桐柏抽水蓄能电站水土保持工程建设经验

徐霄龙,张士平,张咏晶

(1.天台水利水电局,浙江天台 317200;2.华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司,浙江天台 317200;3.烟台市莱山区水利局,山东烟台 264003)

桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县赤城街道百丈村,距天台县城 7 km,为纯抽水蓄能电站。电站装机容量为 1 200 MW,枢纽工程由上水库、下水库、输水系统、地下厂房、主变洞、地面开关站等部分组成。项目区属亚热带季风气候区,降雨类型以梅雨、台风雨为主,土壤类型以红壤、潮土、水稻土为主。根据全国水土流失类型区的划分,项目区地处南方红壤丘陵区,属浙江省水土流失重点治理区。

水利工程建设具有土石挖填方数量大、扰动地表范围广和损坏水土保持设施面积大等特点。桐柏抽水蓄能电站水土保持监测结果显示:工程累计开挖土石方 390.61万 m3,综合利用209.35万 m3,其余 181.26万m3全部作弃渣处理。工程建设会造成开挖边坡、弃渣场、取土场和施工场地短期内裸露,如不及时采取水土流失防治措施,受降雨影响极易造成边坡塌方、弃渣外流以及破坏周边生态环境等水土流失危害。

1 水土流失防治目标

桐柏抽水蓄能电站工程水土流失防治分区有 5个:Ⅰ区,枢纽防治区;Ⅱ区,弃渣场、料场防治区;Ⅲ区,施工临时设施防治区;Ⅳ区,公路防治区;Ⅴ区,移民安置防治区。依据批复的水土保持方案报告书,工程水土保持总投资为 890.68万元,其中主体工程中具有水土保持功能的工程投资为 498.92万元,方案新增投资为 391.76万元。

水土保持方案报告书确定的水土流失防治目标为:①对扰动的土地进行治理,使扰动土地治理率达到 90%以上;②在运行初期 3年内,将工程区土壤侵蚀强度降到 2 500 t/(km2◦a)以内,并逐步达到该侵蚀类型区的容许值 500 t/(km2◦a);③工程竣工时,工程区绿化面积达到可绿化面积的 95%,并注重景观美化要求;④采取工程、植物措施拦蓄弃渣,使拦渣率达到95%以上;⑤采取水保措施,确保场内交通道路和接线公路路堤边坡、路堑边坡稳定,不留安全隐患;⑥根据主体工程施工组织,结合工程周边地区其他建设工程,考虑进一步提高开挖土石方的综合利用率、减少弃渣量的可行性。

2 电站的水土保持监测、管理和监督工作

电站建设和管理单位都十分重视施工中的水土流失防治,在施工期间始终秉承先挡后弃、先工程措施后植物措施、水土流失防治和绿化美化功能同步落实的原则,力争使水土流失得到有效防治,达到方案设计和技术规范要求。

2.1 水土保持监测、监理工作

为保证水土保持方案的落实及落实效果,2003年 5月电站委托杭州华辰生态工程咨询有限公司承担水土保持监测工作。受托单位依据《水土保持监测技术规程》要求,布设了监测设施,采用地面观测和调查监测相结合的方法定期开展水土保持监测,按要求将监测成果汇编完成水土保持监测月报和年报分阶段提交,并提交监测总结报告。将水土保持监理工作纳入到主体工程监理工作中,由相应的主体工程监理单位承担。工程建设期间,监理单位对工程建设可能产生的水土流失危害及时提出意见和建议,并将工程建设过程中水土保持方案落实的不足情况及时反馈给电站,电站予以积极采纳,从管理源头上保证了工程水土保持工作的顺利开展。

2.2 水土保持管理工作

将水土保持工程纳入整个工程建设管理体系实行统一管理,由专人负责,对水土保持工程进行全程监控,确保工程质量。在实际建设过程中,严格按照国家技术规范与编制标准,做到“事前控制、过程跟踪,事后检查”的全过程监理;项目法人有专人分管质量工作,委托质量监督站实行质量监督;建设管理单位在工程质量、进度和资金控制方面进行现场管理,并主持工程质量验收、评定等工作;监理单位采取了旁站、巡视和平行检验等监理方式;施工单位设有质量检测专职机构和人员,执行工序质量“三控制”,纠正施工中不符合质量标准的项目,保证了工程质量。

2.3 水土保持监督工作

在工程建设过程中,参建单位积极主动地接受各级水行政主管部门开展的水土保持监督检查,期间定期或不定期地向水行政主管部门汇报工作进展,及时缴纳水土保持设施补偿费。省(市、县)各级水行政主管部门有关领导和专业人员多次来工地进行检查、指导水土保持工程的实施情况,就检查中存在的问题责令及时落实整改。

3 边坡防治经验

桐柏抽蓄电站工程水土保持工作的最大困难在于岩面边坡的复绿,为此我们与设计、施工单位及县水保站等通力合作,经过近 4年的不断摸索,拟定了 3种施工方案,分别为喷播种植、喷播挂网、种植槽,取得了显著的复绿效果。2009年 6月桐柏抽水蓄能电站工程被浙江省水利厅评为 2008年度浙江省开发建设项目水土保持示范工程,现将边坡防治的成功经验总结如下。

3.1 搞好边坡分类

电站工程的开挖造成了近 10万 m2的边坡岩体裸露,为确定复绿方案,需对边坡裸露岩面进行调查和分类。本工程建设造成的岩面边坡大体可分为 3种情况:①边坡出露岩面岩性为花岗岩,局部有少量花岗岩风化残积土;边坡风化程度较低,以中风化—弱风化为主,岩体贯穿性裂隙不发育,地下裂隙水较少;坡度 15°～40°,边坡露岩高度达 50 m;多位于开关站附近,面积约 2.2万 m2。②边坡岩石较为破碎,坡度 40°～60°,边坡露岩高度小于 15 m;位于上水库进坝区公路边坡及下水库导流洞边坡等,面积约 4.4万m2。③边坡出露岩面岩性为花岗岩,整体性较好,坡度 60°～85°;岩体贯穿性裂隙不发育,地下裂隙水较小,边坡露岩高度小于 22m;位于下水库上坝公路左右岸,面积约 3.2万 m2。

3.2 因地制宜选择复绿方法

3.2.1 喷播种植

边坡露岩复绿,首先要解决如何在露岩上覆土的问题。由于露岩较光滑且又是倾斜的,用常规方法无法实现表面覆土,经局部试验后决定采用高压喷播的方法。喷播种植是将活性土(由泥炭土、腐殖土、草种、黏合剂、保水剂、长效复合肥和草纤维等混合制成)高压喷射在岩坡上,形成厚度较大、黏稠度较高的活性土层,以提供植物生长所需的养料。喷播种植方法适用于坡度小于 60°的岩面边坡。

对于复绿植物的选择,我们首先考虑的是灌木。灌木生长茂盛,四季长绿,绿化效果好。一般采用的复绿灌木品种以紫穗槐、胡枝子、多花木兰、马棘等为主,间有高羊茅、黑麦草、百喜草、狗牙根、白三叶等。项目区边坡喷播种植 1年多后灌木长势良好,但也出现了一个问题:对于坡度大于 30°的岩面边坡,随着灌木的生长,枝叶下垂自重加大导致根下喷植土脱落,需要及时修剪枝叶,减轻灌木重量,修剪维护工作相当繁重,并且坡度越陡修剪次数越频繁。所以,对于坡度大于 30°的岩面边坡的复绿工作,种植灌木显然不是最佳方案。因此,在坡度较大的边坡以种植草种类高羊茅、黑麦草、百喜草、白三叶、紫花苜蓿等为主,间有少量的紫穗槐、胡枝子、多花木兰、小叶女贞等灌木。草类喷播的不足之处在于冬季草类植物会衰败枯黄,影响复绿效果。

3.2.2 喷播挂网

喷播挂网需对岩质坡面进行处理,具体内容包括:除去松动的岩石,将岩面清洗干净后挂上 5 cm×5 cm网孔的镀 P V C棱形铁丝网,用直径 10 mm螺纹钢主锚钉加以固定,防止铁丝网因基质重力下坠,再用直径 6～8 mm钢筋副锚钉拉紧铁丝网;铁丝网与岩面保持 30～50 mm的间距,以保证喷植厚度均匀和牢固,喷植厚度在 80～100 mm之间;为了养护方便,在种植区每升高 10m左右修建一条人行马道。喷播挂网需要特别注意的是:整个网面要脱空岩面,这样才能保证喷植土厚度均匀和牢固;喷植厚度要适宜,否则薄了不利于植物的生长,厚了将影响喷植土的黏结度。

3.2.3 种植槽

在岩面坡度大于 60°、岩面光洁吸附力差的岩面边坡,会因雨水的冲刷破坏活性土的黏结度从而造成水土流失,影响复绿效果。为了解决这个问题,我们在岩壁上呈梅花形错落安装种植槽(2 m×0.55 m×0.5 m)1 539个,种植槽水平间距 3 m,上下间距 2.5 m,种植了迎春、爬山虎等植物。起初我们的设想是迎春向下挂、爬山虎向上爬,能尽快实现覆盖岩面的效果,但经过两年的实践和观察发现迎春长势较好而爬山虎生长较慢,分析其原因是迎春根系发达、竞争力强,吸收了槽内的大部分养分,从而影响了爬山虎的生长。从目前情况看,上述方案要 5年以上才能实现整个岩面复绿的目标。由于岩面倾斜、喷植土层较薄,土层水分不容易储存,我们在种植区安装了供水系统,在干旱的情况下及时喷水养护,确保植物生长所需水分。另外,种植槽底须设有小孔,否则槽内根系会因过于潮湿而受损。种植槽法后期养护灵活方便,可以随时补种、加土和施肥等,复绿效果较好,但成本较喷播种植高,实现全覆盖所需时间长,而且品种较单一。

4 水土保持效果

在项目防治责任范围内通过各项水土保持措施的实施,工程扰动土地治理率达95%,水土流失治理度达 90%,土壤流失控制比达 2.33,拦渣率达 99%,林草植被恢复率达 96%,林草覆盖率达 20%,达到了方案制定的目标或现行防治标准要求,工程建设新增水土流失得到了有效控制,进一步改善了项目区的生态环境。同时,在执行原《浙江桐柏抽水蓄能电站水土保持方案报告书(报批稿)》的基础上提高了标准,结合园林美观要求进行设计和施工,不仅满足了水土保持工程的要求,而且美化了工程的环境。