边坡1∶1，浆砌石衬砌厚度0.30 m，沟道比降为1%。管理区周边修建排水沟 630 m.

3.2.2 沉沙池典型设计

沉沙池采用M7.5 浆砌石砌筑，进水口略低于出水口。沉沙池设计长为2 m，宽深均为1 m，砌筑厚度0.30 m，管理区修建沉沙池 2 座。

3.3 植物恢复工程植物措施设计

对管理区空闲地整治后进行植被恢复，恢复的植被应能够形成稳定的物群落，并在群落形态、构成等方面应和周围群落相近，物种应选用具备水土保持功能的品种，乔、草相结合。项目方案选取栽植广玉兰和枇杷混交，撒播紫花苜蓿，全面整地。广玉兰选用胸径6 cm的苗木，穴状整地穴径×穴深=60 cm×60 cm，株行距为2 m×3 m；枇杷选用胸径6 cm苗木，穴状整地穴径×穴深=60 cm×60 cm，株行距为2 m×3 m。草种选择紫花苜蓿，全面整地，每公顷用种量 20 kg。

3.4 临时拦挡工程临时措施设计

根据项目区情况，该项目剥离表土均分别堆放于左、右岸管理区，对剥离表土采取临时拦挡措施，以减少水土流失。左岸管理区堆土 2 970 m3，平均堆放高度1.50 m，采取编织袋装土堆砌拦护，拦挡高度1 m，顶宽1 m。拦挡总长度为180 m，共需填筑拆除编织袋土180 m3。右岸管理区措施同左岸管理区，左右岸管理区合计需要土袋 360 m3。

3.5 临时防护工程临时措施设计

为了防治径流冲刷，对剥离表土坡面进行临时防护，采用草苫苫盖，左右岸管理区需草苫面积4 200 m2。

4 施工生产生活区防治区水土流失防治工程典型设计

4.1 土地整治工程工程措施设计

场地平整典型设计。建设区结束后，需对施工生产生活区进行场地平整。施工生产生活区场地平整面积为18 800 m2。

4.2 临时防洪排导工程临时措施设计

排水沟典型设计。在施工生产生活区周边修建临时排水沟，排出场地径流。排水沟按10年一遇洪水标准设计，计算方法同引水渠道外侧排水沟设计。经计算，设计洪水流量Q=0.14 m3/s，排水沟断面要素计算结果详见表1。考虑安全超高及施工需要，排水沟断面尺寸设计为底宽0.30 m，深0.30 m，边坡1∶1，沟道比降为1%。施工生产生活区周边共修建临时土质排水沟 678 m。

5 施工道路防治区水土流失防治工程典型设计

临时防洪排导工程临时措施设计。沿施工道路两侧修建临时排水沟，以排出地表径流。

排水沟按10年一遇洪水标准设计，计算方法同引水渠道外侧排水沟设计。经计算，设计洪水流量Q=0.14 m3/s，排水沟断面要素计算结果详见表1。考虑安全超高及施工需要，排水沟断面尺寸设计为底宽0.30 m，深0.30 m，边坡1∶1，沟道比降为1%。施工道路两侧共修建临时土质排水沟 8 000 m，需开挖土方1 440 m3。