水库工程建设可能产生的水土流失及其危害与治理论文
1 工程及项目区概况
永安市溪源水库工程地处永安市洪田镇境内，是以灌溉为主，兼有供水等综合利用的中型水利工程。工程坝址以上流域面积 54. 1km2,正常蓄水位 428m,相应库容为 1 349 万 m3,校核洪水位（ P = 0. 2%）430. 63m,相应总库容 1 510 万 m3,为多年调节水库。工程灌溉 897. 33hm2农田，灌溉年供水量 1 268 万 m3（ P =90%） ,向西区水厂年供水量 1 153. 4 万 m3（ P =95% ） ,生态年用水量 482. 5 万 m3.工程枢纽主要由拦河坝（ 重力坝） 、引水系统、灌溉渠系及附属建筑物组成。重力坝最大坝高 77. 0m;引水隧洞长 11. 60km; 灌渠长 31. 44km; 附属建筑物包括管理房和上坝道路。工程征占地总面积91.69hm2,总投资 37 915. 26 万元，总工期为 4a.工程于 2015年 10 月 18 日正式开工。
项目区地处中亚热带季风性气候区，兼有内陆与山区性气候特点。春季多阴雨，夏季雨量较集中，秋季多晴日，冬季较寒冷。多年平均降雨量 1 519mm,多年平均气温 19. 2℃，多年平均风速 1. 2m/s,全年平均无霜期 300d 左右，年日照小时数 1 761h.项目区地貌为中低山丘陵区，土壤有红壤、水稻土、紫色土。森林植被区系属于中亚热带常绿阔叶林地区。
2 工程建设可能产生的水土流失及其危害
2. 1 可能产生的水土流失
针对工程所在地区缺乏实际观测资料和科学研究成果的情况，水土流失量预测主要采取类比预测的方法[1].经预测，可能产生新增水土流失量达6 607t,水土流失发生的重点时段是施工期，重点部位是主体工程区和弃渣场。
2. 2 可能造成的危害
2. 2. 1 对项目本身可能造成的危害 坝肩的开挖、隧洞进出口的开挖、上坝道路的修建、渠道的开挖等施工行为严重影响了这些单元土层的稳定性，为水土流失的加剧创造了条件。若不及时做好相应的防治措施，将可能产生严重的水土流失，甚至可能发生滑坡等灾害，这将直接对工程施工的正常进行和营运安全造成严重危害。
2. 2. 2 对下游及周边地区可能造成的危害 拦河坝为水工建筑物，在大坝开挖施工中将产生大量的松散土石，在降雨的作用下极易进入河道被水流冲走而发生流失[2].若不及时采取有效的防治措施，不但将可能产生严重的水土流失，而且可能会淤塞河道影响行洪、污染下游洛溪水库的`水质，对下游地区人民的生产生活造成危害。
2. 2. 3 对项目区生态环境可能造成的影响 项目区流域内多为高山地带，森林植被良好，水土保持较好。
在工程建设过程中，主体工程施工、料场取料、施工道路修建、弃渣场弃渣等将造成大面积的地表扰动和植被破坏，水库蓄水又造成原有的耕地、林地等土地类型全部转变为水域用地，这都对当地植被和生态环境有不小的负面影响。
3 防治措施体系
根据以上对工程建设可能产生的水土流失及其危害的分析，按防治分区，采取重点治理与面上防治相结合、植物措施与工程措施相结合、治理措施与美化绿化相结合，统筹布局各类水土保持措施，以形成完整的水土流失防治体系[3].水土流失防治措施体系见表1.
4 分区防治措施
4. 1 主体工程区
4. 1. 1 挡水工程
4. 1. 1. 1 工程措施 土壤资源是宝贵的自然资源，是生态恢复的基础和重要保障，因此施工前应结合场地清理进行表土剥离，表土剥离应优先选择土层厚度不小于 0. 30m 的扰动地段（ 表土剥离措施，下同） .剥离的表土集中堆放在表土临时堆场。
4. 1. 1. 2 植物措施 施工结束后，对挡水工程区边角或周边空地进行灌草绿化，种植胡枝子和撒播狗牙根和百喜草混合草籽。绿化前，先进行场地平整，并覆表土厚0. 3m,改善土地的立地条件，为绿化创造条件。
4. 1. 1. 3 临时措施 为了及时排走施工场地内的积水，根据工程实际动态布置临时排水沟，采用土工膜衬垫。临时排水沟采用梯形断面，底宽 0. 5m,深 0. 3~ 0. 5m,边坡 1 ∶ 1.在排水沟的末端设置沉沙池，浊水经沉沙池沉淀后排入下游河道。沉沙池深 1. 5m、宽 2m、长 3m,浆砌石衬砌厚 0. 3m.工作人员应定时维修、清理排水沟和沉沙池，防止杂质淤积堵塞，保持导流畅通。工程建设中形成的挖、填方土质边坡，遇雨季应采用彩条布进行临时苫盖，减少裸露地表遭雨滴击溅、水流冲刷而造成水土流失危害。坡脚采用袋装土进行临时拦挡。
4. 1. 2 引水工程
4. 1. 2. 1 工程措施 在隧洞出口、支洞口开挖线的上方 5m 处布置 M7. 5 浆砌石截水沟。截水沟采用梯形断面，底宽 0. 3m,深 0. 3m,边坡 1∶ 1,浆砌石衬砌厚0. 3m.
4. 1. 2. 2 植物措施 施工结束后，对明挖部分可绿化的占地，采用乔、灌木混交，树下直播种草的方式进行植被恢复，种植杉木、胡枝子，并撒播混合草籽（ 下文简称“种植乔灌草”） .
4. 1. 2. 3 临时措施 隧洞口开挖形成的土质边坡面，在强降雨天气下，采用彩条布进行临时苫盖。
4. 1. 3 灌渠工程
4. 1. 3. 1 植物措施 施工结束后，对灌渠工程的挖填方裸露地进行植被恢复。在填方侧种植胡枝子和撒播混合草籽，在靠山侧开挖边坡坡脚种植爬墙虎。
4. 1. 3. 2 临时措施 灌渠开挖产生的弃渣应结合渠堤填筑，优先堆放在灌渠坡面汇水的下游侧，田间工程肥沃表土就近的平整。为避免雨季造成冲刷而引发水土流失，应尽快将弃渣运到就近规划的弃渣场集中堆放。如果来不及运往弃渣场，遇雨天应采用彩条布临时苫盖。
4. 1. 4 上坝道路
4. 1. 4. 1 工程措施 在道路的两侧布设贯通的 C15砼排水沟。排水沟采用矩形断面，底宽 0. 3m,深0. 5m,砼衬砌厚 15cm.对施工过程中形成的挖填方边坡，坡脚设置挡墙拦挡，坡面布设 M7. 5 浆砌石截水沟。截水沟采用梯形断面，底宽 0. 3m,深 0. 3 ~0. 5m,边坡 1∶ 1.
4. 1. 4. 2 植物措施 施工结束后，在施工道路靠山侧坡脚种植爬墙虎，另一侧路旁种植桂花树、胡枝子并撒播混合草籽。对填方边坡坡面进行植物护坡，种植乔灌草。
4. 1. 4. 3 临时措施 对不能及时进行边坡防护的路段，遇雨期采用彩条布对土质边坡进行临时苫盖。
4. 1. 5 管理房
4. 1. 5. 1 工程措施 在管理房的周围设置 C15 砼排水沟，采用矩形断面，底宽 0. 3m,深 0. 3m.
4. 1. 5. 2 植物措施 为绿化美化环境和加强水土流失防治，对管理房边角或周边空地进行景观绿化。绿化采用乔灌草结合的方式进行，乔木玉兰和观赏性灌木海桐间植，三角梅点缀，林下铺植马尼拉草皮。部分造型区域采取乔灌木孤植、对植、丛植等方式进行栽植。
4. 2 临时施工道路区
4. 2. 1 植物措施 施工道路建成后，及时对挖填方土质边坡进行植物护坡，种植乔灌草。工程施工结束后，可以用于地方农村道路的临时施工道路，对压坏的部分进行整修和平整后，交地方管理、使用； 不拟再利用的，恢复原使用功能，即占用耕地的进行土地整治后交地方复耕，占用林地的采用林草进行植被恢复。由于道路压实度较高，覆土绿化前应采用机械翻松并平整、回覆表土，种植乔灌草进行植被恢复。
4. 2. 2 临时措施 在施工道路靠山边坡开挖线以上5m 处修建临时土质排水沟，采用土工膜衬垫，梯形断面，底宽 0. 5m,深 0. 3 ~0. 5m,边坡 1∶ 1.在排水沟的末端设置沉沙池，浊水经沉沙池沉淀后排入下游自然沟道。沉沙池深 1. 5m,宽 2m,长 3m,采用浆砌石衬砌厚 0. 3m.
4. 3 施工生产生活区
4. 3. 1 植物措施 施工结束后，根据其占地类型及土地最终利用方向，采取土地整治、复耕和植被恢复等措施。
4. 3. 2 临时措施 在其周边及场区内布设临时排水沟，挡水工程的施工区排水沟采用 M7. 5 浆砌石排水沟，采用梯形断面，底宽 0. 3m,深 0. 4m,坡比 1∶ 1; 其他施工区的排水沟均采用土工膜衬垫，梯形断面，底宽 0. 3m,深 0. 3 ~0. 5m,坡比 1∶ 1.在排水沟出口的合适位置设置沉沙池，浊水经沉沙池沉淀后排入下游自然河道。沉沙池深 1. 5m,宽 2. 0m,长 3. 0m,采用浆砌石衬砌厚 0. 3m.场区内的堆料场应布设临时拦挡和覆盖措施。
4. 4 石料场
对处于淹没线以上、开采后形成的平台和边坡进行植被恢复，种植胡枝子和撒播混合草籽。在分级后形成的边坡坡脚开挖种植槽，栽植爬墙虎，用以覆绿坡面。
4. 5 弃渣场
根据土石方平衡计算，主体工程土石方开挖总量40. 32 万 m3,其中土方开挖 17. 84 万 m3,石方开挖22. 48 万 m3.土石方回填及利用总量 7. 52 万 m3,其中土石方回填 0. 85 万 m3,土石方利用 6. 67 万 m3（ 作为大坝砌毛石、加工成建筑材料等综合利用 5. 79 万m3,铺设临时施工道路和施工生产生活区利用 0. 88万 m3） .施工围堰填筑所需粘土 0. 11 万 m3从挡水工程调入，围堰拆除后运往弃渣场。本工程共产生弃渣 32. 80 万 m3,分别运往 Q1 ~ Q13 弃渣场。在工程施工过程中，要尽量提高开挖土石料的综合利用率，尽量减少工程弃渣和料场开采量，从源头上遏制水土流失的发生。弃渣场的水土流失防治措施以 Q1 弃渣场为例，Q1 弃渣场特性见表 2.
4. 5. 1 工程措施
4. 5. 1. 1 挡渣墙 弃渣前进行表土剥离，剥离的表土集中堆放在弃渣场上游侧的一块相对平缓地。严格遵照“先拦后弃”的原则，在弃渣前完成拦挡措施。M7. 5 浆砌块石重力式挡渣墙最大墙高 6. 00m,墙顶宽 1. 50m,墙顶设 C20 压顶砼，厚 20cm.面坡边坡1∶ 0. 1,背坡边坡 1 ∶ 0. 4,背坡设置 30cm 厚砂卵石反滤层，墙身设 Φ75PVC 排水管，排水管间距 2. 0 ×2. 0m.墙趾和墙踵高、宽均为 0. 50m,墙底倾斜坡率0. 10∶ 1.弃渣场宜采取自下而上的方式堆置，先堆渣至略低于墙顶时形成 3m 宽平台，然后以 1∶ 2. 0 的坡度堆渣，每堆高 5m,设置一个 3m 宽的平台，直至设计堆高。
4. 5. 1. 2 排水工程 为了防止汇水对渣体形成冲刷，在渣场周边布设截水沟，在各级马道及渣顶每隔50m 设置排水沟，截、排水沟的集水通过挡渣墙两侧的急流槽，最后排入下游自然沟道。截、排水沟和急流槽均采用 M7. 5 浆砌石衬砌厚 0. 3m.截水沟采用梯形断面，底宽 0. 8m,深 1. 0m,边坡 1∶ 1; 排水沟采用梯形断面，底宽 0. 3m,深 0. 5m,边坡 1∶ 1; 急流槽采用矩形断面，底宽 0. 6m,深 0. 7m.
4. 5. 1. 3 沉沙池 在急流槽出口的适当位置设置一座沉沙池，浊水经沉沙池沉淀后排入原有排水系统。沉沙池深 2m、宽 3m、长 6m,采用隔板式沉沙池，中间设两道隔板，浆砌石衬砌厚 0. 3m.
4. 5. 2 植物措施 弃渣场后期恢复方向为水土保持生态林，将整平后的土地压实后，采用均匀覆表土的方式进行覆土，覆土厚度达 0. 30m.种植乔灌木进行植被恢复。
4. 5. 3 临时措施 表土剥离后，临时堆放在渣场的一角，边坡控制在 1∶ 2,高度控制在 2. 5m 左右，在周边用草袋装土临时拦挡，根据堆放时间的长短在表面撒播草籽或采用防护网苫盖，防止水土流失[4].
4. 6 表土临时堆场
4. 6. 1 植物措施 堆场使用结束后，对其占地进行场地平整、植被恢复，种植乔灌草。
4. 6. 2 临时措施 在堆场周边布置袋装土临时拦挡，在临时拦挡的外侧布设临时排水沟，在排水沟出口的合适位置布设临时沉沙池。临时排水沟采用梯形断面，底宽 0. 30m,深 0. 30m,坡比 1∶ 1,内壁夯实。临时沉沙池深 1. 5m,宽 1. 5m,长 2. 0m.根据表土堆放时间的长短在表面撒播草籽或采用防护网苫盖，防止水土流失。
5 结语
在水库工程水土保持措施设计中，首先要强化土壤保护设计理念，在施工前对工程占地区表层土壤提出分区剥离与堆存保护措施。其次要提高工程开挖土石料的综合利用率，尽量减少工程弃渣和料场开采量，从源头上遏制水土流失的发生。还要加强施工期临时措施的设计，最大限度地控制影响破坏面。在做好工程防护的同时，以控制水土流失为基础，恢复生态环境为目标，把整个项目区作为一个整体对象开展植被恢复及景观规划设计。通过设计并落实有效的水土保持措施，减轻工程建设带来的不利影响，实现水土流失的根本治理，进而使工程与周围的自然景观融为一体，有效地促进生态文明建设。
参考文献
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[2]易仲强，张习传，陈小燕 . 贵州大中型水电工程水土流失特征和防治措施[J]. 中国水土保持，2015（ 3） : 14 ~16
[3]陈胜军。 乐滩水库引水灌区一期工程水土流失预测及防治体系构建[J]. 广西水利水电，2012（ 3） : 74 ~75
[4]高宝林，周 全，高武林。 水电工程弃渣场水土保持措施设计探讨[J]. 中国水土保持，2011（ 3） : 36 ~38
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