社河上马镇段堤坝修筑工程水土保持方案及措施分析

袁爱坤

（辽宁省抚顺县水务局，辽宁 抚顺 113006）

0 引言

社河属浑河左侧一级支流，发源于辽宁省抚顺县东部的后安镇馒首排子村新开岭西侧，流经后安、上马两镇16个自然村屯，河道全长59 km，流域面积约470 km2。由于历史和经济的原因，社河上马镇段两岸或堤防设施损毁，或缺少必要的护岸工程，导致河段防洪能力偏低。每到汛期，洪水冲垮河沿、淹没耕地的现象时有发生，对岸边居民生命财产构成了严重威胁，使得水利设施相对滞后与当地经济发展之间的矛盾日益突出，凸显了在社河上马镇段可能发生洪涝灾害的河段修筑防洪堤坝的紧迫性。根据《辽宁省地方中小河流治理规划实施方案》，抚顺县在2014年启动了社河上马镇段堤坝修筑工程建设。然而，河道堤坝的建设难免要损坏地表植被、扰动地表原貌，造成一定程度的水土流失，这就要求在堤坝修筑方案设计时充分考虑水土流失的防控。本文就社河上马镇段堤坝修筑工程水土保持方案及措施进行分析。

1 水土流失及水土保持现状

社河上马镇段防洪堤坝修筑工程动用土石方量大，不仅会扰动地表，而且会造成地面组成物质和地貌条件的改变，使其原有的蓄水保土能力下降或丧失。掌握项目区水土流失和水土保持现状，是制定有利于控制水土流失施工方案的重要基础。

1.1 水土流失状况

按照水利部 《全国水土流失重点预防区和重点治理区复核划分》，社河上马镇段流域为水土流失重点预防区，水土流失以中度和轻度侵蚀为主，其中轻度（或微度）侵蚀占流域总面积的46.5%，中度侵蚀占流域总面积的33.7%，重度侵蚀只占流域总面积的19.8%。根据河道堤坝施工现场调查，项目区水土流失强度为微度或轻度，主要表现形式主要为水蚀和面蚀，土壤侵蚀模数约为350 t/（km2·a）～500 t/（km2·a）。这些都给堤坝修筑中的水土流失防控创造了有利的先天条件。

1.2 水土保持状况

充分利用相对优越的自然条件和国家各项水土保持扶持政策，社河上马镇段流域进行了多年不懈的水土流失综合治理。其表现为结合本地区自然条件和社会经济基础，坚持“水、田、林、路”综合治理的原则，以小流域为水土流失治理单元，强化落实水土保持和生态修复。社河上马镇段流域的植被覆盖率较高，其中森林覆盖率达到67.92%，主要植被群系类型有长白落叶松林、红松阔叶混交林、辽东栎林、山杨林等。项目区沿河堤坝多为土石质，植被覆盖率约为80%，以多年生各类灌木杂草为主。但坝体防洪标准低、高程不足，且年久失修，难以抵御洪水侵袭。

2 方案对比分析

2.1 护坡方案

根据工程项目规划内容和要点、国家《防洪标准》(GB 50201-2014)和工程建设水土流失防控要求，设计拟定了3种不同断面结构形式的堤坝主体修筑工程方案。

1）护坝石笼加浆砌石护坡

堤坝土石主体完工后，在迎水坡面以下设置护坝石笼，坡面采取浆砌石护坡。护坝石笼为网眼规格4 cm×6 cm、宽度2.5 m的热镀锌石笼网装填高密度石料封网而成，置于河堤基础部开挖的低于河床0.5 m纵向坑槽中，每段石笼纵向长度为8 m。迎水坡设计坡度1∶2，选用密度大于20 kN/m3、抗压强度应大于40 MPa的毛石，以坐浆法自下而上分层砌筑至坝顶。背水坡坡度为1∶1.5，平整后布设30 cm厚素土，自下而上以灌木和多年生草种绿化护坡。

2）块石灌砌挡墙、亲水平台加浆砌石护坡

堤坝土石主体完工后，在迎水坡底部设宽度为2.5 m的亲水平台，亲水平台下建块石灌砌挡墙固坝护堤，亲水平台至坝顶为浆砌石护坡。挡墙设计规格为基础深埋2.5 m、顶宽0.8 m，浆砌石护坡坡度1∶2，施工方式同方案一。堤坝背水坡坡度为1∶1.5，与方案一实施相同的绿化护坡。

3）格宾石笼挡墙、亲水平台加钢网混凝土护坡

堤坝土石主体完工后，在迎水坡底部设宽度为2.5 m的亲水平台，亲水平台下以格宾石笼挡墙保护坝基，亲水平台至坝顶为钢网混凝土护坡。格宾石笼以六边形双绞合低碳镀锌钢丝网制成，规格为2 m×3 m×8 m，网格名义尺寸为8 cm×10 cm。挡墙基础埋深2.5 m，钢网混凝土护坡坡度1∶2，夯实迎水坡面，铺设抗拉强度不少于380 MPa的钢筋网，浇筑灰砂比1∶1.5的高标号混凝土，保证混凝土厚度大于10 cm。堤坝背水坡坡度为1∶1.5，与方案一实施相同的绿化护坡。

2.2 方案比选

通过相关资料查询、工程实地取样和针对性分析，获得比较详实的数据。总结论证出三种堤坝主体修筑工程方案优缺点对比（见表1）和水土保持指标数据对比（见表2）。

表1 三种堤坝主体修筑工程方案优缺点对比

表2 三种堤坝主体修筑工程水土保持指标数据对比

从投资成本和技术要求难度的角度看，设计方案一较好。但此方案的最大缺点是坝体抗洪水冲击能力较低，浆砌石护坡容易损毁，导致坝体使用寿命降低，相应地增加了水土流失量。方案二、方案三与方案一比较，坝体断面景观性得到提高，方案二采取块石灌砌挡墙，提高了坝体抗冲击力，但浆砌石护坡损毁导致坝体使用寿命降低的问题依然存在。方案三采用的钢网混凝土护坡较浆砌石护坡、格宾石笼挡墙较块石灌砌挡墙坚固性更高，从而有效提高了坝体使用寿命。尽管此方案投资成本较高，但坝体寿命的延迟相应降低了年均投资成本，提升了方案的性价比。且格宾石笼挡墙施工可以在冬季进行，比块石灌砌挡墙施工显著降低了地表降水径流引发的水土流失。比较三方案的扰动地表面积、挖填方量、借弃方量、弃渣量和可能产生的水土流失量，综合考虑各自的投资性价比，选用方案三更佳。

3 堤坝主体修筑工程水土保持措施分析

根据项目区水土保持状况和工程实际，方案拟定的水土保持措施包括工程措施和植物措施两个方面。工程措施包括格宾石笼挡墙、钢网混凝土护坡、弃渣清运、绿化覆土；植物措施包括背水坡绿化护坡、坝顶栽植乔灌木、河滩灌草绿化。

3.1 工程措施

1）格宾石笼挡墙。设计方案中以格宾石笼挡墙保护堤坝基础，提高了堤坝的抗冲刷能力，有效减少水流对河岸冲刷造成的水土流失。同时格宾石笼挡墙可以在冬季施工，还规避了堤坝修筑中重要的水土流失因素——地表降水径流。

2）钢网混凝土护坡。对堤坝迎水坡格亲水平台以上至坝顶铺设抗拉强度不少于380 MPa的钢筋网，浇筑灰砂比1∶1.5的高标号混凝土，保证混凝土厚度10 cm。这种对迎水坡的全方位覆盖防护，基本上杜绝了洪水对大坝主体筑土的冲刷，最大限度地降低水土流失。

3）弃渣清运。堤坝主体设计中充分考虑了工程结束后会有大约0.9万m3剩余砂石，拟用20 t重载自卸卡车集中运至弃渣场处理，防止工程弃渣导致水土流失。

4）绿化覆土。对堤坝修筑时的取土点先以弃渣填埋，表层覆盖30 cm相对优质土层，以利于后期植被绿化，提高水土保持效果。

3.2 植物措施

1）背水坡绿化护坡。在堤坝背水坡沿横向栽植柳树、杨树、柞树等乔木和紫穗槐、荆条、腊条等灌木，其间种植狼尾草、紫花木樨、百叶草等多年生绿化草，以林草搭配加降低坡面裸露，提高坡面稳定性及蓄水保土能力。

2）坝顶栽植乔灌木。沿堤坝顶端两侧纵向栽植馒头柳、四角枫、红叶李、棉槐等兼具水保、景观双重功效的乔灌木，在巩固坝顶、防止水土流失的同时增强坝体的景观效果。

3）河滩灌草绿化。在与堤坝毗邻的河滩大面积栽植胡枝子、山茱萸、柠条等易存活灌木，种植马鞭草、老芒麦、紫羊茅等耐贫瘠、再生能力强的草种，控制河滩的水土流失。

4 结语

根据《河道治理项目水土保持技术规范》(GB 301-2002)，社河上马镇段堤坝修筑工程在方案设计阶段和工程建设阶段都将水土保持放在了重要的地位，所选施工方案中的格宾石笼挡墙、钢网混凝土护坡、弃渣清运、绿化覆土，乃至后期的背水坡绿化护坡、坝顶栽植乔灌木、河滩灌草绿化，都以满足水土保持要求为目的，从而有效防控了工程建设以及后期养护、抗击洪水过程中的水土流失。