磨石冲渣场选址分析及水土保持设计

陈思诗 吴学义

摘要：介绍了磨石冲渣场的基本情况，提出了渣场布设原则，针对水库项目在开发建设中产生的弃渣情况， 从水保角度分析弃渣场选址的合理性， 并根据当地的地形、水文及气候特征， 采取了经济技术合理可行的水保设计方案。

关键词：弃渣场 选址分析 水土保持设计

1、磨石冲渣场概况

磨石冲渣场为兴仁市陈家田水库弃渣场，渣场位于水库左岸磨石冲邻谷上游右支沟内，距离坝址直线距离约1.3km。槽谷挡渣坝以上集雨面积0.15km2，该渣场槽谷全长约720m，挡渣坝以下河床综合比降为9.7%。弃渣总量14.41万m3，弃渣堆放后，在渣场上游形成29米的陡坡。磨石冲村寨位于渣场下游，渣场堆渣坡脚底边距离村寨约400m，存在一定的安全风险。水土保持工程设计中渣场的安全稳定要求应高于经济技术指标，提高工程措施的设计标准以最大限度的保障下游人民群众生命财产安全。

2、弃渣场选址要求

主要应遵循以下原则：

①科学布局、少占耕地、就近堆放节省投资。尽量靠近主体工程布置，减少运距，近堆放和集中堆放相结合;尽可能减少占地，保护耕地，尽量占用荒沟、荒滩、裸地、空闲地。

②充分调研、科学比选，确保工程本身稳定安全。尽量选择工程地质和水文地质相对简单，避开潜在危害大的泥石流、滑坡等不良地质地段布置弃渣场，确保整体结构的安全稳定。

③全面论证、统筹兼顾，保证人民群众生命财产安全及防洪安全。根据《水土保持工程设计规范》（GB51018-2014）中12.2.2条弃渣场选址的约束性规定，严禁在对重要基础设施、人民群众财产安全和行洪安全有重大影响的区域布设弃渣场。

④超前筹划， 保护环境，兼顾运行。注重生态环境的保护， 坚持水土保持与环境绿化美化相结合、治理和开发相结合的原则，在渣场设计时必须考虑后期的植被恢复、复垦造田等可行方案，并预留土源进行覆盖。

3、磨石冲渣场选址分析

根据弃渣场的选址原则，最终选择在磨石冲村寨上游冲沟布置弃渣场。弃渣场为一槽谷地形，槽谷方向为SE转向，高程为1530m～1600m，槽谷底部地形坡度为4°～10°，尾部地形变陡，坡度为20°～40°，两岸地形坡度30°～50°;场区谷底大部分为耕地，上部靠山脊一带为林地;覆盖层厚0～5m，地层岩性为三叠系下统飞仙关组第一段第一层（T1f1）泥质粉砂岩、泥岩;经地表调查，场区无大型构造通过，岩层呈单斜产出，产状230～240°∠5～10°，区内岩体岩溶不发育，地下水以基岩裂隙水为主，埋藏较深;场区岩体强风化深度5～10m，区内未见崩塌、滑坡等不良物理地质现象，从地质角度选址是安全稳定的。

但根据现场踏勘及航拍地形图可知，渣场位于磨石冲村寨上游，存在一定的安全隐患。根据地质专业对渣场选址的分析“该渣场槽谷全长约720m，为磨石冲溪沟右岸支沟，槽谷挡渣坝以上集雨面积0.15km2，挡渣坝以下河床综合比降为9.7%，弃渣场沟底、坡面及周边设有排水设施，因此，弃渣场发生泥石流的可能性小。

同时，根据水土保持设计相关规定并参考《有色金属矿山排土场设计规范》（GBGB50421-2007）中关于排土场安全防护距离的规定，弃渣场与重要基础设施之间应留有安全防护距离“距离下游水利水电枢纽生活管理区、居住区、城镇、工矿企业等重要设施安全防护距离需大于2倍堆渣高度”，磨石冲渣场堆渣坡脚底部边线距离村寨约400m，大于渣场安全防护距离（最小安全防护间距2H=68m），满足安全防护距离的规定。

综上，磨石冲渣场选址虽然存在一定的安全影响，通过实施完善的渣场拦挡措施、斜坡防护措施和截排水措施，该选址可满足相关技术规范对弃渣场的选择要求。

4、水土保持措施设计

（一）基本情况

本工程的渣场类型为沟道型，堆渣位置为沟道上部，占地面积约为2.20hm2，本渣场库容19.09万m3，设计松散堆渣量14.41万m3（松散方），最大堆渣高度29m。用地主要为坡耕地、有林地，无基岩出露，上游集雨面积0.150km2，堆渣线以上坡面分布多为坡耕地、有林地，经查，径流系数取为0.70。弃渣场为一槽谷地形，槽谷方向为SE转向，高程为1530m～1600m，槽谷底部地形坡度为4°～10°，尾部地形变陡，坡度为20°～40°，两岸地形坡度30°～50°;场区谷底大部分为耕地，上部靠山脊一带为林地;覆盖层厚0～5m，地层岩性为三叠系下统飞仙关组第一段第一层（T1f1）泥质粉砂岩、泥岩;经地表调查，场区无大型构造通过，岩层呈单斜产出，产状230～240°∠5～10°，区内岩体岩溶不发育，地下水以基巖裂隙水为主，埋藏较深;场区岩体强风化深度5～10m，区内未见崩塌、滑坡等不良物理地质现象。

（二）工程级别及防洪标准

本工程渣场级别为4级，拦渣坝工程建筑级别为4级，截水沟建筑物级别为3级，防洪标准为30 年一遇设计，50年一遇校核。

（三）水土保持措施设计

挡渣墙：挡渣墙采用重力式M7.5浆砌块石挡渣墙，参照《开发建设项目水土保持技术规范》、《水工设计手册》并类比其他工程，选择各计算参数如下：浆砌石挡渣墙墙体的容重γ砌=23kN/m3（约2.3t/m3）;墙后填渣土后的内摩擦角φ=30°～35°（根据水工设计手册[第一卷]土的抗剪强度实验数据，类比疏松砂砾石土类的内摩擦角，取值范围32°～36°）;墙后填料容重取17～19 kN/m3，墙底摩擦系数取0.50，渣体容重γ=18kN/m3;墙背与铅垂面夹角ε=0°。抗滑稳定安全系数Kc（>1.20），抗倾稳定安全系数K0（>1.40）。挡墙断面尺寸：墙顶宽1.5m？底宽5m？墙高9m？外坡 1∶0.3。经验算，该挡墙抗滑稳定安全系数Kc，抗倾稳定安全系数K0，满足规范对设的要求。

截排水沟设计：①截水沟：沿弃渣场周边修建截水沟，并将坡面汇水引入下游冲沟，截水沟长664.3m，均设计断面为梯形断面。沟道比降为i=2.0%，结构形式采用M7.5水泥砂浆砌块石，M10水泥砂浆抹面勾缝，糙率n=0.025。防洪标准为30 年一遇设计，50年一遇校核。经计算确定截水沟断面为顶宽1.0m、底宽0.8m、深0.8m的梯形断面;②马道排水沟：沿弃渣场弃渣表面各级放坡设一条马道排水沟，出水口端连接渣场截水沟，对渣场坡面径流集中引入截水沟;③排水盲沟：沿堆渣底部设置排水盲沟，盲沟内采用100-200mm块石堆砌，顶部采用碎石回填，排除渣场内部积水。

护坡设计：弃渣场堆渣坡面设计坡度为1∶2 在堆渣完成后，在收坡的地方布置护坡工程，采用用C15混凝土框格护坡，框格内覆土、撒播草籽，恢复植被。当弃渣场的堆渣达到最终设计高程后， 对渣场坡面及顶面进行覆土整治撒播草籽， 草种选择常绿、耐旱、根系横向发育强的极易生长的白三叶及早熟禾。另在临路坡面种植藤本植物。

5、结束语

磨石冲渣场选址因受地形和基本农田保护区划定范围的限制，存在一定的安全隐患。在遵循全面论证、统筹兼顾的原则下， 经充分论证，保留选址方案并提高弃渣的防护设计等别，在最大限度保障人民群众生命财产安全的前提下，通过实施完善的渣场拦挡措施、斜坡防护措施和截排水措施， 不但防治了水土流失、保护地区环境， 同时也体现了社会效益、经济效益和环境效益的协调发展。