淮河入海水道二期工程弃渣场水土保持措施设计

周立霞 王 蓓

一、工程概况

淮河入海水道二期工程是扩大淮河下游泄洪能力的关键性工程。工程建设内容与规模为：按设计流量7000m3/s 扩挖河道并扩建二河枢纽、淮安枢纽、滨海枢纽和海口枢纽。二河闸闸上引河扩挖2.5km，二河闸闸下至海口枢纽扩挖河道深泓长度162.3km；加高堤防长度295.98km；北堤软土段及淮安枢纽、滨海枢纽、海口枢纽处堤防退建21.62km；南堤防渗处理长度68.076km；修建堤顶防汛道路320.3km；沙土段、软土段迎水侧护坡长度233.61km；小南泓全断面护砌长度132.99km；修建穿堤建筑物28 座，处理跨河桥梁15 座。影响处理工程包括新建排涝泵站10 座、扩建2 座，南八滩挡潮闸拆除重建，疏浚河（沟）道152.4km，小型建筑物拆除重建、新建共计159 座。

淮河入海水道二期工程的河道开挖土方量大，产生的弃渣多，为实现保护生态环境和防治水土流失的目标，充分发挥工程的社会效益、环境效益和经济效益，对弃渣场进行水土保持措施设计是十分必要的。

二、弃渣场水土保持措施设计

（一）弃渣场布局方案

淮河入海水道二期工程弃土弃渣主要来源于河道扩挖、堤防加固的清基土方、取土区清表土方、配套建筑物基坑开挖土方和建筑物拆除弃渣，该工程的开挖弃渣量很大，需设置专门的弃渣场（弃土区、排泥场），淮河入海水道二期工程产生的弃渣总量为18923.56 万m3（自然方）。

弃渣场（弃土区、排泥场）布局方案应充分利用洼地，尽量避开村庄、减少房屋拆迁量，并尽可能采取先取土后弃土、复耕等措施以减少占压地面积。

弃渣场（弃土区、排泥场）沿原堤防贴堤堆放，弃渣场坡脚10～15m 以外的调度河，将弃渣场与周边村庄隔开。弃渣场与村庄的距离大于《水利水电工程水土保持技术规范》（SL575-2012）弃渣场与保护对象安全防护距离的要求（大于等于2 倍弃土、排泥区高度），弃渣场不影响周边公共设施、工业企业、居民点等的安全。

弃渣场（弃土区、排泥场）在沿河道北岸堤防后布设，运输距离短且可以以北堤拦挡，变常规的横截面梯形为平行四边形，在征地面积不变的情况下增大了弃渣场的容积。

1.弃土区

工程设计过程中，对弃土区堆高、边坡设计等进行了多次修改，弃土区高度由最初的低弃方案后改成平堤顶方案，再到高弃方案。由于低弃方案弃土区宽度将达到1000m 左右，扰动原地貌、破坏水土保持设施面积和新增水土流失量很大，并涉及大量的居民点拆迁、电力通讯等众多基础设施，实施难度大。平堤顶弃土方案弃土区约300m 左右，可以大大减少拆迁量，并可大幅减少扰动原地貌、破坏水土保持设施面积和新增水土流失量。

由于弃土区宽度较大，在弃土区边坡中部设一马道，在考虑弃土区稳定的前提下尽可能采用堆高方案；弃土区堆高可比堤顶高出1～2m，弃土区宽度可减至250m，扰动面积仅是低方案的1/4、平堤顶方案的83%左右，进一步减少了扰动面积、损坏水土保持设施面积和新增水土流失量。

2.排泥场

排泥场设计时，先堆筑排泥场围堰，后排泥，符合水土保持先拦后弃的要求，同时在水土保持方案中，先将排泥场厚0.3m 的耕作熟土挖除，并临时在附近集中堆放，待弃土堆放完毕后，再将此耕作层熟土覆盖其上，以利复耕和后期绿化。

排泥场为临时占地，拟在工程结束后复垦，根据淮河流域水资源保护局淮河水环境监测中心在2009年3月进行的底泥和土壤监测成果，工程涉及河道的各监测点位土壤和底泥评价指标均符合《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）（pH 值在6.5～7.5之间）中二级标准的要求，达标率100%，评价区域土壤环境质量现状质量良好；由此可见，评价区域土壤和疏浚河道底泥环境质量现状质量良好，弃土可以作为农田、林地、果园等农用土壤使用。

（二）弃土区、排泥场设计

淮河入海水道二期工程的弃土区布置在堤防的背水坡贴堤堆放，为永久占地，大部分为耕地，施工结束后不复耕。堤外弃土区堆高在10～11m 左右，在堆高5m 设置一道宽3m 的平台，平台以下的边坡1 ∶5，平台以上的边坡1 ∶3，弃土区平台下的边坡放缓可有效减少水土流失。

1.弃土区堆高计算

根据《水利水电工程水土保持技术规范》（SL575-2012），弃土场的最大堆渣高度应根据弃渣初期基底压实到最大承载能力控制，可按下式计算：

式中：H—弃渣场的最大堆渣高度，m；

C—弃渣场基底岩土的粘结力，kPa；

γ—弃渣场弃渣的容重，kN/m3。

经计算，最大弃土高度约为12m，考虑到弃土区沿线地质条件差异，以及地形变化，平均弃土高度取10～12m 是合适的。

2.弃土区、排泥场稳定计算

淮河入海水道二期工程弃土区、排泥场大部分沿着背水坡呈条带状分布，弃土区级别为3～5 级，边坡为1∶3～1∶5，堆高5～10m；排泥场堆高大部分为地面上5～5.5m，其中运东段4#～9#排泥场为取土料场，取土深度为4～4.5m，取土料场将来作为排泥场使用，排泥场高度高出地面0～2.5m。

弃渣场（弃土区、排泥场）的特征相似，在3个地质单元（硬土段、软土段、砂土段）中选取5个典型断面进行稳定分析计算。

3.边坡稳定计算成果

淮河入海水道二期工程弃土区、排泥场稳定分析计算略。稳定分析计算成果表明，弃土区、排泥场的边坡是稳定的。

（三）水土保持措施设计

1.弃土（石、渣）场级别

淮河入海水道二期工程弃土（石、渣）的堆渣量低于500 万m3，堆高2～12m，根据《水土保持工程设计规范》（GB51018-2014），结合弃渣场堆渣量、最大堆渣高度和渣场失事对主体工程或环境造成的危害程度，分析确定入海水道二期工程的弃土区（石、渣）场的拦渣工程级别为3 级。

2.设计标准

弃渣场截（排）水工程的排水设计标准采用3～5年一遇5～10min 短历时设计暴雨。

植被建设工程设计标准：1 级植被建设工程考虑景观、游憩、环境保护和生态防护等多种功能的要求，按照园林绿化工程标准执行；2 级植被建设工程考虑生态防护和环境保护要求，适当考虑景观、游憩等功能要求的绿化工程，按照生态公益林的要求执行，并参照园林绿化标准适度提高。

3.水文计算

根据《水利水电工程水土保持技术规范（SL575-2012）》，弃土区采取永久排水措施，其排水设计标准采用3年一遇10min 短历时设计暴雨。截水沟设计排水流量采用小面积设计流量公式计算Qm=16.67qF，其中径流系数=0.40。

查《江苏省暴雨参数图集（2005）》，工程区年最大10min 点雨量均值为20mm，Cv=0.40，Cs/Cv=3.5，计算3年一遇年最大10min 中降雨量为21.65mm，顶面和坡面的防洪排导工程设计流量分别为0.39m3/s和0.45m3/s。

4.弃土（渣）区设计

淮河入海水道二期工程的永久弃土区均在堤防外，主体工程已考虑了堤防的稳定性，在堤防5m左右的地方设置一道3m 宽的平台，平台下面的边坡为1 ∶5，平台上的边坡为1 ∶3，增加了弃土边坡的稳定性，弃土的顶面和坡面在施工结束后恢复植被，在弃土前剥离表层土，暂存并采用临时拦挡、覆盖等措施。弃土区布置在堤防背水坡沿线呈条带状分布，属平地型。

弃土区排水设计：弃土区外侧顶面设置一条内径宽30cm、深30cm 矩形结构的纵向排水沟能满足要求；弃土区坡面每隔500m 设置一条横向混凝土排水沟，防洪排导工程内径为宽30cm、深40cm，能满足设计流量0.39m3/s、0.45m3/s 的要求。

（1）工程措施

淮河入海水道二期工程弃土区堆高在10～12m左右，边坡1 ∶5，在堆高5m 设置一道3m 宽平台，主体工程设计中弃土区为永久占地。弃土区大部分为耕地，主体工程设计中未考虑利用表层熟土，水土保持设计增加表土剥离及回填，厚度为30cm 并临时堆放，上覆盖彩条布以防流失。

弃土区顶宽260～300m，弃土区外侧堤肩设置一条纵向混凝土防洪排导工程，弃土区坡面每隔500m设置一条横向混凝土防洪排导工程。防洪排导工程为C20 混凝土矩形结构，横向防洪排导工程内径为宽30cm、深40cm、厚15cm；堤肩纵向防洪排导工程内径为宽30cm、深30cm、厚15cm。

（2）植物措施

根据林草种植的立地条件，按“适地适树，适地适草”的原则，选择优良的乡土树种和经多年种植已适应环境有较强抗污染性能的树种和草种，顶面道路两侧行道树选用主干通直、高大、抗病虫害的乔木，河道坡面以及弃土区坡面撒播草籽防护。

根据现场调查，并结合入海水道一期工程成功案例选用合适的植物。推荐树草种为在项目区长势良好的乔灌树种如意杨、高杆女贞、水杉、瓜子黄杨、红叶小檗、金叶女贞、柽柳、海桐等；草种则选择适合当地种植的狗牙根黑麦草、高羊茅、盐蒿等。下一阶段可根据主体工程优化设计与苗木草种的市场情况作出调整，进一步细化和确定更多和更为适宜的种类。

弃土区顶面种植乔木，乔木采用胸径为4cm 的水杉、意杨、高杆女贞，行、株距为3m×3m；弃土区（或排泥场）的坡面运西段采用种植灌木和撒草籽结合的措施、运东段采用撒草籽的措施，顶面撒草籽；灌木采用金叶女贞，草种采用狗牙根，用量标准为1.2kg/100m2。

（3）临时措施

弃土区的剥离表层土临时堆放，采用彩条布覆盖。

三、结论

（1）淮河入海水道二期工程是扩大淮河下游泄洪能力的关键性工程，是淮河流域防洪体系的重要组成部分。工程的河道开挖土方量大，产生的弃渣多，为实现保护生态环境和防治水土流失的目标，充分发挥工程的社会效益、环境效益和经济效益，对弃渣场进行水土保持措施设计是十分必要的。

（2）在进行弃渣场水土保持措施设计时，除必须采取工程措施的部位外，尽量采取工程措施与植物措施相结合的形式，植物措施通过选用适合当地种植的树种和草种，可有效提高植物成活率，保证植被恢复效果，充分发挥其控制水土流失的作用，在保证工程安全的同时，兼顾生态恢复和保护要求。

（3）弃渣场水土保持措施的实施，一方面可改善河道水质和改善自然景观，另一方面可减少洪涝灾害，对当地的水土保持工作有很大的促进作用■