粤北山区某灌区节水改造工程水土保持措施设计

李康华

(连州市水务工程建设管理中心， 广东 连州 513400)

1 项目简介

项目位于清远市境内，设计灌溉面积为1000 hm2，属于中型灌区。由于灌区渠道及渠系建筑物年久失修、破损老化问题严重，设施不配套，水利用率偏低，从而造成灌溉效率低下，水资源浪费严重，拟对灌区设施进行改造。

加固改造干渠1条，总长18.34 km；加固改造支渠10条，总长共2.93 km。改造渡槽共25座，总长794.10 m(其中重建渡槽12座，总长69.00 m；修补和修复13座，总长725.10 m)；暗涵共19座，总长318.70 m(其中重建11座，总长249.00 m，修补和修复8座，总长69.70 m)；新建水闸22座，其中干渠节制闸9座，干渠进水闸1座，支渠渠首进水闸共9座，干渠翻倒闸3座；干渠新建溢流堰共5座。对干渠上的简易人行机耕桥及支渠简易放水口全部拆除重建。

根据有关规范，本工程水工永久性建筑物级别为5级，设计洪水标准取10 a一遇，校核洪水标准取20 a一遇。

2 水土流失预测分析

2.1 土壤侵蚀模数

(1)原地貌土壤侵蚀模数。工程所在区域以低山丘陵为主，植被类型以天然次生林为主，破坏较少，植被覆盖良好。通过水土流失调查，结合《广东省土壤侵蚀现状图(1∶100 000)》，工程区现状水土流失轻微[1-3]，为预测整个施工过程中新增的水土流失量，水土流失背景值取工程建设前的原状值，即500 t/(km2·a)。

(2)施工期土壤侵蚀模数。本工程水土流失预测方法采用类比法。根据对已建或在建的类似工程与本工程之间的施工工艺、气候条件、地形地貌、土壤植被，以及水土保持状况等进行比较分析，本次类比经筛选采用“清连高速公路”作为类比工程。两项工程地理气候特征相似，工程建设特性基本相似。对照详见表1。

表1 类比工程与本工程基本情况对照

本工程各预测单元施工期土壤侵蚀模数类比结果详见表2。

表2 各预测单元建设期土壤侵蚀模数

(3)自然恢复期土壤侵蚀模数。通过对项目区已建的同类型工程进行现场调查和走访咨询，并结合本工程实际，确定自然恢复期的侵蚀模数为800 t/(km2·a)。

2.2 预测单元与时段

(1)预测单元。本工程水土流失预测范围包括工程建设开挖扰动的全部永久占地和临时占地。按照生产建设项目水土保持防治相关规定，将工程划分为主体工程区、临时施工道路区、施工营造区、临时堆土区4个水土流失防治一级分区，其中主体工程防治区划分为渠道、配套工程、边坡治理区3个二级水土流失防治分区。施工期预测各分区实际扰动面积为12.57 hm2；自然恢复期预测各分区绿化面积为3.57 hm2。各防治分区面积见表3。

表3 各分区不同时段的水土流失预测面积 hm2

(2)预测时段。水土流失预测时段分为施工期和自然恢复期，结合主体工程施工进度安排，各类型区水土流失预测时段见表4。

表4 水土流失预测分区及预测时段 a

2.3 预测结果

通过对在建项目实地调查或观测，经必要修正后，在得出预测单元和时段的土壤侵蚀模数的基础上，采用式[4](1)～式(3)计算土壤流失量：

(1)

式中：W为扰动地表土壤流失量，t；i为预测单元，取1，2，3……n；k为预测时段，1，2，3指施工准备期、施工期和试运行期；Fi为第i个预测单元的面积，km2；Mik为扰动后不同预测单元不同时段的土壤侵蚀模数，t/(km2·a)；Tik为预测时段(扰动时段)，a。

(2)

(3)

式中：ΔW为扰动地表新增水土流失量，t；Mi0为扰动前不同预测单元土壤侵蚀模数，t/(km2·a)；ΔMik为不同单元各时段新增土壤侵蚀模数，t/(km2·a)；其余参数意义同前。

据以上确定的预测范围、预测时段及计算方法，对工程项目各防治分区进行水土流失量预测(见表5)。结果表明，工程建设引起的水土流失总量为1892 t，其中原地貌水土流失量161 t，占比8.5%，新增水土流失量1731 t，占比91.4%。

表5 建设期各分区水土流失量预测 t

地表扰动后主要水土流失发生在施工期，占比近97%，因此施工期是水土流失防治重点时段。施工可能造成的水土流失面积为12.576 hm2，如不采取有效的水土保持措施可能导致的新增水土流失量为1731 t，将对工程建设区的水土资源和生态环境带来不利影响。

3 水土保持措施设计

3.1 总体布局

(1)主体工程区。本方案属线性施工，渠道部分土方就近堆放，因每延米堆放土方量较少，故对渠道部分不设排水沟，但需设临时苫盖，防止雨水冲刷。主体工程区补充施工期间的临时拦挡防护措施，施工结束后对填筑后的边坡补充撒播草籽等措施[5-8]。

(2)临时施工道路区。在临时施工道路一侧布设排水沟和沉沙池，施工结束后对该部分占地采取土地整治、撒播草籽等措施。

(3)施工营造区。施工仓库及工棚安置在裸土地上，位置不易受雨水造成的径流冲刷，且采用集装箱式工棚布置，水土保持措施仅考虑在施工结束及时拆除临时房屋建筑后，进行土地整治，恢复植被或复耕。

(4)临时堆土区。临时堆土区主要堆放表层耕植土以及开挖的一般土方，表土用于工程后期植被恢复绿化覆土。表土堆放前应在坡脚位置布设编织土袋挡墙拦挡措施，并在易滞水区域设置临时排水沟以疏导项目区排水，施工结束后撒播草籽进行植被恢复。

3.2 主体工程区防治措施设计

(1)渠道。本项目干渠18.34 km，支渠2.93 km，防治措施包括工程措施、植物措施和临时措施。

工程措施：主体工程已考虑施工前的表土剥离措施及边坡治理，其中：表土剥离厚度24 cm，面积2.4 hm2，剥离土方量5760 m3。

植物措施：主体工程区可绿化区域主要是渠道两侧土方回填后存在边坡的区域，该区植被恢复措施，以撒播草籽为主。经估算，本项目区撒播草籽(狗牙根和百喜草1∶1混播，密度 10 g/m2)面积为0.72 hm2。

临时措施：本项目土方开挖时按沿线堆土，其中支渠2.93 km及干渠的4.80 km位于农田附近，其余13.54 km干渠远离农田。本次设计对农田附近的渠道开挖土方采用编织袋进行临时拦挡，防止开挖后的松散土壤被雨水冲刷，冲入水土流失敏感点对工农业生产造成破坏。编织袋内土料优先选择表土填装，表土不足时再装一般土方。

对于渠线边的临时堆土采取彩条布苫盖，防止降雨对临时堆土的冲刷，减少水土流失。

(2)边坡治理区。本工程对7处边坡及3处塌方点进行治理。

工程措施:主体工程中对几处边坡削坡后再采用C20喷射混凝土护面治理。在主体工程中已考虑施工前的表土剥离措施，且占用旱地部分已考虑挖除填筑土石方.

植物措施：边坡治理区共占地1.16 hm2，占地类型均为其他林地，工程结束后对全部占地进行全面整地，并进行植被恢复措施，以撒播草籽为主。经估算，本项目区撒播草籽面积为1.16 hm2，全面整地1.16 hm2。

临时措施：对临时道路单侧布置排水沟，项目段内汇集水流经土质排水沟外排前，进行沉沙处理，在排水沟末端处修建沉沙池，沉沙池淤满前要及时进行清淤。经计算，本项目段共需布设临时排水沟432 m，沉沙池10座。

3.3 施工道路区防治措施设计

本工程设临时道路15.20 km，其中渠底路10.80 km，修整渠顶道路0.66 km。防治措施包括植物措施和临时措施。

植物措施：临时施工道路共占地2.476 hm2，其中其他林地0.79hm2，旱地0.60 hm2，其他草地0.60 hm2。工程结束后对全部占地进行全面整地，并对除旱地外的部分进行植被恢复措施，以撒播草籽为主。经估算，本项目区撒播草籽面积为1.39 hm2，全面整地2.476 hm2。

临时措施：对临时道路单侧布置排水沟；经计算，本项目段共需布设临时排水沟15 200 m，沉沙池50座。

3.4 施工营造区防治措施设计

本工程设2个施工营造区，共设置施工仓库600 m2，施工工棚400 m2。防治措施包括植物措施和临时措施。

植物措施：新增该区植被恢复措施，以撒播草籽为主。经估算，本项目区撒播草籽(狗牙根和百喜草1∶1混播，密度10 g/m2)面积为0.10 hm2，全面整地0.10 hm2。

临时措施：在施工营造区周边布设排水沟；经计算，本项目段共需布设临时排水沟160 m，沉沙池2座。

3.5 临时堆土区防治措施设计

本工程设2个临时堆土区，分别为1000 m2。防治措施包括植物措施和临时措施。

植物措施：主体工程未考虑施工结束后恢复措施，故新增该区植被恢复措施，以撒播草籽为主。经估算，本项目区撒播草籽(狗牙根和百喜草1∶1混播，密度10 g/m2)面积为0.20 hm2，全面整地0.20 hm2。

临时措施：在临时堆土区周边布设排水沟，并外延10 m至周边小河道；经计算，本项目段共需布设临时排水沟300 m，沉沙池2座。

临时堆土区外围设临时拦挡，防止土方倒塌侵占农田；经计算，需修建临时拦挡约280 m。

本项目段对临时堆土采取彩条布苫盖，防止降雨对临时堆土的冲刷，减少水土流失。该区预估需彩条布0.10 hm2。

4 结 语

对于灌区节水改造工程而言，不论在施工期还是恢复期，都较易产生水土流失，且水土流失范围广，在工程施工建设中，必须要考虑水土流失的防治问题，采取有效的防治对策。粤北山区某灌区节水改造工程建设及运行，实施主体工程区、临时施工道路区、施工营造区和临时堆土区的水土流失防治措施，取得了较好的效果。对于水利枢纽灌区的水土保持设计，由于通常兼顾生态景区的功能，往往需要考虑景观规划，本文在研究灌区的景观设计方面有所欠缺。这也是灌区水土保持设计今后需要考虑的重点方向。