黄河下游近期防洪工程水土保持设计难点研究

杨 娟

(黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 450003)

黄河干流全长5 464 km，自桃花峪以下为黄河下游，干流河道长786 km，沿岸涉及河南、山东两省多个地市。黄河下游防洪工程建设历史悠久，仅自1995年以来，就完成了黄河下游“九五”防洪工程、黄河下游“十五”防洪工程、亚行贷款项目——黄河下游防洪工程、黄河下游近期防洪工程、黄河下游“十三五”防洪工程建设，现正进行黄河下游“十四五”防洪工程可研工作。

根据相关法律法规，生产建设项目中的水土保持设施，要与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。从2007年黄河下游近期防洪工程项目开始，在主体工程进行设计的同时，同步进行水土保持设计。黄河下游近期防洪工程建设任务是以继续建设黄河下游标准化堤防和开展游荡性河段河道整治为重点，适当考虑东平湖滞洪区及沁河下游防洪工程建设，建设内容为堤防帮宽、堤防放淤、堤顶道路硬化等黄河大堤堤防建设，新建续建改建及加高加固险工工程和控导工程建设，配套的防汛道路及防浪林建设，穿堤建筑物改建，东平湖滞洪区建设二级湖堤加高及护坡加固和沁河下游防洪建设堤防放淤。

黄河下游防洪工程建设规模大、线路长、土石方挖填量大、借方弃方量大、渣料场数量多，水土流失防治难度大。在黄河下游近期防洪工程水土保持设计过程中，设计人员秉承先进设计理念，追求生态文明更高境界，解决了水土保持设计面临的一系列难点，为同类项目和后续黄河下游防洪工程建设提供了成功的水土保持设计经验。

1 精准界定水土流失防治责任范围

在编制黄河下游近期防洪工程水土保持方案过程中，结合当年的建设项目水土保持技术规范标准，项目建设区和水土流失防治责任范围的定义和原则，认定只要是工程扰动的地表范围，均可能造成水土流失，均是水土保持关注的重点，应将其纳入水土流失防治责任范围。因此，水土保持设计时，并未简单粗暴地直接采用主体设计的工程占地数据，而是统计水土保持意义上的工程占地范围，并将其纳入水土流失防治责任范围。而黄河下游近期防洪工程建设具有规模大，治理河段长，很多工程相互独立无内在联系，工程占地项目多且面积大，施工活动扰动面大、强度高且分散等诸多特点，导致工程占地统计分析困难重重，极易发生重复或错漏等情况。水土保持设计时，从高远的视角俯瞰分析全局，基于因果分析及溯源法，牢牢抓住地表破坏扰动、土石方挖填这两个造成水土流失的关键点，对主体设计的工程占地成果进行了复核分析修正调整，重新定义了水土保持意义上的工程占地，精准界定了水土流失防治责任范围。

通过全面分析整个项目施工扰动面、土石方挖填情况，认定主体工程设计中，工程占地只关注计列新增加的征占地面积。主体设计工程永久占地中统计了堤防帮宽、放淤固堤等由于堤防断面增加，堤防后方管护地外延造成永久占地新增加的面积，而在工程本身及堤防后方管护地等原有征地范围内的地表扰动范围，包括堤防帮宽、堤防加固及东平湖湖堤加高等施工前对原堤防表面清基清表、护坡加固及穿堤建筑物改建时对原地表拆除，在原有已征地范围内进行堤防填筑及放淤等，并不关注也未计列。因此，在水土保持设计统计工程占地时，将这部分占用原有工程已征地范围内的扰动面积789.96 hm2补充进来，其面积足足占修正调整后的工程占地总面积6 105.05 hm2的13%。

精准统计工程占地，不重不漏界定水土流失分区防治责任范围，为全面防治工程建设造成的水土流失和水土保持设计提供坚实基础。

2 按照“三步三化”处理原则，完美解决弃渣问题

黄河下游为平原区，人口密度大，寸土寸金，耕地众多，弃渣堆置需要大量占地，如何最大限度消纳、利用开挖土石方，并妥善处理最终的弃方，是水土保持设计中亟待解决的问题。水土保持设计时，突出体现生态文明设计理念，提出先进的弃渣“三步三化”处理原则，即按照弃渣减量化、弃渣资源化、弃渣和谐化这三步走，完美解决弃渣处理问题。

减量化：即首先通过与主体工程设计融合，将水土保持理念体现到主体工程设计中，要求其通过合理调配、最大化利用开挖方等手段，提高利用率，从源头上实现弃渣减量化。本工程开挖总量486万m3，通过合理调配、提高利用率，开挖方利用率高达68%，弃渣降至155.5万m3。

资源化：即针对最终的弃方，分析认为弃渣来源主要是堤防工程清基清坡、险工和控导清基清坡及退坦开挖的弃土、弃渣，出渣方式基本为线状，因此提出将弃渣就近呈线性沿堤防堆置，范围是堤防背河侧的护堤地。护堤地为堤防原征地范围，不需新增地，此举避免了额外占用耕地、林草地，还将弃渣作为资源，用于增加堤防断面，延长渗径长度，起到加固堤防、防洪保安的作用。

和谐化：即弃渣堆置的形态、弃渣的防护等设计均贯彻和谐化理念，充分考虑黄河下游沿线广袤无垠的平原区整体风貌，做到弃渣处理与周边景观协调。将弃渣平整连续地摊铺于堤防护堤地，弃渣的防护摒弃传统的浆砌石挡墙、砖砌排水沟等割裂感强的工程措施，采用土地平整、植树种草、土排水沟等，这些举措让弃渣防护更生态，融入周边自然环境，体现人与自然和谐共生的融合美。

3 助力土料场选址优化，制定切实可行的料场水土保持措施

主体工程借方量巨大，料场众多，料场占地面积占项目总占地面积的57%，料场的选址和后期恢复措施关系到水土保持设计成败。

在主体工程设计土料场选址过程中，水土保持设计从水土保持角度，提出料场需要避让自然保护区的要求，土料场选址时，避开了开封柳园口省级自然保护区、郑州黄河湿地省级自然保护区、河南黄河湿地国家级自然保护区和河南豫北黄河故道湿地鸟类国家级自然保护区等敏感区。

工程设置两类料场，一类为放淤料场，另一类为包边盖顶、堤防帮宽填筑用的土料场。其中放淤料场布置在黄河河道内低滩、嫩滩及主河槽内，采用机械直接从放淤料场抽取泥浆至堤防进行放淤固堤，是黄河下游防洪工程所独有的一种料场。水土保持设计时，分析认为放淤料场均能上水，因此设计放淤料场开挖后采用自淤、植被自然恢复方式，土地利用方向确定为河滩地。

针对填筑用的土料场进行水土保持设计时，注重表土资源利用，提出后期土地利用方向为复耕。由于土料场后期基本都复耕了，布设的水土保持措施并不多，但水土保持设计提出了“宽采浅挖，边取土，边回填剥离表土”的取土方式，取土深度很浅，并将土料场分为若干个取土区，第一个取土区开始取土时将表土堆放在第二个取土区内，一区取土结束后堆放在二区的表土回填到一区，二区开始表土剥离，二区剥离的表土堆放在三区，二区取土结束后，堆在三区的表土回填到二区，三区表土开始剥离，依此类推。这种取土方法使得每个取土区扰动的时间相对较短，减少了表土堆放占地，减少了地表植被占压，也减少了表土临时堆放造成的水土流失。这种取土方式能充分保护表土，对土地复耕和植被恢复非常有利。

水土保持设计时，针对两类料场的特点，分别考虑水土保持措施，体现了“经济、合理、切实可行”，经工程建设实践，后期料场均顺利复耕及恢复。

4 开展科学研究，筛选适合黄河下游防洪工程的水土保持植物措施

黄河下游近期防洪工程的堤防险工等主体工程占地为永久占地，除建筑物占压及地面硬化区域外，裸露地表基本都设计了植物防护措施，这些植物措施面积大，是水土保持措施的重要组成部分，但这部分植物措施是由主体工程设计的，水土保持效果如何并不是主体工程设计重点考虑范畴，水土保持效益只是副产品。如何从水土保持的角度出发，因地制宜、量身打造、优选出独特的适宜于本工程的植物措施配置形式，具有挑战性。

依托于黄河下游近期防洪工程项目，水土保持设计单位开展了“黄河下游防洪工程水土保持措施关键技术研究”，此课题重点从水土保持角度出发，评估主体设计植物措施的水土保持效果，同时平行布设多种植物措施与之对比，通过水土流失定位监测，模糊综合评判法评判，评价水土保持效益，最终推荐适宜的植物措施配置形式。

此课题对水土保持设计成果进行了后评估及研究，标志着水土保持设计工作完成了从设计到后评估的全生命周期历程，研究成果也为后续的黄河下游“十三五”防洪工程、黄河下游“十四五”防洪工程、黄河下游生态廊道工程等同类工程水土保持设计提供了参考和科学依据。

5 结 语

黄河下游近期防洪工程水土保持设计成果成功应用于工程建设，取得了良好的生态效益及社会效益，黄河下游近期防洪工程荣获2016年度国家水土保持生态文明工程称号。黄河下游近期防洪工程水土保持设计开拓了设计思路，也为同类工程相关设计提供了成功示范样本。