独木桥河水毁修复工程水土保持方案评价

孙秀力

(辽宁省丹东市振安区水利水产局,辽宁丹东118001)

水土流失亦称水土损失,指水土资源和土地生产力在水力、重力和风力等外力作用下所产生的破坏和损失[1]。近年来,随着水利建设的迅猛发展,对生态环境产生了重要影响,其中,工程建设所引起的水土流失情况比较严重。针对这一情况,许多科研人员和工程技术人员对水土流失问题进行了大量研究[2-8]。本文以丹东市独木桥河水毁修复工程为例,在分析其水土流失现状基础上,对该工程的水土保持方案进行了评价,并提出了相应的防治措施。

1 工程项目区水土流失及防治现状

独木桥河属大沙河水系,是大沙河一级支流,距离丹东市约18.0 km。受副热带高压和冷涡低槽影响,从2010-08-19开始,丹东市普降大到暴雨,局部地区特大暴雨。独木桥河受灾惨重,河宽由原来7 m发展到25 m宽,大量水利设施、农田、道路、电力及通讯设施被冲毁。

独木桥河水毁修复工程位于五龙背镇老古沟村境内,本工程的主要任务是修建塘坝1座,从源头解决独木桥河特大洪水灾害问题,以保护沈丹铁路、丹汤公路、沿河居民及耕地。工程平面布置见图1。由于位置比较重要,独木桥河水毁修复工程按小(2)型水库进行管理运用。

根据《辽宁省人民政府关于确定水土流失重点防治区的公告》(辽政发[1998]48号),该区属于重点治理区。根据实地考察,结合沿线地区水土保持规划等相关资料,独木桥河上游是以土石质为主的山地丘陵区,属于轻度侵蚀区,侵蚀面积5.45 km2。该流域侵蚀方式有水蚀、重力侵蚀、风力侵蚀、河道横向侵蚀、冻融侵蚀以及人为侵蚀,水蚀及人为侵蚀尤为严重。

图1 独木桥河水毁修复工程平面布置图

2 主体工程水土保持评价

从水土保持角度分析,塘坝工程措施对疏导洪水、保护水土将起到巨大作用,即主体工程中具有水土保持功能的设计措施基本可行,但还需要进一步补充完善:水土保持设计中将加强施工扰动区域可利用水土资源的保护,针对各区域不同地形、扰动情况及水土流失程度采取相应工程措施、植物措施和临时措施,并将主体工程具有水土保持功能的措施一并纳入本设计的水土保持措施体系中。

项目区水土流失主要是施工期间在库区范围内发生,水土流失面积为15 388 m2。主体工程及取(弃)土场,均不在辽宁省人民政府划定的崩塌、滑坡危险区和泥石流易发区。在施工设计中,土石方总开挖 9.5×104m3,总回填土方 4.5×104m3,弃渣5×104m3,弃渣用于附近建筑回填土,土方调配基本合理。本工程是在独木桥河上游,大坝布置本着少占耕地,尽量保持下游天然河道的流向,库区堤防迎水侧20 a一遇洪水位以上采用植物护坡。水土保持设计采取植树2×104株、种草500×104株及防雨苫布1×104m2等措施来处理弃渣场。

3 水土流失防治责任范围

依据《开发建设项目水土保持技术规范》(GB50433-2008)[9],结合项目主体工程水土保持评价和水土流失影响分析等内容,对本工程建设可能造成的水土流失范围进行界定,以此确定本工程水土流失防治责任范围为17 388 m2,其中项目建设区域15 388 m2;水土流失面积,主要包括主体工程(库区,溢洪道,输水洞)15 388 m2;取土(弃渣)场 5个,共占地780 m2;临时施工场地(施工仓库、堆料场及临时施工道路)占地878 m2;直接影响区342 m2,直接影响区是指项目建设区以外,由于开发建设活动而造成的水土流失所直接危害的范围:包括迎水侧开挖面下边坡3 m范围及背水坡10 m范围。

4 工程建设过程中的水土流失预测

按有关技术规范的要求,独木桥河水毁修复工程水土流失的预测方法采用流失率法和土壤侵蚀模数法[10]。

4.1 流失率法

在工程建设和运行期间,不同区域对地表扰动的方式不同,其产生的水土流失形式和强度也不同,本文按照上节划分的水土流失预测分区,分别预测在不采取任何水土保持措施的情况下产生的新增水土流失量。

4.1.1 原生水土流失量预测方法

本工程水土流失分区内的原生水土流失量按式(1)进行估算:

式中:W原为预测时段内的原生水土流失量(t);Fi为第i个预测单元的面积(km2);Mi为第i个单元的原生土壤侵蚀模数〔t/(km2·a)〕;Ti为预测时段,a(年);n为预测单元,1,2,3,…,n。

4.1.2 扰动后的水土流失量计算方法

各预测分区扰动后的水土流失量按式(2)进行估算:

式中:W扰为预测时段内的扰动水土流失量(t);其余符号含义同式(1)。

4.1.3 弃渣场的流失预测采用流失率经验公式

式中:W弃为弃渣的总流失量(t);Wi为弃渣量(t);mi为弃渣流失率;i为不同堆入位置(弃土、渣场)。

4.1.4 新增水土流失量预测方法

工程建设可能导致的新增水土流失量按式(4)估算:式中符号含义同前。

根据式(1)～式(4)进行计算得,防治责任范围内将新增水土流失量120 t。

4.2 土壤侵蚀模数法

4.2.1 原生土壤侵蚀模数确定

项目区水土流失预测范围内的原生土壤侵蚀模数,按《辽宁省土壤侵蚀遥感调查报告》(2005年),结合现场调查结果,根据经验分区分土地利用类型确定。

根据现场调查情况,本工程水土流失预测范围内原生土壤侵蚀强度,按地貌类型(即土地利用类型)分区段综合分析后统计计算确定。

本方案初步确定工程水土流失防治责任范围内,不同土地的原生土壤侵蚀模数为:旱地1 000 t/(km2·a)、园地 450 t/(km2·a)、林地400 t/(km2·a)、梯田500 t/(km2·a),河滩地 2 000 t/(km2·a)。

4.2.2 各预测分区扰动后的土壤侵蚀模数确定

根据工程建设过程中对地表的扰动不同,其引起的水土流失强度也有不同的特点,结合对工程进行现场调查结果,综合分析确定各预测分区扰动后的土壤侵蚀模数。各预测分区扰动后的土壤侵蚀模数详见表1。

表1 各预测分区扰动后土壤侵蚀模数

4.3 弃渣流失系数的确定

本工程建设过程中产生的弃土、渣堆存于弃渣场中。由于弃渣场周边汇水面积较小,降雨对弃渣的影响小,所以在自然状态下渣料的流失率按1%计算。

5 水土流失防治目标与方案

5.1 水土流失防治目标

根据《开发建设项目水土流失防治标准》(GB50434-2008)[11]中的要求,水土流失治理标准执行一级标准,见表2。

5.2 水土流失防治措施布局

由于本项目由4个单项工程组成,存在线路长、分期施工和建设内容多样性等特点,水土流失防治措施应根据各单项工程建设内容不同分别进行总体布局,并合理划分各防治分区(见图2),从而采取相应的防治措施。在防治措施体系布设时,以全局的观点考虑,既要注重各自分区的水土流失特点及相应的防治措施、防治重点和要求,又要注重各防治分区的关联性、系统性和科学性,有效控制防治责任范围内的水土流失。

5.3 防治分区水土流失防治措施

根据防治分区各自的水土流失特点,有针对性地提出防护措施。各单项工程水土流失防护措施方案主要由工程措施和植物措施组成。工程措施主要为施工期临时工程措施;植物措施主要为施工期的植被措施和植被恢复措施。临时措施和永久措施可以采取工程措施和植物措施相结合的方法。

表2 设计水平年水土流失防治目标

采取的主要措施有:

(1)表土剥离、覆土、弃渣压实。库区现有表层土为优质腐殖土,施工前要剥离,堆于指定的弃渣场,并用防雨苫布围盖好,工程竣工后,此土用于施工迹地覆土并压实,然后植树种草,有利于植物生长。

图2 独木桥河水毁修复工程水保分区图

(2)临时拦挡、覆盖措施。施工过程中用编制土袋临时挡护和防雨布苫盖等临时防护措施,施工结束后增加植物防护措施。初步估算施工过程中临时防护措施的主要工程量为防雨布苫盖1×104m2。

(3)整地、栽植乔、灌木及各种草防护措施,乔木有枫杨树、刺槐、花曲柳、黄菠萝、榆树、橡树;灌木有胡枝子、映山红、花木兰等;草木植物有马莲、苫房草、莴草、苍树等。运行期播种草籽75 kg。

枫杨树常作为水土保持、水边护岸固堤及防风林首选树种。如工程迹地栽植枫杨树,植株间距1.5 m×1.5 m,鱼鳞坑整地[10]植枫杨树2×104株。

马莲是一种美丽神奇的荒漠化治理水土保持护坡植物,既能很好的保持水土又有美丽的外观,既有顽强的生命力又容易建植管理,即有良好的生态功能又有经济价值。种草首选马莲,在管理区、公路两侧、库区周围共需种马莲500×104株。

(4)施工临时占地植被恢复措施。施工迹地栽植枫杨树、刺槐、马莲等,以恢复植被。

5.4 水土保持施工组织设计

施工布置结合主体工程的施工布置进行,施工活动均在主体工程和征占地范围内,以布局紧凑、易于施工管理和减少占地为原则。

本设计结合防治责任范围内主体工程布局的特点,将水土流失治理对象分成主体工程区(库区)、临时施工区(即堆料场、施工道路、施工仓库)、和取土(弃渣)场区共3个分区。根据防治分区的各自特点有针对性的布设水土保持措施。根据三同时制度的要求安排进度,根据主体工程施工组织设计、建设工期等要求,合理安排水土保持施工进度,保证水土保持工程施工按进度完成。

水土保持工程所需三材用量较少,可与主体工程同时购置。水土保持植物措施中的苗木、草种等,可根据植物工程实施进度需要到当地市场购买。施工所采用的水、电等可利用主体工程。

6 结 论

通过上述分析,得到的结论主要有:

(1)独木桥河水毁修复工程主体工程水土流失预测表明,建设期间会造成中等强度水土流失。

(2)在建设期间针对该区水土流失特点,因地制宜设计水土保持方案,采取相应的水土保持措施,做到工程措施与植物措施相结合,可长期有效治理水土流失。

总之,从水土保持角度综合分析,不存在限制独木桥河水毁修复工程建设的因素,该方案的各种水土保持措施恰当得力,因此修建本工程是可行的。

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[9]中华人民共和国水利部.GB50433-2008.开发建设项目水土保持技术规范[S].北京:中国计划出版社,2008.

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[11]中华人民共和国水利部.GB50434-2008.开发建设项目水土流失防治标准[S].北京:中国计划出版社,2008.