姚鋒杰

(山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院)

1 工程概況

龍門(mén)渠引水工程是為解決交城縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城市生活用水而新建的引水工程。工程由取水樞紐、輸水箱涵、輸水倒虹吸、輸水隧洞、輸水埋涵、輸水壓力管線(xiàn)及附屬建筑物組成,線(xiàn)路總長(zhǎng)度31.474 km,引水流量 1.3 m3/s,其中工業(yè) 0.5 m3/s,農(nóng)業(yè) 0.8 m3/s。年引水量 1800萬(wàn) m3,其中工業(yè)1100萬(wàn) m3,農(nóng)業(yè) 700萬(wàn) m3。

該工程取水口設(shè)在交城縣西社鎮(zhèn)沙溝村上游的龍門(mén)口,位于文峪河水庫(kù)大壩上游 6.5 km,柏葉口水庫(kù)壩址下游 19.5 km處。從文峪河中游龍門(mén)口筑壩引水,輸水線(xiàn)路沿文峪河北岸向東行,工程末端為高速公路立交橋南側(cè)蓄水池。

項(xiàng)目組成包括:取水樞紐、輸水線(xiàn)路、管理站、供電線(xiàn)路、棄渣場(chǎng)、施工臨建和施工道路等。工程總占地面積 68.42 hm2,其中永久占地 28.9 hm2,臨時(shí)占地 39.52 hm2。工程建設(shè)期挖方量 120.22萬(wàn) m3,填方量 99.06萬(wàn) m3。工程總投資 35942.93萬(wàn)元,其中土建投資 25148.11萬(wàn)元。工程已于 2010年 1月開(kāi)工,計(jì)劃 2012年 11月完工,總工期 35個(gè)月。

2 自然環(huán)境

工程所在地屬暖溫帶大陸性半干旱氣候,多年平均氣溫 10.5℃,極端最高氣溫 39.9℃,極端最低氣溫 -27.4℃,≥10℃積溫為 3614.9℃;無(wú)霜期100-170 d;多年平均降水量 480 mm,主要集中在6-9月間;年均蒸發(fā)量 1562.1 mm;最大凍土深度125 cm;年均風(fēng)速 1.0 m/s,最大風(fēng)速 22 m/s。

工程區(qū)主要地貌類(lèi)型為土石山區(qū),線(xiàn)路經(jīng)過(guò)的地貌為中低山區(qū)、河流階地和沖積平原。土壤類(lèi)型主要為褐土。植被類(lèi)型為暖溫帶針闊混交林區(qū),覆蓋率為 32.8%。

3 水土流失現(xiàn)狀

根據(jù)全國(guó)第三次水土保持遙感普查,工程區(qū)大部分為輕度水力侵蝕區(qū),中低山區(qū)年土壤侵蝕模數(shù)為2000 t/km2,山間河谷區(qū)年土壤侵蝕模數(shù)為1500 t/km2,沖積平原區(qū)年土壤侵蝕模數(shù)為800 t/km2。輸水線(xiàn)路年土壤侵蝕模數(shù)加權(quán)平均值為 1200 t/km2,土壤容許流失量為200 t/km2·a。

4 工程建設(shè)水土流失預(yù)測(cè)分析

4.1 施工期水土流失因素分析

工程在施工準(zhǔn)備期,進(jìn)行場(chǎng)地的“五通一平”,開(kāi)展大規(guī)模的土石方開(kāi)挖及回填作業(yè),由于原地貌被擾動(dòng),地面的覆蓋物(植被等)被清除,大面積的土地將完全暴露,大量虛土臨時(shí)堆積,極易產(chǎn)生水土流失。

工程輸水管線(xiàn)較長(zhǎng),水土流失主要發(fā)生在施工期間,管線(xiàn)開(kāi)挖、回填等施工活動(dòng)易產(chǎn)生水土流失。引水隧洞開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的棄渣,堆放在溝道,如不采取切實(shí)可行的防護(hù)措施,將會(huì)成為最為重要的水土流失源。

4.2 水土流失預(yù)測(cè)

通過(guò)對(duì)工程施工期水土流失因素的分析,根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的水土流失特點(diǎn),在廣泛收集有關(guān)資料的基礎(chǔ)上,采用類(lèi)比法對(duì)施工過(guò)程中的水土流失進(jìn)行了預(yù)測(cè),結(jié)果如下:

工程建設(shè)期間擾動(dòng)地表面積 68.42 hm2;損壞水土保持設(shè)施面積 58.46 hm2,其中耕地 7.18 hm2,園地 0.91 hm2,荒草地 50.37 hm2;棄渣量 21.16萬(wàn) m3,主要來(lái)自于隧洞開(kāi)挖,全部堆放至棄渣場(chǎng);工程建設(shè)造成的土壤侵蝕總量為 12072 t,其中原地貌土壤流失量 3965 t,新增土壤流失量 8107 t;在新增土壤流失量中,施工準(zhǔn)備期704 t,建設(shè)期5549 t,自然恢復(fù)期 1855 t。

5 水土流失防治措施

針對(duì)本工程施工活動(dòng)引發(fā)的水土流失特點(diǎn)和造成的危害程度,筆者認(rèn)為輸水管線(xiàn)、棄渣場(chǎng)應(yīng)作為水土流失防治的重點(diǎn)區(qū),采取工程措施、植物措施和臨時(shí)措施等對(duì)施工過(guò)程中的水土流失進(jìn)行防治。

5.1 輸水管線(xiàn)

5.1.1 工程措施

(1)表土剝離:臨時(shí)占用耕地面積 7.18 hm2,占用園地面積 0.91 hm2,施工前進(jìn)行表土剝離,表土剝離面積共計(jì) 8.09 hm2,剝離厚度 0.3 cm,施工結(jié)束后表土返還、平整、復(fù)耕。

(2)土地整治工程:施工結(jié)束后對(duì)占用荒草地進(jìn)行土地整治,整治面積為 4.52 hm2。

5.1.2 植物措施

在輸水管線(xiàn)占用荒草地的區(qū)域采取種植灌木的方式恢復(fù)植被。灌木選用當(dāng)?shù)剡m生的荊條和黃刺梅混交,穴狀栽植,密度為 3500穴/hm2,整地規(guī)格為40×40×40 cm。需荊條和黃刺梅各 5250株。

5.1.3 臨時(shí)防護(hù)措施

輸水管線(xiàn)管溝開(kāi)挖時(shí),開(kāi)挖土料堆放在管溝一側(cè)。表層土堆放在臨時(shí)堆土底部,平整后再依次堆放下層開(kāi)挖土料。

輸水管線(xiàn)管溝開(kāi)挖斷面為梯形,臨時(shí)堆土兩側(cè)坡腳用雙層裝土草袋攔擋,裝土草袋互相疊壓,按1∶0.7向內(nèi)收坡,頂面采用彩條布苫蓋。

工程輸水管線(xiàn)全長(zhǎng) 31.47 km(包括箱涵、倒虹吸及 PCCP管線(xiàn)),施工過(guò)程中總開(kāi)挖量為 89.86萬(wàn) m3,由于施工工藝確定管線(xiàn)施工為分段施工,開(kāi)挖土方不需要同時(shí)臨時(shí)防護(hù),故裝土草袋可以多次利用,第一段管線(xiàn)埋設(shè)回填后,裝土草袋可以轉(zhuǎn)入第二段管線(xiàn)臨時(shí)防護(hù)場(chǎng)地繼續(xù)使用,考慮 0.35的裝土草袋重復(fù)利用系數(shù),計(jì)算得臨時(shí)防護(hù)的工程量為草袋土填筑 6912 m3,苫蓋需鋪彩條布 15000 m2。

5.2 棄渣場(chǎng)

工程設(shè)計(jì)共需 5個(gè)棄渣場(chǎng),總棄渣量 21.16萬(wàn) m3,占地面積 7.25 hm2(見(jiàn)表 1)。

表1 棄渣場(chǎng)布置表

5.2.1 工程措施

在溝口較窄處設(shè)置漿砌石重力式擋渣墻,墻高2.3 m,頂寬 0.5 m,基礎(chǔ)埋深 1.1 m,墻趾高 0.8 m,前后墻趾均為 0.5 m,坡比為 1∶0.5,擋渣墻下鋪設(shè)碎石墊層,厚 0.2 m。擋渣墻總長(zhǎng)度 124.6 m,棄渣堆棄于墻后,隨著堆渣量增加,于擋墻頂部按照 1∶2坡比,每升高 5 m設(shè)置一平臺(tái),同時(shí)沿平臺(tái)內(nèi)側(cè)布設(shè)漿砌石橫向排水溝,連接于渣場(chǎng)周邊截洪溝。渣頂前段設(shè)置擋水土埂,總長(zhǎng)度 463.15 m,攔截進(jìn)入渣坡的洪水。渣坡采用干砌石護(hù)坡防護(hù),厚 0.3 m。棄渣場(chǎng)周邊設(shè)截洪溝、排水溝 3742 m,護(hù)坦 5處。

5.2.2 植物措施

渣場(chǎng)到達(dá)最終堆渣高程后平整,進(jìn)行綠化,綠化面積 5.81 hm2。利用樞紐工程、輸水箱涵和倒虹吸管道工程的開(kāi)挖土方,滿(mǎn)足灌草栽植需要。渣頂采取灌草混交模式進(jìn)行綠化,灌木選用荊條和黃刺梅,草種選用無(wú)芒雀麥。荊條和黃刺梅株行距均為1.5 m,穴狀栽植,密度為 3500株 /hm2,整體規(guī)格為40×40×40 cm。無(wú)芒雀麥采取撒播方式,撒播面積5.81 hm2,30 kg/hm2,共需草籽 174.3 kg。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)工程區(qū)不同時(shí)期可能造成水土流失的因素分析,結(jié)合主體工程具有水土保持功能工程的分析評(píng)價(jià)與本工程的水土流失特點(diǎn),在對(duì)水土流失情況進(jìn)行預(yù)測(cè)分析的基礎(chǔ)上,提出采取工程措施、植物措施與臨時(shí)防護(hù)措施相結(jié)合的防治方案,對(duì)工程區(qū)原有的水土流失和工程建設(shè)新增的水土流失進(jìn)行科學(xué)防治,從而形成比較完整的水土流失防治體系,改善了工程區(qū)及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境,使得工程建設(shè)能夠充分發(fā)揮良好的綜合效益。