熊 波,熊 峰,操昌碧,朱永剛,李 春
(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川成都610072)
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水電項目水土流失預(yù)測單元與時段劃分典型模式
熊波,熊峰,操昌碧,朱永剛,李春
(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川成都610072)
摘要:為了解決當前水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元與時段劃分粗略和水土流失預(yù)測精度不高的問題,在對5座已建和在建大中型水電站實際調(diào)查的基礎(chǔ)上,對水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元及時段劃分進行了系統(tǒng)研究,首次得出了具有普遍操作性且適用于水電建設(shè)項目的水土流失預(yù)測單元及時段劃分典型模式。研究結(jié)果對水電建設(shè)的水土流失預(yù)測精度、水土流失防治責任范圍的界定、水土流失防治措施的合理布設(shè)、水土保持監(jiān)測點位合理布置、效益分析等有重要的意義,能有效提高水電建設(shè)項目水土保持方案報告的編制質(zhì)量,同時可供水電建設(shè)項目及類似的其他項目參考、借鑒。
關(guān)鍵詞:水土流失;預(yù)測單元;預(yù)測時段;典型模式;生產(chǎn)建設(shè)項目
0引言
水土流失預(yù)測是生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案的重要組成部分。它利用人們對水土流失的認識和掌握的規(guī)律,根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)項目的總體布局、生產(chǎn)工藝、施工方法,特別是擾動和破壞地表,棄土棄渣等情況,在全面調(diào)查的基礎(chǔ)上,經(jīng)過綜合分析,對可能產(chǎn)生的水土流失量作出預(yù)估和推測。盡可能接近項目實際、更準確的水土流失預(yù)測一直是水土保持工作者所致力的方向。更合理的水土流失預(yù)測單元與時段劃分是決定水土流失量預(yù)測能否準確的重要因素,直接影響到水土保持方案質(zhì)量的高低和水土流失防治的成敗。由于水電建設(shè)項目在空間上組成較復(fù)雜,擾動土地存在多種形式,擾動后形成土地狀態(tài)也各種各樣,同時各組成項目在時間上還可能發(fā)生動態(tài)變化,當前的水土流失預(yù)測單元與時段劃分仍比較粗略。筆者由此認為,有必要在水電建設(shè)項目深入調(diào)查的基礎(chǔ)上對其水土流失預(yù)測單元及時段劃分進行深入系統(tǒng)的研究,探索適用于水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元與時段劃分的典型模式。
目前的研究主要集中在水電建設(shè)項目水土保持措施設(shè)計[1- 3],水土流失預(yù)測方法[4- 6],水土流失預(yù)測問題[7- 10]等方面,對水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元及時段劃分研究不多,多處于探索階段。在調(diào)查水電站建設(shè)的實際分區(qū)、各區(qū)內(nèi)部布置及施工時間的基礎(chǔ)上對其水土流失預(yù)測單元及時段劃分進行系統(tǒng)的盡可能接近項目實際的研究較少。接近項目實際的水土流失預(yù)測單元及時段劃分值得深入研究。
1已建和在建電站的調(diào)查研究
本文對向家壩、官地、兩河口、沙灣、龍開口水電站進行了現(xiàn)場查勘,并對部分區(qū)域進行了實地測量,收集了各電站相關(guān)的設(shè)計資料、施工資料、衛(wèi)星影像圖、水土保持監(jiān)測資料、水土保持監(jiān)理資料、水土保持方案報告書及批復(fù)文件,咨詢了相關(guān)的設(shè)計、施工及監(jiān)理、監(jiān)測人員。通過實地調(diào)查及分析,基本掌握了水電建設(shè)實際分為哪些區(qū),了解了各區(qū)的內(nèi)部布置及各區(qū)實際施工時間段,以及工程完工后各區(qū)的跡地恢復(fù)等情況。對獲取的調(diào)查資料分類進行整理、分析,為水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元及時段劃分典型模式研究打下了良好的基礎(chǔ)。
2水土流失預(yù)測單元劃分典型模式研究
2.1水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元劃分常用模式及優(yōu)缺點分析
以上水電站的水土保持方案報告及批復(fù)文件、水土保持監(jiān)測資料、水土保持監(jiān)理、施工、施工布置等資料的分析顯示,目前水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元主要按照以下4種模式劃分。
(1)按照防治分區(qū)進行劃分。該模式完全與水土流失防治分區(qū)一致,劃分為樞紐工程區(qū)、交通設(shè)施區(qū)、棄渣場區(qū)、料場區(qū)、表土堆存區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、移民安置區(qū)、水庫淹沒及影響區(qū)共八個預(yù)測單元。該劃分模式的典型電站為向家壩水電站。
(2)在防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按照各項目進行劃分。該模式按照兩級預(yù)測單元進行劃分,一級水土流失預(yù)測單元劃分完全與水土流失防治分區(qū)一致,在一級水土流失預(yù)測單元劃分的基礎(chǔ)上按照項目再劃分為二級預(yù)測單元。該劃分模式的典型電站為官地水電站,其劃分模式見表1。
表1在防治分區(qū)的基礎(chǔ)上各項目的劃分模式
一級預(yù)測單元二級預(yù)測單元樞紐工程區(qū)大壩工程、引水系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、導(dǎo)流系統(tǒng)、泄洪系統(tǒng)交通設(shè)施區(qū)對外交通、場內(nèi)交通、施工便道棄渣場區(qū)1~n號棄渣場料場區(qū)石料場、土料場表土堆存區(qū)1~n號表土堆存場施工生產(chǎn)生活區(qū)業(yè)主營地、承包商營地、魚類增殖站、污水處理廠、供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、供風系統(tǒng)、砂石加工系統(tǒng)、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、倉儲系統(tǒng)、材料加工廠、機械維修保養(yǎng)及停放場等移民安置區(qū)農(nóng)村移民安置區(qū)、集鎮(zhèn)遷建區(qū)、專項設(shè)施復(fù)建區(qū)水庫淹沒及影響區(qū)淹沒區(qū)、影響區(qū)
(3)在防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按照水土流失部位劃分。該模式按照兩級預(yù)測單元進行劃分,一級水土流失預(yù)測單元劃分完全與水土流失防治分區(qū)一致,在一級水土流失預(yù)測單元劃分的基礎(chǔ)上按照水土流失部位再劃分為二級預(yù)測單元。該劃分模式的典型電站為沙灣水電站,其劃分模式見表2。
表2在防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按流失部位劃分的模式
一級預(yù)測單元二級預(yù)測單元樞紐工程區(qū)基坑、邊坡和人工圍堰交通設(shè)施區(qū)路面、邊坡棄渣場區(qū)頂面、坡面料場區(qū)開采邊坡、開采平臺表土堆存區(qū)頂面、坡面施工生產(chǎn)生活區(qū)邊坡、頂面移民安置區(qū)邊坡、頂面水庫淹沒及影響區(qū)邊坡、頂面
(4)在防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按照各項目劃分后再按照各項目水土流失部位劃分。該模式按照三級預(yù)測單元進行劃分,一級水土流失預(yù)測單元劃分完全與水土流失防治分區(qū)一致,在一級水土流失預(yù)測單元劃分的基礎(chǔ)上按照項目再劃分為二級預(yù)測單元,在二級水土流失預(yù)測單元劃分的基礎(chǔ)上按照水土流失部位再劃分為三級預(yù)測單元。該劃分模式的典型電站為兩河口水電站和龍開口水電站,其劃分模式見表3。
(5)水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元劃分常用模式優(yōu)缺點分析見表4。
表3在防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按各項目劃分后再按照各
項目水土流失部位劃分的模式
一級預(yù)測單元二級預(yù)測單元三級預(yù)測單元樞紐工程區(qū)大壩工程基坑、邊坡引水系統(tǒng)邊坡發(fā)電系統(tǒng)邊坡、廠房導(dǎo)流系統(tǒng)邊坡、人工圍堰泄洪系統(tǒng)邊坡交通設(shè)施區(qū)對外交通路面、邊坡場內(nèi)交通路面、邊坡施工便道路面、邊坡棄渣場區(qū)1號棄渣場頂面、坡面n號棄渣場頂面、坡面料場區(qū)石料場開采邊坡、開采平臺土料場開采邊坡、開采平臺表土堆存區(qū)1號表土堆存場頂面、坡面n號表土堆存場頂面、坡面施工生產(chǎn)生活區(qū)業(yè)主營地、承包商營地、魚類增殖站、污水處理廠、供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、供風系統(tǒng)、砂石加工系統(tǒng)、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、倉儲系統(tǒng)、材料加工廠、機械維修保養(yǎng)及停放場等邊坡、頂面移民安置區(qū)農(nóng)村移民安置區(qū)邊坡、頂面集鎮(zhèn)遷建區(qū)邊坡、頂面專項設(shè)施復(fù)建區(qū)邊坡、頂面水庫淹沒及影響區(qū)淹沒區(qū)邊坡、頂面影響區(qū)邊坡、頂面
表4水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元劃分常用模式優(yōu)缺點分析
劃分模式優(yōu)點缺點按照防治分區(qū)進行劃分預(yù)測單元劃分簡單,操作性強各預(yù)測單元擾動后的土壤侵蝕模數(shù)很難確定,水土流失預(yù)測精度較低,基本不能反映水電建設(shè)項目各預(yù)測單元的實際情況防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按照各項目進行劃分與第一種相比,預(yù)測單元劃分更細,劃分簡單,操作性強各預(yù)測單元擾動后的土壤侵蝕模數(shù)確定困難,水土流失預(yù)測精度不高,還是不能準確反映水電建設(shè)項目各預(yù)測單元的實際情況防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按照水土流失部位劃分預(yù)測單元劃分簡單各預(yù)測單元細化到了流失部位,但是不是按照單個項目的流失部位來劃分,而是把整個項目的流失部位合并在一起,操作性不強;擾動后的土壤侵蝕模數(shù),水土流失預(yù)測精度較低,基本不能反映各預(yù)測單元的水土流失實際情況防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按照各項目劃分后再按照各項目水土流失部位劃分預(yù)測單元劃分更細,操作性較強,各預(yù)測單元擾動后的土壤侵蝕模數(shù)確定也相對容易,水土流失預(yù)測精度基本能反應(yīng)水電建設(shè)項目各預(yù)測單元的實際情況,是目前比較常用的一種水土流失預(yù)測單元劃分模式從實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn),該模式也不夠完善,需要進一步優(yōu)化,使之具有普遍操作性
2.2水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元劃分典型模式
由以上四種常用水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元劃分模式分析可知,目前水電建設(shè)項目比較常用的水土流失預(yù)測單元劃分模式是第四種。即,在防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按照各項目劃分后再按照各項目水土流失部位劃分。從5座大、中型水電站的樞紐工程、交通設(shè)施、棄渣場、料場、表土堆存場、施工生產(chǎn)生活設(shè)施、移民安置、水庫淹沒及影響區(qū)實地調(diào)查資料的分析可以看出,施工布置中在防治分區(qū)的基礎(chǔ)上按照各項目劃分后再按照各項目水土流失部位劃分也不夠完善,部分預(yù)測單元劃分過于粗略,水土流失預(yù)測精度很難保證,部分預(yù)測單元劃分過于細化,不具有普遍操作性。因此,需進一步優(yōu)化,使水電建設(shè)項目各預(yù)測單元盡可能接近項目實際且具有普遍操作性。經(jīng)優(yōu)化后的水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元劃分典型模式見表5。
3水土流失預(yù)測時段劃分典型模式研究
3.1常用模式及合理性分析
對以上水電站的水土保持方案報告及批復(fù)文件、水土保持監(jiān)測及監(jiān)理資料、施工資料等分析得出,目前水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測時段主要按照以下三種模式進行劃分:
(1)劃分為施工準備期、施工期和自然恢復(fù)期,其中施工準備期與水電工程籌建及準備期完全一致,施工期與水電工程主體工程施工期完全一致,工程結(jié)束后進入自然恢復(fù)期。該劃分模式的典型電站為向家壩水電站和官地水電站。
(2)劃分為施工準備期、施工期和自然恢復(fù)期,其中施工準備期與水電工程籌建及準備期完全一致,施工期與水電工程主體工程施工期完全一致。施工期又劃分為施工中和施工結(jié)束后兩個時段。工程結(jié)束后進入自然恢復(fù)期。該劃分模式的典型電站為沙灣水電站和龍開口水電站。
(3)劃分為施工準備期、施工期和自然恢復(fù)期,其中施工準備期和施工期只與預(yù)測單元自身的施工準備期和施工期一致,預(yù)測單元施工結(jié)束后即進入自然恢復(fù)期。該預(yù)測模式不管具體的預(yù)測單元處于水電工程籌建及準備期還是處于水電工程主體工程施工期,只按照具體的預(yù)測單元自身的施工準備期、施工期、自然恢復(fù)期來預(yù)測。該劃分模式的典型電站為兩河口水電站。
表5水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元劃分典型模式
一級預(yù)測單元二級預(yù)測單元三級預(yù)測單元樞紐工程區(qū)大壩工程基坑、邊坡引水系統(tǒng)進水口邊坡、引水渠發(fā)電系統(tǒng)尾水渠、廠房導(dǎo)流系統(tǒng)導(dǎo)流明渠(導(dǎo)流洞進出口邊坡)、人工圍堰泄洪系統(tǒng)消力池及海漫、泄洪洞進出口邊坡交通設(shè)施區(qū)對外交通挖方邊坡、填方邊坡、路面、橋涵、人工圍堰場內(nèi)交通挖方邊坡、填方邊坡、路面、橋涵、人工圍堰施工便道挖方邊坡、填方邊坡、路面棄渣場區(qū)1號棄渣場渣場頂面、渣場坡面n號棄渣場渣場頂面、渣場坡面料場區(qū)1號石料場開采邊坡、開采平臺、轉(zhuǎn)運場n號石料場開采邊坡、開采平臺、轉(zhuǎn)運場1號土料場開采邊坡、開采平臺、轉(zhuǎn)運場n號土料場開采邊坡、開采平臺、轉(zhuǎn)運場表土堆存區(qū)1號表土堆存場表土堆存場頂面、表土堆存場坡面n號表土堆存場表土堆存場頂面、表土堆存場坡面施工生產(chǎn)生活區(qū)業(yè)主營地、承包商營地、魚類增殖站、污水處理廠、供風系統(tǒng)、砂石加工系統(tǒng)、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、倉儲系統(tǒng)、材料加工廠、機械維修保養(yǎng)及停放場等邊坡、頂面供水系統(tǒng)供水管道開挖面、臨時堆土區(qū)水廠邊坡、頂面供電系統(tǒng)輸電線路塔基區(qū)、塔基施工占地區(qū)、施工道路變電站邊坡、頂面移民安置區(qū)農(nóng)村移民安置區(qū)1號居民點居民區(qū)邊坡、居民區(qū)平臺、外部供水系統(tǒng)管線開挖面、外部供水系統(tǒng)臨時堆土區(qū)域2號居民點居民區(qū)邊坡、居民區(qū)平臺、外部供水系統(tǒng)管線開挖面、外部供水系統(tǒng)臨時堆土區(qū)域集鎮(zhèn)遷建區(qū)1號集鎮(zhèn)集鎮(zhèn)區(qū)邊坡、集鎮(zhèn)區(qū)平臺、外部供水系統(tǒng)管線開挖面、外部供水系統(tǒng)臨時堆土區(qū)域2號集鎮(zhèn)集鎮(zhèn)區(qū)邊坡、集鎮(zhèn)區(qū)平臺、外部供水系統(tǒng)管線開挖面、外部供水系統(tǒng)臨時堆土區(qū)域企事業(yè)單位坡面、平臺專項設(shè)施復(fù)建區(qū)交通設(shè)施等級公路挖方邊坡、填方邊坡、路面、橋涵、人工圍堰鄉(xiāng)村道路挖方邊坡、填方邊坡、路面輸變電設(shè)施線路工程塔基區(qū)、塔基施工占地區(qū)、施工道路變電站邊坡、頂面通訊設(shè)施水庫淹沒及影響區(qū)淹沒區(qū)庫底清理區(qū)域影響區(qū)水庫蓄水影響區(qū)域
(4)水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測時段常用模式合理性分析見表6。
3.2水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測時段劃分典型模式
水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測時段劃分典型模式是劃分為施工準備期、施工期和自然恢復(fù)期三個時段,其中施工準備期和施工期只與預(yù)測單元自身的施工準備期和施工期一致。施工準備期根據(jù)預(yù)測單元的實際情況,如果施工準備期較短可以并入施工期一起預(yù)測。施工期根據(jù)不同預(yù)測單元自身的施工時間進一步細分,只要預(yù)測單元施工期擾動后不同時段的土壤侵蝕模數(shù)明顯不同,就可以細分多少個時段。比如,大壩基坑施工期可以細分為基坑開挖期和基坑填筑期兩個時段;路基工程區(qū)施工期可以細化為土石方開挖填筑期和路面鋪設(shè)期兩個時段;自然恢復(fù)期根據(jù)工程區(qū)實際情況,細分到自然恢復(fù)期第一年、自然恢復(fù)期第二年等;預(yù)測單元施工結(jié)束后全部被建筑物或硬化地表所覆蓋,就不再預(yù)測自然恢復(fù)期的水土流失量。
表6水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測時段劃分常用模式合理性分析
劃分模式合理性分析第一種水土流失預(yù)測時段按照施工準備期、施工期和自然恢復(fù)期三個時段劃分是合理可行的,滿足規(guī)范要求,但是施工準備期與水電工程籌建及準備期完全一致,施工期與水電工程主體工程施工期完全一致不是很合理,沒有體現(xiàn)具體預(yù)測單元的施工準備期、施工期和自然恢復(fù)期,因此,該水土流失預(yù)測時段劃分模式與工程實際基本不符第二種該水土流失預(yù)測單元劃分模式在第一種的基礎(chǔ)上,把施工期又細分成施工中和施工結(jié)束后,雖然劃分更細,但是由于該水土流失預(yù)測時段劃分模式?jīng)]有體現(xiàn)具體預(yù)測單元的施工準備期、施工期和自然恢復(fù)期,因此,該水土流失預(yù)測時段劃分模式也與工程實際基本不符第三種該水土流失時段劃分模式比較符合工程實際,是目前比較常用的一種水土流失預(yù)測時段劃分模式。為了最大限度接近工程實際及保證水土流失預(yù)測精度,預(yù)測時段可以進一步細化
各預(yù)測單元的預(yù)測時段長度應(yīng)根據(jù)相應(yīng)預(yù)測單元的施工進度安排,結(jié)合產(chǎn)生水土流失的季節(jié),按照最不利的條件來確定。若擾動最劇烈、產(chǎn)生水土流失強度最大工序的施工時間長度超過產(chǎn)生土壤侵蝕季節(jié)長度(即風蝕以風季計,水蝕以雨季計)的按照全年計算,不超過雨(風)季長度的按照所占雨(風)季長度的比例計算。
4結(jié)語
本研究在5座已建和在建大中型水電站實際調(diào)查工作的基礎(chǔ)上,對水電建設(shè)項目水土流失預(yù)測單元及時段劃分進行了系統(tǒng)研究,首次得出了具有普遍操作性且適用于水電建設(shè)項目的水土流失預(yù)測單元及時段劃分典型模式。研究結(jié)果對水電建設(shè)項目的水土流失預(yù)測精度、水土流失防治責任范圍的界定、水土流失防治措施的合理布設(shè)、水土保持監(jiān)測點位合理布置、效益分析等有重要的意義,能有效提高水電建設(shè)項目水土保持方案報告的編制質(zhì)量,同時可供水電建設(shè)項目及類似項目參考、借鑒。
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(責任編輯陳萍)
雅礱江兩河口水電站實現(xiàn)大江截流
2015年11月29日,目前我國藏區(qū)綜合規(guī)模最大的水電站、擁有世界第二高土石壩的雅礱江兩河口水電站順利實現(xiàn)大江截流,開始圍堰填筑,標志著兩河口水電站全面進入主體工程施工階段。
兩河口水電站總裝機容量300萬kW,設(shè)計年均發(fā)電量110億kW·h,是雅礱江中游的龍頭梯級水庫電站。電站建成后,將對下游電站產(chǎn)生巨大的補償調(diào)節(jié)效益,極大改善川渝電網(wǎng)“豐余枯缺”的不合理電源結(jié)構(gòu)。電站建成后,每年相當于減少燃煤消耗1 330萬t,減少CO2排放2 130萬t,減少SO2排放20萬t,生態(tài)環(huán)境效益巨大。同時還可減輕長江中下游防洪壓力,減少長江三峽水庫的泥沙淤積,對長江中上游生態(tài)屏障建設(shè)具有重要作用。
兩河口水電站是目前藏區(qū)涉及移民人口最多的水電站,搬遷安置人口達到6 287人,由于位于藏區(qū)維穩(wěn)敏感地帶,移民安置工作難度相當大。在四川省各級政府的大力支持下,在各實施單位的共同努力下,現(xiàn)階段整體移民安置工作開展順利,圍堰截流淹沒影響范圍內(nèi)各項移民安置任務(wù)已全部完成,并于11月25日通過了截流階段移民安置專項驗收,為最終電站按期截流打下了堅實的基礎(chǔ)。
(王琰青)
Typical Patterns of Soil and Water Loss Prediction Unit and Period Division for Hydropower Projects
XIONG Bo, XIONG Feng, CAO Changbi, ZHU Yonggang, LI Chun
(PowerChina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu 610072, Sichuan, China)
Abstract:For solving the problems of rough dividing of soil erosion prediction unit and period and low accuracy of soil erosion prediction in the construction of hydropower projects, the soil and water loss prediction unit and period division is studied herein based on the investigations of 5 large or medium-sized hydropower stations which has been built or under construction, and the typical division patterns are firstly obtained which has universal operability and is suitable for the construction of hydropower projects. The study results have important guidance on soil erosion prediction accuracy improvement, soil erosion control scope definition, water loss and soil erosion control measure arrangement, water and soil conservation monitoring point layout and benefit analysis. The results can also effectively improve the report quality of water and soil conservation scheme, at the same time, provide references for hydropower construction projects and similar projects.
Key Words:soil and water loss; predict unit; predict period; typical pattern; production and construction projects
中圖分類號:S157.1
文獻標識碼:A
文章編號:0559- 9342(2016)01- 0001- 05
作者簡介:熊波(1980—),男,四川簡陽人,工程師,碩士,主要從事土壤侵蝕、水土保持、地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用研究工作.
基金項目:中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司青年基金項目(P189- 2013)
收稿日期:2014- 10- 10