凉山州小水电站弃渣场耕地资源研究

陈开陆，王志民，赵建民，沈其明，杨 红，徐 丽

(1.西昌学院，四川 西昌615013;2.凉山州水务局，四川 西昌615000)

凉山州位于四川省西南部，横断山区东北部，青藏高原南缘，介于东经 100°15'—103°53'、北纬 26°03—29°27'之间。总土地面积60377.6 km2，地形地貌复杂，有高原、山地、丘陵、平坝等，山地所占比例最大。境内海拔360—5958 m。属中亚热带季风气候区，年均降水量1000 mm左右，每年5—10月为雨季，期间降水量占全年的90%以上。境内河流纵横，其中流域面积在1000 km2以上的有11条，流域面积在100 km2以上的有152条，流域面积在100 km2以下的河流有近千条。河床坡陡流急，落差大，水能蕴藏丰富。据勘测，凉山州水能资源可开发的总装机容量达6413万kW，占四川省的57%，占全国的，是国家十三大水电基地和西电东送的重要组成部分。

凉山水电资源开发以金沙江、雅砻江、大渡河三大干流为重点，三大干流上国家安排了包括乌东德水电站、白鹤滩水电站、溪洛渡水电站等12座巨型水电站，总装机量达5351万kW，年均发电总量2362.11亿kW·h。除此之外，凉山中小河流水能资源技术可开发量超过1000万kW。凉山地方小水电建设，解放初期的装机容量仅为128 kW，目前已达180万kW。中小河流已建电站455个，在建电站107个，装机117万kW;拟建电站238个，装机448万kW，另有待规划电站约255万kW。预计到2016年，全州中小水电站可达到800万kW。

凉山州中小水电站开发建设，对凉山的经济社会发展具有举足轻重的作用。一方面可增强地方经济实力，增加地方财政收入，提高经济整体水平，改变凉山贫穷落后面貌;另一方面可就近解决无电乡、无电村用电问题，拉动其他产业发展，为偏远山村脱贫致富创造条件。但是，在山区小水电站开发建设过程中，其取水工程、引水工程、厂区枢纽、施工道路建设除扰动原地表外，也产生大量工程弃渣。目前，电站水保方案均针对弃渣场明确了表土剥离、建设挡土墙、布设排水沟、回覆剥离表土、恢复林草植被等工程措施和植物措施，取得了良好的水保效益。从山区土地利用管理综合效益分析，弃渣场经工程措施保护、地面平整、回覆表土后，土体下部物质稳定性得到了极大提高，表土肥力也提高了，若解决排灌水源和排灌水渠，可直接将弃渣场纳入山区耕地资源或耕地后备资源进行开发利用。笔者以凉山州盐源县马丝螺沟二级水电站开发及弃渣场建设为例，对工程弃渣场循环利用开发山区耕地资源进行了研究。

1 马丝螺沟二级水电站建设方案概况

马丝螺沟二级水电站位于盐源县巴折乡境内的马丝螺沟干流上，全流域集雨面积124.2 km2，受雅砻江强烈下蚀影响，区内山高坡陡，最高点横梁子主峰海拔4129.8 m，最低点雅砻江江边海拔1320 m，属深切割中高山地貌。工程动态总投资15970.56万元，其中土建投资7500.76万元。工程占地面积9.75 hm2。电站装机3 ×6000 kW，毛水头 607.66 m，设计水头585.0 m，引用流量 3.96 m3/s，发电流量 3.78 m3/s，年发电量8066.00万 kW·h，年利用小时数4481 h。

工程主要由取水枢纽、引水系统及厂区枢纽3部分组成。取水枢纽由防洪堤、底栅坝、连接暗渠、沉砂池组成，引水系统由引水渠道、压力前池、压力管道组成，厂区枢纽由主厂房、副厂房、升压站、电站管理和生活建筑区组成。工程土石方挖方量30.38 万 m3(松方)，弃方 22.28 万 m3，其中临时弃渣 1.08万 m3、永久弃渣 21.20 万 m3。

2 马丝螺沟二级水电站弃渣场建设方案

2.1 工程弃渣来源及弃渣物料性状

工程弃渣主要来源于取水枢纽、引水隧洞、压力管道及厂区枢纽开挖，取水枢纽、厂区枢纽开挖弃渣主要成分为漂卵石及泥质粉砂岩岩块，引水隧洞开挖弃渣主要成分为灰岩、砂岩、白云岩及泥质粉砂岩岩块。由于弃渣体主要为石渣和块石，在堆渣完成后无法达到渣场植被恢复的立地条件，因此需在堆渣前对渣场原表土进行剥离就近堆放，并采取临时挡护措施，待渣场堆渣完毕后用于渣场植被恢复。

2.2 弃渣场规划及堆渣容量设计

工程永久弃渣21.20万m3，采用分区堆放，根据弃渣来源及运输距离，结合工程区地形地质条件，共设计布置8个弃渣场堆放永久弃渣。工程区土石方平衡及堆置渣场见表1。工程弃渣场规划点位，设计占地面积、容量、堆渣量见表2。

表1 工程区土石方平衡及弃渣堆置渣场 万m3

表2 工程弃渣场主要规划指标

2.3 弃渣场工程防护设计

弃渣场为工程次要建筑物，工程防护设计按5级建筑物设计，抗震设防烈度按Ⅶ度设防。8个渣场中，1号、8号属临河型渣场，由于受洪水影响，挡渣墙设计需同时考虑挡渣功能和防洪功能，渣场护坡按堤防要求设计，2个渣场堆渣量均小于10万m3，防洪标准按20年一遇设计。2—7号渣场属谷坡型渣场，渣场护坡按窗孔式护面墙结构设计。经实地选址和确定有关参数后，以堆渣量最大的1号临河型渣场和5号谷坡型渣场工程防护设计为例分述如下。

2.3.1 1号临河型渣场工程防护设计

1号临河型渣场布置于进水枢纽上游河道左岸河滩地上，渣场占地0.53 hm2，堆渣平均高度6.0 m，可堆渣量3.18 万 m3，设计堆渣3.12万m3。挡渣墙设计同时考虑了挡渣功能和防洪功能，渣场校核洪水位1939.85 m，挡渣墙顶高程1940.35 m，挡渣墙顶宽0.8 m、底宽3.5 m、高 5.0 m，采用 M7.5 浆砌石砌筑，挡渣墙前设0.8 m厚、2.5 m深的防冲齿墙，采用C20埋石砼浇筑。渣场顶部内侧设置排水沟，排水沟宽0.4～0.5 m，沟深0.4～0.5 m，采用浆砌块石衬砌，衬厚30 cm，过水能力0.334～0.742 m3/s。

2.3.2 5号谷坡型渣场工程防护设计

5号谷坡型渣场布置于3号施工支洞附近的荒坡地上，渣场占地0.51 hm2，堆渣平均高度6.0 m，可堆渣3.06 万 m3，设计堆渣3.05万m3，由于不受洪水影响，渣场护坡按窗孔式护面墙结构设计，护坡顶厚0.4 m、底厚0.75 m，坡面采用 M7.5浆砌石砌筑。

2.4 弃渣场植物措施设计

2.4.1 渣场顶部台地植物措施设计

8个弃渣场弃渣多为块石料，不具备植物生长所需立地条件，设计在渣体表层回覆原剥离渣场表层土30 cm厚，选择种植当地适生的云南松、桤木、滇青冈、马桑等乔灌木，乔木株距3.0 m ×3.0 m，灌木株距2.0 m ×2.0 m，控制渣场顶部台地水土流失［1－2］。渣场顶部台地植物措施设计见表3。

表3 渣场顶部台地植物措施设计

2.4.2 渣场斜面植物措施设计

渣场斜面选用当地适生灌草种小冠花、沙打旺进行绿化，播种密度小冠花4.0 g/m2，沙打旺2.0 g/m2，控制渣场斜面水土流失。渣场斜面植物措施设计见表4。

表4 渣场斜面植物措施设计

3 马丝螺沟水电站弃渣场耕地利用可行性研究

马丝螺沟水电站弃渣场占地面积3.59 hm2，渣场顶部台地面积3.32 hm2，渣场斜部坡面0.27 hm2，以渣场顶部台地作耕地或耕地后备资源利用，可增加该区域耕地面积3.32 hm2。现就渣场顶部台地作耕地利用的立地条件做以下可行性研究。

3.1 渣场顶部台地耕地利用的光热资源可行性研究

电站所处区域属中亚热带季风气候区，光热资源充沛，工程区内以1号渣场的海拔最高为1939.85 m，以8号渣场的海拔最低为1336.71 m，以盐源县气象站(测站高程2860.00 m)多年观测测定数据估算，1号渣场年均温17.2℃，8号渣场年均温20.2℃，能满足农业生产一年三熟的热量需要。

3.2 渣场顶部台地耕地利用的规模及效益可行性研究

工程区渣场顶部台地面积共计3.32 hm2，最小渣场顶部台地面积0.28 hm2，最大渣场顶部台地面积0.49 hm2。以一年两熟年产值3万元/hm2计算，渣场农业年产值9.96万元，最大渣场农业年产值1.47万元，最小渣场农业年产值0.84万元。

3.3 渣场顶部台地耕地利用的土壤稳定性可行性研究

工程区8个渣场中，对临河型渣场按20年一遇设计要求建设挡土墙及防冲齿墙，对谷坡型渣场严格选址并按窗孔式护面墙结构设计建设，能满足耕地土壤土体稳定性要求。

3.4 渣场顶部台地耕地利用的土壤肥力可行性分析

渣场堆渣以石渣和块石为主，堆渣完成后对渣场表层进行原渣场剥离表土回覆，回覆厚度30 cm，完全达到耕地耕作层厚度要求。由于未测定原表土有机质和氮、磷、钾含量，为加速耕层土壤熟化，可对回覆表土深耕并结合施用有机肥，在当地光热资源条件下，可很快熟化为高肥力土壤。

3.5 渣场顶部台地耕地利用的水源排灌可行性研究

渣场堆渣回覆表土后，依据水保方案，在渣场顶部内侧设置宽0.4～0.5 m、深0.4～0.5 m 的浆砌块石排水沟，以切断山体坡面流水进入渣场，减少渣场顶部水土流失。为作耕地或耕地后备资源开发利用，可于排水沟最高点设计建设山堰塘或蓄水池［3］，解决渣场顶部台地耕地灌溉所需水源，并根据渣场规模于渣场台地表面布置数条宽0.4～0.5 m、深0.3～0.4 m 的地面排灌水渠［4］，满足渣场耕地排灌水分需要。

4 结语

山区小水电站弃渣场具有工程防护措施完善、堆渣体稳定、防洪抗滑坡能力强、回覆表土厚度大等特点，对规模面积大于0.13 hm2的弃渣场，在完成堆渣及回覆表土后可直接纳入当地耕地或耕地后备资源进行开发利用管理。耕地数量的增加，具有长远的社会效益、经济效益和生态效益。

［1］陈一兵.不同土壤抗蚀性能研究［J］.水土保持通报，1995，15(1):14－18.

［2］张洪江，王礼先.坡面林地土壤流失系统动力学模型研究［J］.北京林业大学学报，1996，18(4):44 －49.

［3］SL 267—2001，雨水集蓄利用工程技术规范［S］.

［4］GB/T 50363—2006，节水灌溉工程技术规范［S］.