張麗梅

（河北省承德市水土保持科學(xué)研究所，河北承德067000）

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某礦業(yè)選廠項(xiàng)目水土流失防治工程典型設(shè)計(jì)分析

張麗梅

（河北省承德市水土保持科學(xué)研究所，河北承德067000）

摘要：筆者從某礦業(yè)有限公司螢石礦選廠建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際出發(fā)，探討了其水土流失防治措施，分工程措施和植物措施兩部分進(jìn)行了水保工程典型設(shè)計(jì)，其中將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在工程措施，而在工程措施中又重點(diǎn)進(jìn)行了排水溝和擋土墻的設(shè)計(jì)，以期對(duì)類似工程起到指導(dǎo)借鑒意義。

關(guān)鍵詞：水土流失；防治；工程設(shè)計(jì)

1 項(xiàng)目概況

某礦業(yè)有限公司螢石礦選廠建設(shè)項(xiàng)目地處冀北山區(qū)，燕山山脈東段，地貌類型屬低山區(qū)。項(xiàng)目建設(shè)包括辦公生活區(qū)、選礦廠區(qū)、運(yùn)輸?shù)缆?、輸水管線。該項(xiàng)目年處理螢石原礦33萬t，年產(chǎn)螢石精粉8.43萬t，屬中型建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目。該項(xiàng)目建設(shè)總投資5724.14萬元，土建投資1569.15萬元。

項(xiàng)目建設(shè)總占地面積 3.33hm2，其中辦公生活區(qū)占地面積 0.58hm2，選礦廠區(qū)占地面積1.83hm2，運(yùn)輸?shù)缆氛嫉孛娣e0.72hm2，輸水管線占地面積0.20hm2。項(xiàng)目建設(shè)總土石方量為15.4萬m3，其中：建設(shè)期挖方7.7萬m3，填方7.7萬m3。該項(xiàng)目水土保持方案設(shè)計(jì)深度為初步設(shè)計(jì)階段，項(xiàng)目建設(shè)時(shí)間由2013年1月開工至2015年1月完工，建設(shè)期2年。設(shè)計(jì)水平年確定為工程完工后第一年，即2016年。

項(xiàng)目區(qū)位于灤河流域，灤河流域?qū)賴壹?jí)重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)，根據(jù)GB50434-2008《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》，確定項(xiàng)目區(qū)的水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)為建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。擾動(dòng)土地整治率＞95%，水土流失總治理度＞90%，土壤流失控制比在1.1，攔渣率達(dá)到98%，林草植被恢復(fù)率為97%，林草覆蓋率＞25%。

2 水土流失防治工程典型設(shè)計(jì)

2.1 工程措施設(shè)計(jì)

2.1.1 表土收集、回鋪工程典型設(shè)計(jì)

由于項(xiàng)目區(qū)表土資源匱乏，對(duì)工程占地內(nèi)的表土資源應(yīng)于充分利用，必需做到應(yīng)收盡收［1］。本水土保持方案設(shè)計(jì)各防治分區(qū)表層土壤收集和回鋪情況見表1。

表1 各區(qū)表土收集回鋪規(guī)劃表　單位：cm

需要注意的是尾礦庫庫區(qū)內(nèi)表土收集應(yīng)逐年進(jìn)行，當(dāng)年收集次年堆積壓占面積內(nèi)的表土，以此類推［2］。首年收集的表土堆放在庫區(qū)上游，除去壩坡覆土所需的，剩余部分外運(yùn)。

2.1.2 排水溝典型設(shè)計(jì)

2.1.2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)SL252-2000《水利水電工程等級(jí)劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)》，該方案水土保持工程按5級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水。

2.1.2.2 上壩道路排水溝典型設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)流量。根據(jù)SL204-98《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案技術(shù)規(guī)范》，防洪工程排洪溝設(shè)計(jì)推薦公式：

式中：QB為最大清水洪峰流量，m3/s；K為徑流系數(shù)，K=（i-f）/i，計(jì)算出K值為0.82，由水文手冊(cè)取0.75；i為平均1h降雨強(qiáng)度，由水文手冊(cè)查知為37mm/h；F為集水面積，匯水面積為0.02km2。f為入滲值，由水文手冊(cè)查知為10mm/h。

經(jīng)計(jì)算，QB=0.15m3/s。

（2）排水溝斷面設(shè)計(jì)。排水溝設(shè)計(jì)流量按0.15m3/s計(jì)算，根據(jù)明渠均勻流公式計(jì)算排水溝底寬和溝深，取糙率n=0.018，排水溝斷面設(shè)計(jì)流量公式為：

式中：Q為設(shè)計(jì)流量，m3/s；A為過水?dāng)嗝婷娣e，m2；C為謝才系數(shù)，m0.5/s；R為水力半徑，m；i為水力比降，取0.15。

經(jīng)試算，確定漿砌石排水溝斷面為矩形，底寬0.4m，深0.4m，襯砌厚0.4m。

2.1.3 擋土墻典型設(shè)計(jì)

2.1.3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB/T16453.4-2008《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定，本項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇1h最大暴雨。

2.1.3.2 上壩道路路塹邊坡?lián)鯄Φ湫驮O(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用梯形斷面漿砌石擋墻，上頂寬0.5m，墻高1.5m，基礎(chǔ)深1.2m，擋墻墻背為直背，外坡比為1：0.2，水泥砂漿封頂。漿砌石擋墻的穩(wěn)定驗(yàn)算包括抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算和地基承載力驗(yàn)算3部分［3］。

（1）抗滑穩(wěn)定計(jì)算。

式中：Kc為計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f為基礎(chǔ)底面與地基之間的摩擦系數(shù)，取f=0.36；ΣG為作用于擋墻基底全部豎向力之和，KN；ΣH為作用于擋墻全部水平力之和，KN；［Kc］為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)允許值，［Kc］=1.30。

（2）抗傾穩(wěn)定計(jì)算。

式中：K0為計(jì)算的抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)；ΣMy為作用于擋墻前趾的穩(wěn)定力矩，KN·m；ΣM0為作用于擋墻前趾的傾覆力矩，KN·m；［K0］為抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)允許值，［K0］=1.50。

（3）地基承載力驗(yàn)算。

對(duì)于建在土基上的擋墻地基承載力驗(yàn)算應(yīng)滿足以下3項(xiàng)要求［4］：

①基底平均應(yīng)力小于地基承載力設(shè)計(jì)值，即：σcp≤［f］，取［f］=200kPa。

式中：σcp為平均應(yīng)力，kPa；σmin）。

②基底最大壓應(yīng)力要滿足σmax≤α［f］。

式中：σmax為最大應(yīng)力，kPa；σmin為最小應(yīng)力，kPa；［f］為地基承載力設(shè)計(jì)值，kPa；α為加大系數(shù)，一般為1.2～1.5，取α=1.2。

③底壓應(yīng)力不均勻系數(shù)要滿足η≤［η］。

式中：η為計(jì)算的基底壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)；［η］為地基壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)允許值，［η］=2.5。

漿砌石擋墻設(shè)計(jì)包括抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算和地基承載力驗(yàn)算3部分，計(jì)算成果見表2。

表2 擋墻穩(wěn)定計(jì)算成果表［5］

邊坡坡腳擋墻類型為干砌石，擋墻斷面為矩形，頂寬0.5m，埋深0.5m，墻高一般為0.5m，施工時(shí)根據(jù)實(shí)際情況升高或降低。

2.2 植物措施典型設(shè)計(jì)

方案設(shè)計(jì)布設(shè)植物措施范圍包括初期壩、上壩道路、堆積壩和庫區(qū)平臺(tái)等部位［6］。

2.2.1 立地條件評(píng)價(jià)

項(xiàng)目區(qū)年均降水量為524.0mm，年均氣溫7.0℃，無霜期140d，最大凍土深度1.2m。工程區(qū)施工后形成的再塑地表持水力較低，直接布設(shè)植物難以保證成活率，需覆表土選擇耐貧瘠、淺根性、生長快的植物進(jìn)行綠化，已達(dá)到盡快覆蓋地表，減少水土流失的目的［7］。

2.2.2 植物種選型

通過對(duì)該項(xiàng)目綠化區(qū)立地條件分析，確定選擇的植物應(yīng)具備的特性包括：具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，包括對(duì)毒害、瘠薄等不良立地因子；具有固氮能力，可緩解養(yǎng)分不足。此外植物種的選擇還必須考慮水土保持效果較好的鄉(xiāng)土樹（草）種，包括是否具有根系發(fā)達(dá)、生長迅速、栽種容易、成活率高等特性。植物措施選擇植物種為紫穗槐和爬山虎［8］。植物物種主要特性見表3。

表3 選用植物特性表比選樹種

初期壩底部、上壩道路路塹邊坡坡腳種植爬山虎；上壩道路路基邊坡、尾礦庫壩坡及閉庫后的庫區(qū)種植紫穗槐。爬山虎單排栽植，株距0.5m，采用一穴雙株；紫穗槐栽植株行距為1.0m×1.0m。

本項(xiàng)目植物措施落實(shí)后，由專人管護(hù)，防止人畜破壞，受旱時(shí)應(yīng)及時(shí)灌水保苗，每年冬季調(diào)查成活率，并根據(jù)情況進(jìn)行補(bǔ)植（種）。

3 結(jié)語

筆者針對(duì)項(xiàng)目實(shí)際，分工程措施和植物措施兩部分進(jìn)行了水土流失防治工程典型設(shè)計(jì)，其中工程措施是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。通過分析主體工程設(shè)計(jì)，根據(jù)GB/T16453.4-2008和GB50433-2008的要求，結(jié)合實(shí)地情況，對(duì)一些需要水土保持措施的地方，相應(yīng)布設(shè)各種水土保持措施，力爭(zhēng)在現(xiàn)有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，把項(xiàng)目建設(shè)造成的水土流失降到最低程度。在此基礎(chǔ)上必須結(jié)合對(duì)主體工程的水土保持分析和實(shí)際情況，對(duì)水保方案進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)，完善該項(xiàng)目的水土保持防治體系，使其能夠發(fā)揮保持水土、控制流失的功能。

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中圖分類號(hào)：S157

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-1305（2016）02-0073-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-1305.2016.02.031

收稿日期：2015-09-14

作者簡(jiǎn)介：張麗梅（1978年—），女，高級(jí)工程師。