泉坑水库除险加固工程弃渣场水土流失防治措施分析

马洪武

(惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司，广东 惠州 516000)

1 项目背景

泉坑水库现状担负着下游0.1万hm2农田的灌溉用水和1.3万人口的生活用水以及工矿企业用水的任务。水库工程保护下游1.3万人的生命财产及106国道(广韶公路)和京珠高速公路的安全。泉坑水库的建成运行，对翁源县翁城镇的经济发展和人民生活水平的提高发挥了极其重要的作用。经过几十年的运行，工程存在着严重的安全隐患(经大坝安全鉴定为三类坝)，工程效益日益降低，本次除险加固的任务就是消除水库工程目前存在的隐患，确保水库安全达标，并对库区环境加以整治，从而更好地发挥水库灌溉、防洪、发电及环境美化等综合效益[1-3]。

2 除险加固

水库属中型水库，工程等别为Ⅲ等，其主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，设计洪水标准50 a一遇(P=2%)，校核洪水标准1000 a一遇(P=0.1%)，消能防冲建筑物的设计洪水标准为30 a一遇(P=3.33%)。主要建设内容：重新铺设大坝迎水坡的混凝土护砌和背水坡培厚，坝体和坝基防渗处理，重建溢洪道，重建输水涵管进口和更换输水涵管出口段管道，修整上庙引洪渠及引洪设施，完善大坝安全监测设施等。

2.1 取土(石、砂)场

本次工程加固需要填土方量较小，土料由地质勘察选取了主坝下游老河道右岸山包为土料场，平均运距1.0 km。该料场也是建时的料场，料场土质满足碾压式土坝的要求，可开采储量为4.20万m3，本工程土方需量1.89万m3，完全满足设计用土料储量的要求。取土场布置符合《生产建设项目水土保持技术标准》(GB 50433—2018)第4.3.7条要求。

本项目取土场位于主坝下游老河道右岸山包，该处山坡较为平缓，根据主体勘察报告，山体基岩为泥质粉砂岩及灰岩，无崩塌、滑坡及泥石流易发危险。取土场位于水库管理范围内，符合库区规划要求，取土结束后采取种植乔灌木等复绿措施，与周边协调。未在河道取土，主体未考虑取土结束后的土地利用，本方案拟新增种植乔灌草等植物措施，恢复原有用地，以便后期利用。

2.2 弃土(石、渣)场

本项目弃渣场位于主坝下游河道左岸的鱼塘，占地面积为0.62 hm2，经计算统计，本项目共计弃渣量2.86万m3(自然方)，弃土弃石分类堆放，弃石位于鱼塘最底层，并利用机械夯实挤淤，而后回填一般弃土并利用机械夯实，经回填夯实后，计算得弃渣回填深度约4.0 m，现状鱼塘深度为3.0 m，弃渣结束后，弃渣场高出周边约1.0 m。

经调查，弃土场选择凹地布置，弃方全部运至坝后坡坡脚弃土场，按施工时序堆放，弃土弃石分类堆放，弃石位于鱼塘最底层；弃土场原始地形为水田，后挖深为鱼塘，未占用老河道，现权属当地村委会，不在水库管理范围内。本工程弃渣方案合理，没有违反相关水土保持要求。

3 弃渣场水土流失防治措施

本方案将本工程分为主体工程区、施工营造区、取土场区、临时堆土区、临时施工道路区、弃渣场区 6 个一级分区。项目建设造成的水土流失类型主要为水力侵蚀，发生流失的主要时段为施工期，弃渣场区是水土流失发生的重点区域之一，本项目主要围绕取土及弃渣场水土流失防治措施展开分析。

3.1 取土场区

该区防治责任范围面积0.75 hm2，本区措施布设如图1所示。

图1 水土流失防治措施体系

3.1.1 工程措施

(1)表土剥离(方案新增)。取土前对取土场全区域进行表土剥离，剥离厚度20 cm，剥离面积7500 m2。剥离的表土堆放于取土场区的表土堆场区用于后期取土场的复绿。

(2)表土回覆(方案新增)。取土结束后形成取土平台占地0.65 hm2，需种植乔木、灌木恢复为林地，实施乔灌复绿前对取土平台进行表土回覆，利用表土堆场堆放的表土1500 m3，平均回覆厚度为23 cm。

3.1.2 植物措施

(1)全面整地(方案新增)。取土结束后，复绿前，方案新增在取土平台全区域进行全面整地，共计0.65 hm2。

(2)撒播草籽(方案新增)。表土回覆及全面整地后，方案新增在取土平台全区域布设撒播草籽0.65 hm2。

(3)挂三维网植草皮护坡(方案新增)。取土后形成了取土边坡，方案新增在取土边坡布设挂三维网植草皮护坡1200 m2。三维网喷播植草护坡施工顺序：整平坡面→挂三维网→锚钉施工→网上培土→喷播植草→覆膜养护。三维网为黑色，其技术参数为：拉断力≥3.2 kN/m，厚度≥18 mm，单位质量≥430 g/m2。草种应选用易成活、生长快、根系发达、叶茎矮或有匍匐茎的多年生草种。

(4)种植乔木 (方案新增)。方案新增在取土平台布设了种植乔木 407 株。种植乔木施工工艺：挖坑、栽植、浇水、覆土、保墒、整形、清理。乔木按照株行距 4.0 m×4.0 m 的种植密度，栽植坑直径 0.5 m，深 0.6 m，乔木造林密度 625 株/hm2。

(5)种植灌木 (方案新增)。方案新增在取土平台布设种植灌木 1625 株。株行距为 2.0 m×2.0 m，灌木造林密度2500 株/hm2。

3.1.3 临时措施

(1)抹面排水沟(方案新增)。方案新增在取土边坡顶及取土平台四周布设了抹面排水沟393 m。抹面排水沟采用梯形断面，底宽0.3 m，深0.3 m，坡比1∶1，见光面采用1∶2的水泥砂浆抹面厚20 mm。

(2)砖砌沉沙池(方案新增)。方案新增在排水出口布设了砖砌沉沙池2座。沉沙池规格为长方体，长×宽×深=2.0 m×1.5 m×1.2 m，池壁采用MU10蒸压灰砂砖砌筑，厚240 mm，表面用1∶2 水泥砂浆抹面，厚20 mm；池底采用C15混凝土现浇，厚100 mm。

(3)土袋拦挡(方案新增)。为防止剥离的表土产生水土流失，方案新增在表土堆场区四周布设了土袋拦挡160 m。编织土袋拦挡采用矩形断面，宽0.6 m，高0.6 m。袋装土来自工程开挖土方，施工结束后拆除就地回填。

(4)彩条布覆盖(方案新增)。方案新增在未及时防护的裸露坡面布设彩条布苫盖，考虑到彩条布可重复利用，共布设彩条布苫盖2000 m2。

3.2 弃渣场区

该区防治责任范围面积0.62 hm2，本区措施布设如图2所示。

图2 水土流失防治措施体系

3.2.1 工程措施

(1)表土回覆(方案新增)。为方便弃渣场后期复绿，方案新增在弃渣结束后全区域布设表土回覆1200 m3，弃渣场占地面积0.62 hm2，平均回覆厚度为19.35 cm。

(2)C20混凝土拦挡。方案新增在区域四周布设了C20混凝土拦挡344 m。C20混凝土拦挡设计为C20混凝土结构，断面尺寸为矩形，墙顶宽0.6 m，墙高0.8 m，基础埋深0.4 m，每隔15 m设沉陷缝一道，缝内用沥青麻絮填塞。

3.2.2 植物措施

(1)全面整地(方案新增)。表土回覆后，方案新增对弃渣场全区域进行全面整地0.62 hm2。

(2)撒播草籽(方案新增)。表土回覆后，方案新增在弃渣场全区域布设撒播草籽0.62 hm2，采用台湾草或大叶油草。

(3)种植灌木(方案新增)。方案新增在弃渣结束后全区域种植灌木1550株。株行距为2.0 m×2.0 m，灌木造林密度2500株/hm2。

3.2.3 临时措施

(1)抹面排水沟(方案新增)。方案新增在弃渣场区域四周布设抹面排水沟370 m。抹面排水沟采用梯形断面，底宽0.3 m，深0.3 m，坡比1∶1，见光面采用1∶2的水泥砂浆抹面厚20 mm。

(2)抹面沉沙池(方案新增)。方案新增在弃渣场区排水出口布设抹面沉沙池，共布设4座。

抹面沉沙池采用梯形断面，底宽0.8 m，深0.8 m，坡比1∶0.5，见光面采用1∶2的水泥砂浆抹面厚20 mm。

(3)彩条布覆盖(方案新增)。方案新增在未及时防护的裸露面布设彩条布苫盖，考虑到彩条布可重复利用，共布设彩条布苫盖2000 m2。

3.3 防治效果分析

(1)水土流失治理度。各项措施实施后，项目建设所带来的各水土流失区域均得到有效治理和改善，取土及弃渣场区治理度见表1，水土流失总治理度达到 100%。

表1 取土及弃渣场区水土流失治理度

(2)渣土防护率。本项目弃方总量为2.86 万m3，弃方全部运至坝后坡坡脚弃土场。达到渣土防护率 95%。

(3)林草植被恢复率。本项目取土及弃渣场区林草植被恢复率见表2，林草植被恢复率达100%。

表2 取土及弃渣场区林草植被恢复率

(4)林草覆盖率。经由治理后，取土及弃渣场区林草覆盖率达到了100%。通过以上的定量分析，本水土保持方案实施后，可以有效控制工程建设造成的水土流失，确保工程安全运行，同时减少对水土资源的破坏，恢复植被，绿化美化环境，改善区域生态环境[4]。

4 结 语

水库工程在建设时期往往存在取土与弃渣弃土环节，而取土及弃渣场往往是水土流失最严重的区域，无论大小、形状、形式均对生态环境及水土流失产生不利影响。水库工程建设中，需科学布置取土及弃渣场，并充分结合生态修复理念制定水土流失防治方案，包括工程措施、植物措施以及临时措施，形成生态、绿色与高效的治理体系，保证水库与自然生态环境和谐共处。