牛栏江—滇池补水工程弃渣场选址及水土保持措施设计

连振龙， 郭艳波(.云南秀川环境工程技术有限公司，云南 昆明 65002；2.云南环境工程设计研究中心，云南 昆明 650034；3.云南省环境科学研究院/中国昆明高原湖泊国际研究中心，云南 昆明 650034)

牛栏江—滇池补水工程弃渣场选址及水土保持措施设计

连振龙1， 郭艳波2,3
(1.云南秀川环境工程技术有限公司，云南 昆明 650021；2.云南环境工程设计研究中心，云南 昆明 650034；3.云南省环境科学研究院/中国昆明高原湖泊国际研究中心，云南 昆明 650034)

引水工程；弃渣场；选址；水土保持；防护措施

牛栏江—滇池补水工程是滇中调水近、中期重点工程，重点向滇池补充生态水量，改善滇池水环境。工程建设中动用土石方量较大，在分析工程建设特点、项目区自然条件的基础上，针对弃渣场的弃渣堆放特点、环境特点、安全稳定要求及水土流失防治等，探讨引水工程弃渣场选址及水土保持措施设计。

1 工程及项目区概况

牛栏江—滇池补水工程是滇池水环境综合治理中的近期外流域调水工程，是滇中调水近、中期重点工程，重点向滇池补充生态水量，改善滇池水环境，并在昆明发生供水危机时，提供城市生活及工业用水。工程涉及昆明市的寻甸县、嵩明县、官渡区、盘龙区，曲靖市的沾益县和会泽县，工程等级及规模为Ⅱ等、大(2)型。工程建设内容包括德泽水库水源工程、德泽干河泵站提水工程和德泽干河提水工程至昆明(盘龙江)的输水线路工程3个部分。

项目区所在的牛栏江流域位于滇中高原北东与黔西高原交界处，山脉、水系大致呈南北及北东—南西向，牛栏江上游段(嵩明、杨林盆地)为中低山剥蚀丘陵地貌区，嵩明至黄梨树为中山溶蚀地貌区，黄梨树至金沙江交汇口为中高山侵蚀地貌区。项目区多年平均降水量858.4～1 039.8 mm，多年平均气温12.7～15.6 ℃，5—10月降水量约占全年的90%。项目区土壤的垂直分布明显，主要有红壤、黄壤、黄棕壤、棕壤及少量紫色土、燥红土。植被属于滇中、滇东高原半湿润常绿阔叶林、云南松林，林草植被覆盖率60.5%，牛栏江流域上游植被覆盖状况尚好，中、下游由于人类破坏严重，植被覆盖极差，加之上游多为宽阔的坝子或丘陵，下游山高坡陡，流域侵蚀产沙现象普遍，呈现上游轻微、下游严重的特点。

2 弃渣场选址及布设情况

根据工程实际情况，在主体工程施工组织设计土石方平衡的基础上，综合考虑地形、地貌、水文地质条件、环境敏感区、涉及安置人数与专项设施数量及其投资、弃渣场占地类型与面积、容量、运距、运渣道路、防护措施及其投资、损坏水土保持设施数量及可能造成的水土流失危害、弃渣场后期利用方向等因素后进行合理可行的弃渣场选址。弃渣场选址应避开潜在危害大的泥石流、滑坡等不良地质地段，对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全、环境敏感区有重大影响的区域(如河道、湖泊、已建水库管理范围内等)不布设弃渣场，汇水面积和过水流量较大、沟谷纵坡陡、出口不易拦截的沟道不宜布设弃渣场[1-2]。综上所述，本工程弃渣场选址影响因子分析详见表1。

表1 弃渣场选址影响因子分析

根据以上原则，山区、丘陵区宜选择在工程地质和水文地质条件相对简单，地形相对平缓的沟谷、凹地、坡台地、滩地等布置弃渣场，本工程共布置51个弃渣场，其中：水源工程区和提水工程区各布设3个，弃渣量376.75万m3；引水线路区德泽至糟家湾段布置12个，弃渣量155.55万m3；糟家湾至昆明段布置33个，弃渣量548.72万m3(以上均为松方)。本研究选取具有代表性的引水线路区德泽至糟家湾段弃渣场作为研究对象，具体布设情况详见表2。

表2 引水线路区德泽至糟家湾段弃渣场布设情况

引水线路区德泽至糟家湾段弃渣主要来源于隧洞施工，弃渣场类型以沟道型为主，就近布设在隧道出、入口附近的凹地和沟道里，有利于后续水土保持措施的设计，减少了弃渣运输成本，且各弃渣场无不良地质现象，渣场上、下游无居民点、工业企业和长流水，不涉及风景名胜区和自然保护区等环境敏感区，不影响重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全等。

3 弃渣场水土保持措施设计

由于全线弃渣场数量较多，加之考虑到文章篇幅有限，因此这里仅以其中引水线路区德泽至糟家湾段弃渣场为例，详细说明弃渣场水土保持措施设计。

在堆渣前先剥离弃渣场表土，堆放在各渣场的合适位置并采取临时防护措施，待施工结束后用于渣场复垦和植物措施的绿化覆土。为保证弃渣稳定，弃渣采用分台堆置方案，每台高度10～15 m，设置3～4 m宽平台，各分级台阶边坡比为1∶2，堆至渣顶设计标高，然后平堆，在设计渣场顶端形成平台，对各弃渣场采取拦渣墙(坝)、截排水沟、沉沙池、植树种草、复耕等水土保持措施。根据《水利水电工程水土保持技术规范》，本工程弃渣场等级为三级，防洪标准为20年一遇[2-4]。

3.1 拦挡工程设计

从表2来看，引水线路区弃渣场包括凹地型、沟道型、临河型3种类型。根据地形、水文地质、弃渣量、建材、施工、经济及其对周围环境的影响，通过综合方案比选确定拦挡工程。拦挡工程包括：①挡渣坝是从上游开挖线至干砌石护脚顶部平面以下部分，设计最大坝高6.0～10.0 m，坝顶宽度3.0～5.0 m，上边坡1∶2，下边坡1∶2.5，下部设置高2.0～3.0 m、顶宽1.5 m、上下边坡分别为1∶1和1∶1.5的干砌石护脚。坝体用渣料中的毛块石进行填筑，上部用开挖渣料填筑并分层碾压，碾压层厚50～80 cm，孔隙率小于26%，最大干容重1.9 t/m3。②挡渣墙采用重力式浆砌块石修建，具有设计施工简便、就地取材、安全可靠的特点。其断面尺寸墙高3.0～5.0 m、顶宽0.8～1.5 m、墙背边坡为1∶0.2～1∶0.7，墙面为垂直面，墙身布置10 cm×10 cm排水孔，孔距2 m，沿墙线方向每隔15 m设置一道伸缩缝，缝宽3 cm。③格宾式钢丝网石笼挡墙属于柔性材料，具有适应变形、透水性的特点，一般布置在地质基础条件差且堆渣坡度较平缓的渣场，断面较浆砌石挡渣墙宽大，分层错位码砌，断面尺寸墙高2.0～4.0 m、顶宽1.0～3.0 m，墙背垂直，墙面为梯台形式，基础开挖深度0.5 m，单个钢丝笼长×宽×高为2.0 m×1.0 m×1.0 m。引水线路区德泽至糟家湾段拦挡工程具体断面设计见表3。

表3 引水线路区德泽至糟家湾段拦挡工程断面设计

注：①河底弃渣场为凹地型弃渣场，弃渣量不大，未布设拦挡措施；②格宾挡墙和挡渣坝均为柔性拦挡建筑物，墙趾高按0计。

3.2 排水工程设计

拦挡工程修建完成后，改变了自然沟道的坡面径流，为了避免坡面径流冲刷渣体，通过布设排水工程将坡面径流排至下游沟道。根据拦挡工程控制的汇水面积、降雨强度、工程等级及相应设计洪水标准确定排水工程形式，一般分为两类:①涵洞/管，即埋在渣体下部河沟沟底，穿过挡渣坝与出口消力池连接，适用于汇水面积较大、设计洪峰流量亦大的弃渣场。②排水沟，一般布置在渣面与山坡坡脚相交处，出水口与自然沟道相顺接，适用于汇水面积较小且设计洪峰流量不大的渣库[5]。

排水工程设计根据汇水面积、产流参数及降水强度等确定其结构形式、布置方式和过水能力。根据各弃渣场P=5%洪峰流量，排水涵管采用预制混凝土承插管，管壁厚82 mm，排水管下部细砂垫层厚度20～40 cm，上部回填碎石厚度50 cm。排水沟断面为梯形和矩形，用浆砌石修建，按明渠均匀流设计过水断面，再加0.10～0.15 m安全超高，浆砌石衬砌厚度为30 cm。此外，在各渣场排水工程末端设置浆砌石沉沙池，对汇集的坡面径流进行消能沉淀后再进行排放，沉沙池容积为10 m3，长、宽和深2～4 m，衬砌厚度为30 cm。

3.3 土地整治

弃渣场占地类型主要为林地、草地和耕地。为避免水土资源流失，保障弃渣场植被恢复和复垦的需要，在弃渣堆放前先进行表土剥离，平均剥离表土厚度为0.40 m，待弃渣结束后，将剥离表土全部回覆至弃渣表面并进行场地平整。

3.4 植被恢复及复垦措施设计

根据项目区立地条件，选用先进可行的造林技术进行植被恢复。各弃渣场表土回覆、场地平整后，渣场平台占用耕地的优先复垦，占用林地、草地的选择乔木和灌木行间结合，按1∶1混交，株行距1.5 m×2.0 m，渣场坡面种植灌木，平台和坡面同时撒播草种防护。

3.5 剥离表土临时拦挡设计

表土剥离后临时堆放在各渣场的合适位置，堆土边坡比1∶2.0，需要采取临时措施进行防护。堆渣期间渣场的植物措施尚未实施，为避免暴雨对堆渣体的冲刷，堆土场四周一般采用临时废弃土石编织袋挡墙进行防护，断面尺寸底宽2.2 m、顶宽0.6 m、高度2.0 m、边坡1∶0.4，废弃土石编织袋挡墙可以起到挡护和稳定坡脚的作用。

4 结 语

从牛栏江—滇池补水工程来看，工程弃渣量大(1 081.02万m3)，输水线路较长、隧洞比例大是弃渣产生的主要原因，因此合理进行弃渣场选址对后续水土保持措施设计至关重要。通过弃渣场选址影响因子综合分析，共设置了51个弃渣场，本研究选取具有代表性的引水线路区德泽至糟家湾段的12个弃渣场进行水土保持措施设计，从工程措施、植物措施、临时措施等方面提出相应的防治措施，使弃渣场水土流失得到有效防治。

牛栏江—滇池补水工程大量的弃渣不仅造成了资源的极大浪费，也影响了周边的生态环境。为了解决弃渣场选址及水土保持防护困难等问题，可以借鉴一些同类工程，将弃渣作为骨料用于工程建设(如堤坝填筑等)、回填料场开采坑回填、人造景观、周边道路建设等方面[6]，从弃渣综合利用的角度来说，可有效地减少因工程弃渣造成的占地、投资和水土流失。

[1] 赵永军.开发建设项目水土保持方案编制技术[M].北京:中国大地出版社，2007:154-155.

[2] 水利部.水利水电工程水土保持技术规范：SL 575—2012[M].北京:中国水利水电出版社，2012:1-59.

[3] 郭建华.水力风力交错侵蚀区弃渣场水土保持防治措施探讨[J].水土保持应用技术，2016(2):12-13.

[4] 水利部.开发建设项目水土保持技术规范：GB 50433—2008[M].北京:中国计划出版社，2008:91-101.

[5] 王禹生，万彩兵.开发建设项目弃渣场设计探讨[J].人民长江，2004，35(10):11-13.

[6] 刘冠军.水利水电工程弃渣综合利用方式研究[J].中国水土保持，2013(6):62-64.

S157．2

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连振龙(1982—)，男，山东聊城市人，工程师，硕士，主要从事水利水电工程水土保持设计工作；通信作者郭艳波(1982 —)，女，吉林松原市人，工程师，硕士，主要从事水土保持方案编制及环境影响评价工作。

2017-03-10

(责任编辑 孙占锋)