出山店水库工程水土保持与生态景观设计
2023-04-07崔海英孟繁斌张冬梅王永胜
洪 建,崔海英,孟繁斌,张冬梅,罗 腾,王永胜
(水利部水利水电规划设计总院,北京 100120)
1 水利工程水土保持与生态景观设计的现状和要求
长期以来,水利工程的水土保持工作以防治水土流失为主,水土保持措施单一化、简单化,与原生态环境不协调。2000年以后,我国经济快速发展,综合国力不断提升,国家对生态环境保护的要求也越来越高,水土保持设计理念也从基本水土流失治理向满足水土保持生态景观方向做出调整。在水土保持工程中,除治理水土流失外,还应突出各单项工程的生态设计和景观设计,使工程从简单的防护发展到防护、生态、景观效果统筹设计,以满足人们对美好生活和绿色发展的要求。
2 环境分析
河南省出山店水库位于河南省信阳市平桥区和浉河区境内,是淮河干流上游唯一的大型防洪控制工程,是1座以防洪为主,结合供水、灌溉,兼顾发电等综合利用的大(Ⅰ)型水库。
项目区多年平均降水量1139mm,多年平均水面蒸发量约980mm,库区地貌形态主要为低山丘陵地貌,库区西部和南部为低山、丘陵,高程在150m以上;北部、东部为丘陵和岗地,高程约100.0~110.0m;项目区主要位于黄棕壤、黄褐土分布区,含铁锰胶体,有机质含量低。
项目区植被类型为暖温带(亚热带)落叶阔叶林,野生木本植物包括乔本的合欢、山杨、大叶柳、漆树等,灌木的山楂、酸枣、荆条、檀木等,藤本的葛花、爬山花、猕猴桃、金银花等;野生草本植物中有红茎马唐、芭茅、马齿菟、白茅根、爬墙虎等,人工植被包括油松+黑松-荆条+草甸群落、刺槐+麻栎+栓皮栎-荆条+胡枝子-羊胡子草及杂草群落、栓皮栎+麻栎-黄柏草+地柏枝群落、沙兰杨+刺槐群落、泡桐+农作物-沙兰杨+农作物群落、农作物群落、果林群落。植被覆盖率33.8%。
3 景观设计理念
枢纽工程由主坝(包括土坝段和混凝土坝段)、副坝、南北灌溉洞、电站厂房等组成。针对出山店水库坝址长、坝后面积大的特点,利用坝后弃渣渣体,就势整治,在坝后实现弃土场地形地貌再塑、植被再塑、景观再塑。在施工过程中,出山店水库以生态文明建设思想为指导,全过程贯彻了“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念,编制了出山店水库坝址区生态修复工程总体规划。对主体工程、临时交通道路、临时堆料场、移民安置区用地等进行施工图优化设计,取消了石料场。对水库坝址区水土保持措施进行优化,将位于坝址区域内的永久办公生活区、交通道路、施工生产生活区、临时堆料区、弃渣场区等合并布设高标准的水土保持措施,及时履行变更手续。增加植被恢复措施的面积并提高设计标准,力求在保持基本水土保持功能基础上,实现“把工程建设管理、水土保持与修复坝址区生态相结合,建设生态美丽的出山店水库工程”的总体要求。
4 设计目标与原则
出山店水库水土流失防治采用治理与防护相结合、工程措施与植物措施相结合、防治水土流失与改善生态环境相结合的原则。以工程措施为先导,充分发挥植物措施的后效性和生态效应,植物配置做到宜林则林、宜灌则灌、宜草则草、宜花则花,按照多树种、多层次、多功能的要求,乡土植物和乔木树种合理配置,常绿树种与落叶树种科学搭配,将水土保持与生态修复、景观提升相结合,做到“点、线、面”交错布局,形成合理、有效的综合防治体系。
从运行情况来看,工程范围内的水土保持设施系统完备,运行正常,植被恢复较好,周边生态环境与人居环境得到较大的改善,水土保持防护效果与效益显著,做到了“植物修复、生态水系构建和环境美化为一体”,实现了“生态出山店”“美丽出山店”的目标。
5 景观设计总体布局
出山店水库主坝长3691m,北副坝长208m,南副坝长342m。坝址区生态修复工程结合场地特色和周边环境,使枢纽工程区域形成“一带两区”的整体布置,其中“一带”是指主坝坝后区域,“两区”是指南坝头区域和北坝头区域。
主坝坝后区域实施的生态修复工程主要有:对该区域进行土地整治后,根据游憩需要布设硬化路面和小型广场,铺设生态透水砖;按园林树种和草种要求栽植各类乔灌草、攀援植物、地被植物和水生植物。坝后区进行植物措施配置时,东侧坝脚路行道树选用香樟;西侧坝后路行道树选用水杉;区内以水杉、榆叶梅为骨干树种,采用规模化种植,形成片林效果;设置枫叶园、梅园、桃花园等以不同植物为主题的种植园区;道路两侧片状营造较大面积的花卉和地被植物区,利用杜鹃、波斯菊、麦冬、二月兰等,与乔木、灌木栽植区形成错落有致、富有层次感的视觉效果;排灌沟道水面较大的区域栽植菖蒲、千屈菜、水葱、睡莲等,美化美观环境的同时可起到净化水体的作用。
南坝头区位于南岸副坝坝后,对该区域进行土地整治后根据游憩需要布设硬化路面和小型广场,铺设生态植草砖、透水砖;根据景观要求栽植各类乔木、灌木、攀援植物、花卉和地被植物并配浇灌设施设备1套。植物措施配置以阔叶林和地被栽植为主,区内以五角枫、白玉兰为骨干树种,搭配龙柏、垂柳;灌木栽植腊梅、紫叶李;地被植物栽植麦冬、二月兰。
北坝头区位于北岸副坝坝后,对该区域进行土地整治;开挖蓄渗池;按景观绿化要求栽植乔木、灌木、攀援植物和地被植物;配套浇灌设施设备1套。植物措施配置以果实、蜜源类乔木和地被栽植为主。乔木包括香樟、大叶女贞、枇杷、柿树,灌木为桂花、西府海棠,攀援植物为蔷薇,地被植物有白三叶、麦冬。
各项措施实施后,坝后形成一条3km长的生态廊道。蜿蜒的水系是主线,两条道路为边界,四通八达的小径如同经络,串联起金沙湖、聚仙湖、映山湖三处特色湖泊,多彩的林地点缀着四时的花草,形成蓝绿交融的坝后景观。为周边村民和游人提供了休闲娱乐的场所。出山店水库被评为第十七批河南省水利风景区。
6 措施体系特点
(1)生态优先、绿色发展
出山店水库始终将绿色发展理念融入到工程设计中,编制完成了《河南省出山店水库坝址区生态修复工程总体规划》,该规划结合打造淮河生态经济带龙头示范工程要求,提出实施坝址区生态修复工程,防治措施体系配置体现生态优先、绿色发展。在工程措施中,凡是可以生态护坡的地方都进行生态护坡,路面硬化采用透水砖、植草砖,修建蓄水池增加雨水入渗率,发挥其速效性和控制性作用;在坝后工程管理范围、永久对外连接道路两侧等重点地段,加强植物措施建设,利用弃渣场再塑坝后地貌,改善和修复水土流失防治责任范围内生态环境,做到应绿尽绿,不见裸土;在施工过程中,配合临时措施起到防治水土流失的作用。施工结束后,根据施工场地地形环境、植被状况等,做到宜林则林、宜灌则灌、宜草则草、宜花则花,按照多树种、多层次、多功能的要求,乡土植物和乔木树种合理配置,常绿树种与落叶树种科学搭配,把淮河干流坝后生态廊道建设成“一年四季景不同”的森林景观带,形成人与自然和谐相处的大花园。
(2)保护优先、预防为主
工程建设按照“表土保护、先护后扰、先拦后弃”的原则,施工前对具备表土剥离条件的区域实施表土剥离防护,对施工场地采取有效的隔离、拦挡、苫盖等防护措施,有效保护了表土资源和原地貌植被;开挖的土方堆存前,采取编织袋装土拦挡,防止水土流失。工程建设开挖的土方尽量回填,不能回填的余方一部分运至南、北副坝弃渣场内,剩余部分全部运至主坝坝后,利用弃渣渣体就势整治,堆塑景观微地形,营造坝后生态廊道,达到再塑地形、再塑植被、再塑景观的效果。弃土回填后与周边地貌相契合,形成了有水、有林、有花、有草的郊野大公园。
工程建设过程中坚持做到“少破坏、多保护,少扰动、多防护”。根据初步设计批复,弃渣场、临时堆料场、取土场布置在库区永久征地范围内。场内交通道路、施工工厂、临时堆料场、石料场等临时用地总计52.83hm2。在施工图阶段,为减少工程占地、保护水土资源,通过优化工程永久占地范围内的使用结构,将场内交通道路、施工工厂、临时堆料场等临时用地布置在永久征地范围内,石料改为市场采购,52.83hm2的临时用地全部免征,减少施工扰动范围,主体工程建设提高了土石方开挖利用率,减少土石方挖填量53.93万m3,从根源上降低了水土流失和工程建设对周边生态环境的破坏,体现了绿色低碳发展的理念。
(3)科技引领、技术创新
积极采用水土保持新工艺、新技术,加强了水库与周围环境的协调性,提升了景观总体效果,实现绿化、美化、亮化,以绿色技术创新推进绿色发展。在实施过程中,积极采用用于硬质边坡的乔木种植筐及乔木生态护坡、种植框、带有种植凹槽的预制连锁块、具有坡面防护功能的预制连锁块等水土保持新技术。其中用于硬质边坡的乔木种植筐及乔木生态护坡和种植框,均是用于硬质边坡上的生态护坡工程,既保证了工程的安全,又兼顾了环境的美化,且成本相对较低、植被景观效果好。带有种植凹槽的预制连锁块和具有坡面防护功能的预制连锁块,均为工程护坡且兼顾植物措施,既有效的保证了工程的安全、防治水土流失,又兼顾环境的绿化、美化。
在科技应用方面,以“天地一体化”技术为核心,通过“卫星遥感普查+无人机核查+人工现场调查”相结合的多维度技术手段,充分利用云计算、物联网、大数据等新一代信息技术,建设云平台监控系统,系统自动采集和分析数据,为工程施工建设、工程管理、施工监测、后期运行维护管理提供了坚实可靠的数据支持。在工程建设过程中,建管局和监理、监测等单位通过云平台监控系统及时发现施工中存在的问题,有效控制工程施工对周边的影响,提升了水土保持监管水平和效率。
7 实施效果
出山店水库是淮河干流上游唯一的大型防洪控制工程,也是淮河治理的关键性工程。根据<国家发展改革委关于印发《淮河生态经济带发展规划》的通知>(发改地区〔2018〕1588号),建设单位将构建淮河干流绿色发展带、协同推进生态文明建设与出山店水库水土保持工程建设相融合,推进生态保护修复、建设江淮生态大走廊,打造淮河生态经济带龙头示范工程。目前,水库大坝坝前碧波万顷,坝后生态廊道紧紧依偎着大坝,流水潺潺的淮河蜿蜒向东,错落有致的移民安置小区和田园分布在淮河两岸。出山店水库已成为千里长淮美丽生态经济带形成最亮眼的绿色生态龙头工程。
现在出山店水库已经建成,并于2022年6月通过竣工验收。南坝头生态文化园、北坝头科普园、主坝后园林景观休憩园已成为展示淮河水文化和出山店工程建设文化、老百姓休闲娱乐、水土保持生态示范工程的绝佳观景胜地。为河南省前坪水库工程和信阳市四水同治及城市供水工程水土保持设计与建设提供了成功的经验,也为周边其他工程建设的高质量环境恢复提供借鉴。