水利工程設計中水土保持設計研究

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水利工程設計中水土保持設計研究

摘要:

文章結合筆者自身從事水土保持設計工作的多年實踐經驗,以惠州市某水利樞紐工程的水土保持設計方案為例,首先對此工程基本概況作以簡要分析,實施水土流失預測,結合于此,分別從棄渣場地水土保持的措施、土料場的水土保持措施及永久公路綠化措施等方面,探討對應的水土保持設計內容,以期為相關實踐研究提供理論參考。

關鍵詞:

水利工程;水土保持;設計

0引言

建設水利樞紐工程作為人類對自然界實施改造的一種積極手段,通過對水資源進行開發與利用,實現其在空間與時間層面上的重新規整與分配,以此服務于國民經濟。當工程建成并投入運營后,能夠為社會帶來較為豐厚、多元的環境效益與經濟效益,如:旅游、航運、發電、防洪與水庫養殖等。但在開發與建設水利工程時,必然會干擾或破壞原有的植被與地貌,損壞土地,產生大量石渣棄土,進而造成嚴重性的水土流失,如若未能及時防治,不僅會對區域環境造成危害,而且還會威脅到下游的各方面安全。至此,需結合現實狀況,開展行之有效的水土保持方案設計工作,對水土流失施加有效防治。

1基本概況

1.1項目區社會與自然環境概況

某水利樞紐工程地處惠州市境內,此流域屬于亞熱帶季風性濕潤氣候,平均降水量常見保持在1650.00~2000.00mm間,其中3~6月的降水量占總降水量比重達60.00%。平均氣溫常年維持在17.20~18.20℃間。壩址常年平均徑流深為1040.00mm,平均流量為222.00m3/s,平均徑流總量為73.40×108m3。工程區域內有多種土壤類別,如:紫色土、潮土、水稻土及紅壤等。工程區域內的森林覆蓋約為25%,植被有經濟林、落葉闊葉林、灌叢草坡、常綠闊葉林及河漫灘植被等。該區域內所存在的水土流失狀況,主要為地表徑流沖刷所造成的水力侵蝕,在形式方面,多為面蝕,溝蝕為其次。經計算,得知此區域水土流失強度1285.00t/km2•a,至此,乃為輕度流失區。

1.2工程概況

此水利樞紐主要用于灌溉與防洪,另兼有航運、供水及發電,乃為一項綜合性水利工程。該工程水庫的正常蓄水位64.00m,防洪高水位67.85m,防洪限制水位為60.46m,對應的防洪庫容為3.09×10.008m3,而其調節庫容則為1.13×10.008m3,可灌溉農田33524.70hm2,該電站共裝機48.80MW;供應生活及工業用數量為0.90m3/s;設計有lOOt級的斜面升船機,以此提供通航過壩。此外,為實現淹沒損失的最大化減少,針對庫區內的4片區,分別采取針對性工程防護措施。此水庫乃是大(2)型水庫,依等級劃分為Ⅱ等工程。建筑物有灌溉進水閘、泄水建筑物、主壩、副壩及電站廠房等。

2水土流失預測

此工程在實際建設中,易出現的水土流失量,可大致分為兩部分:其一,因工程占用土地與制備,破壞或擾動原地貌,造成此區域土壤侵蝕情況加重,加劇了水土流失量;其二,因工程建設中所產生的諸多廢渣存在堆放不合理狀況,同樣造成水土流失量的增加。此工程損壞植被與擾動原地貌等的面積為2246.47hm2,整個施工期共產生棄渣量55.04×104.00m3。通過運用數學模型法并結合類比法,實施分析計算,此工程施工區域從原先的輕度水土流失已經轉變為強度水土流失,即增加至7000.00t/km2•a,由此工程建設可能會產生的水土流失量為8.87×104~9.45×104t。

3水土保持方案設計

3.1水土流失防治分區

此水利樞紐工程共占地80.78hm2,其中樞紐建筑物(廠房、大壩等)占地面積大17.40hm2,施工臨時占地面積17.40hm2,永久公路為4.70hm2,石料場面積2.30hm2,土料場8.60hm2,棄渣場28.30hm2。結合此工程建設用地范圍、可能會導致的水土流失狀況、主體工程的實際布局及建設特點等,把工程水土流失防治進行區域劃分,即共分為3個防治類型區,分別為土料場、棄渣場及永久公路.

3.2分區水土保持措施設計

3.2.1棄渣場地水土保持的措施分析

整個施工期共產生棄渣量55.04×104.00m3,分別在左岸下游及右岸上下游結合實際地域位置,分設2個棄渣場。

3.2.1.1右岸上游棄渣場

此棄渣場地處壩址右岸的上游位置,即1.40~1.90km的一級階地,與對面之間存在高程為53.00~59.00m,場地相對比較開闊,因該棄渣場在水庫淹沒區內,因此,棄渣以石渣為主,即22.85×104m3,所以在水庫將要蓄水之前,需推平棄渣,水庫完成蓄水之后,便會將這些棄渣淹沒,不會影響到水庫的防洪效能,也不會出現水土流失情況。

3.2.1.2右岸下游棄渣場

此棄渣場地處壩址的右岸下游相應1.40km的位置上,處于一級階地,高程56.00m,量4.90×104m3,由于此棄渣場靠近河道,為預防棄渣引起水土流失狀況,應在棄渣場靠近河道位置,修建攔渣工程,攔擋棄渣。結合渣場地區的實際地質、地貌、施工條件及建材來源,并對擋渣墻及攔渣堤實施方案比對,得知選用衡重式漿砌石擋渣墻,實施攔渣操作。對于擋渣墻而言,其實際乃為4級建筑物,總長度為425.00m,底寬3.20m,墻高5.40m,頂寬為0.60m在基礎底部位置,針對性修筑一底板,厚度為0.50m。墻體以縱向方位,每間隔10.00~15.00m,便設置一道伸縮沉降縫,合理控制縫寬,即2.00cm,對于縫內,需采用瀝青木絲或者是瀝青麻布,對其進行填塞,而針對墻體縱向,則依據每間隔2.00~3.00m設<70.00mm的PVC排水管,將反濾設置在墻內管口內。對擋渣墻實施詳細的穩定應力分析,使其與規范規定要求相符。對于棄渣場地,該地區的集雨面積為0.14km2,設計清水流量24h最大為0.29m3/s,為防止因渣場上游出現匯水狀況,對渣場所造成的嚴重沖刷,應在原先的棄渣堆積平臺相應內側位置,修建漿砌石排水溝,長度為467.00m,構建梯形斷面,底坡i=1/500,粗糙系數n=0.01,邊坡系數m=1.00,上底寬B=1.60m,下底寬b=0.40m,排水溝深h=0.50m,將漿砌塊石護坡,設置在排水溝的出水口處,控制坡比,使其維持1:2,運用M7.0水泥砂漿塊石,實施砌筑,控制塊石的厚度,使其>20cm,對于露明面,則采用1:3水泥砂漿對其實施勾縫,單層鋪砌,底部臥漿,土基要做到夯實,可依據實際需要,依據基底寬,實施人工基礎的鋪設。對于棄渣表面,當對其完成平整覆土后,便可著手水土保持林營造,選用胡枝子、木荷及濕地松等樹草種進行造林,還可選用諸如狗牙根草、結縷草及百喜草等混合草種,實施造林,混交方式可采用木荷星狀與濕地松間的混交,也就是每間隔4株濕地松,便種植木荷l株,選用穴狀整地的整地方式,胡枝子穴大為20cm×20cm×20cm,木荷與濕地松穴大為40cm×40cm×40cm,條播混合草種,間距控制在25cm。

3.2.2土料場的水土保持措施

土料場主要包含有防護工程用土料場、副壩用土料場與圍堰用土料場,其中共有2個圍堰用土料場,1個副壩用土料場,位置均在庫區,當水庫完成蓄水之后,便會被覆蓋;對于防護工程,共有10個用土料場,都位于堤防附近。開采土料時,需要將表層棄土剝離,先將其集中堆放,使其在各土料場在取料過程中構建工作臺面,針對土堆的堆高而言,不可>3m,控制堆置邊坡坡比,使其維持在1:2.0,于在土堆邊坡坡腳位置,利用裝土草袋,修筑臨時性的擋土墻,實施擋土,完成土料開采后,需實施表土回填作業,回填的厚度需控制在0.30~0.60m。針對用于防護工程的土料場,還需要結合土料場的來水及地形等情況,于料場采挖面內,有針對性的設土質排水溝,并銜接于周邊排水系統,構建其完備的整體性排水系統。

3.2.3永久公路綠化措施

對于永久公路而言,其主要包含有0.30km上壩公路、副壩公路4.40km、進廠公路0.17km及4.60km的對外公路。公路內側,經過開挖而在外部裸露的多為基巖,難以進行直接植被恢復,所以可采取藤或爬山虎等攀巖植物,對其實施綠化;而對于公路外側,裸露面較多為回填土方,可先對其實施碾壓平整,然后將行道樹種植于路邊,可選杉樹,選擇單行種,控制株距,即3m,控制穴狀整地的規格,使其均為40cm×40cm×40cm;針對填方的邊坡而言,可選用具有較快生長速度的狗牙根及百喜草進行播種。

4結語

總而言之,水利樞紐工程建設盡管開挖動土較多且涉及的范圍較廣,會影響到當地的水土保持,但當只要結合工程建設實際特點,將水土保持設計工作做好,且實施立體化防止,便可將其水土保持工作做好。

參考文獻:

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[3]薛萬坤.探析水利工程建設對水土保持的影響及其設計[J].工程技術:引文版:00206-00207.

作者:張小豐 單位:惠州市華禹水利水電工程勘測設計有限公司

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