王 晶

(黃河勘測規(guī)劃設計有限公司，河南 鄭州 450003)

大型水利工程建設對生態(tài)有一定的破壞作用，為了盡可能降低工程建設對生態(tài)的影響，將生態(tài)文明理念與實踐融入水利工程建設設計和實施過程已成為新形勢下的必然趨勢。以大型水利工程引漢濟渭工程重大環(huán)境影響因素棄渣場為主線，以秦嶺隧洞工程黃三段為例，研究棄渣場的選址、設計思路更新變化、工程實施過程中棄渣場優(yōu)化配置與防護設計等。棄渣場的設計以往多側重于對某個渣場或者某個工程的渣場布置、防護措施設計進行研究[1-5]， 沒有從立項到實施整個過程對渣場選擇及防護措施的變化情況，以及變化的原因進行對比，更為欠缺的是如何把生態(tài)文明理念融入渣場設計中?；谝酝芯康牟蛔?，開展了新形勢下渣場優(yōu)化配置研究，重點研究棄渣場選址與設計理念更新、設計內(nèi)容新要求及選址和設計未來發(fā)展方向等，以期對未來大型水利工程棄渣場選址與設計提供參考，并為其他建設項目和將生態(tài)文明理念貫穿棄渣場防護設計提供經(jīng)驗。

1 水利工程棄渣場選址與設計

水利工程建設產(chǎn)生廢棄土石(渣)應堆放在專門的存放地。棄渣場選址是在主體工程施工組織設計土石方平衡的基礎上，綜合考慮地形、地貌、工程水文地質條件、敏感因素、渣場容量及運距、運渣道路、防護措施及其投資、后期利用方向等因素進行的。在選擇渣場時要全面論證，統(tǒng)籌兼顧，科學布局，力求工程建設經(jīng)濟合理，確保工程穩(wěn)定安全，保證人民生命財產(chǎn)安全和原有設施的正常運行，最大限度地保護環(huán)境。嚴禁在對重要基礎設施、人民群眾生命財產(chǎn)安全及行洪安全有重大影響的區(qū)域布設棄渣場。棄渣場不能影響行洪安全，水庫大壩、水利工程建筑物、灌(排)干渠(溝)等建筑物的功能，要保證重要基礎設施的安全；應避開滑坡體等具有不良地質條件的地段，避開匯水面積和流量大、溝谷縱坡陡、出口不易攔截的溝道。山區(qū)、丘陵區(qū)棄渣場應選擇工程地質和水文地質條件相對簡單，地形相對平緩的溝谷、凹地、坡臺地、灘地等區(qū)域。

按地形條件、與河(溝)相對位置、洪水處理方式等，可將棄渣場分為溝道型、臨河型、坡地型、平地型、庫區(qū)型等五種類型。堆渣宜采取自下而上的方式堆置，容量、堆渣總高度與臺階高度、平臺寬度、綜合坡度和占地面積等堆置要素影響堆置方式。根據(jù)洪水處置方式及堆渣方式可將溝道型棄渣場分為截洪式、滯洪式、填溝式三種，截洪式棄渣場的上游洪水應通過隧洞排泄到鄰近溝道中，或通過埋涵方式排至場地下游。滯洪式棄渣場下游布設攔渣壩，具有一定庫容可調(diào)蓄上游來水，攔渣壩應配套溢洪、消能設施等。臨河型棄渣場宜在迎水側坡腳布設攔渣堤，或設置漿砌石、干砌石、拋石、柴枕等護腳措施，設計洪水位以下的迎水坡面宜采取斜坡防護措施，坡面宜優(yōu)先采取植物措施，渣體頂部宜采取復耕或植物措施。坡地型棄渣場堆渣坡腳宜設置擋渣墻，或護腳護坡措施，渣體周邊有匯水的，宜布設截、排水溝，頂部采取復耕或植物措施。平地型棄渣場堆渣坡腳設置圍渣堰，坡面布設截排水措施，頂部采取復耕或植物措施，填凹型棄渣優(yōu)先填平并復耕。庫區(qū)型棄渣場應采取相應工程及臨時防護措施，避免施工期棄渣流失進入河道，可不采取植物恢復措施，有需要的應結合蓄水淹沒前水土流失影響分析確定。

根據(jù)生態(tài)文明建設總體要求，棄渣場選址和設計必須貫徹保護自然的生態(tài)文明理念，融入經(jīng)濟建設、社會建設的全過程，努力建設美麗中國，用制度保護生態(tài)環(huán)境。

2 棄渣場優(yōu)化配置

2.1 立項階段棄渣場設計情況

秦嶺隧洞工程黃三段為引漢濟渭秦嶺隧洞工程的組成部分，該工程南起黃金峽樞紐左岸壩后泵站壓力管道出水閘，北至三河口樞紐右岸壩下游300 m附近的控制閘，全長16.48 km。黃三段位于佛坪、洋縣接壤地段，隧洞前半段位于洋縣境內(nèi)，始端南距洋縣縣城62 km；隧洞后半段位于佛坪縣大河壩鄉(xiāng)境內(nèi)，末端北距佛坪縣城36 km，東距寧陜縣城55 km。

水利部于2012年5月8日以水保函〔2012〕128號文件對陜西省引漢濟渭工程水土保持方案進行了批復，2012年6月通過中國國際工程咨詢有限公司的評估。引漢濟渭秦嶺隧洞工程黃三段主要包括水利樞紐工程區(qū)、施工道路區(qū)、水庫區(qū)、棄渣區(qū)、工程管理區(qū)、移民安置區(qū)及安置區(qū)場內(nèi)外道路區(qū)等區(qū)域。秦嶺隧洞工程黃三段工程棄渣總量97.99萬m3，共有2號支洞棄渣場和3號支洞棄渣場兩個單獨棄渣場，另外與黃金峽水利樞紐共用戴母雞溝棄渣場，與三河口水利樞紐共用蒲家溝棄渣場。16.85萬m3堆至戴母雞溝棄渣場，27.17萬m3堆至2號支洞棄渣場，27.10萬m3堆至3號支洞棄渣場，26.88萬m3堆至蒲家溝棄渣場。棄渣場防治區(qū)的措施為擋渣墻、排洪渠、渣面覆土、綠化、表土收集、臨時攔擋，工程量為：M7.5漿砌石5 179 m3，PVC管172 m，反濾體7.2 m3，瀝青砂板條88.6 m2，土方開挖17 239 m3，土方回填2 730 m3，覆土1.41萬m3，表土1.41萬m3，編織袋裝土155 m3，栽植灌木2.2萬株，種草4.7 hm2。

在項目建設過程中雖然可能產(chǎn)生一定的水土流失并帶來相應的水土流失危害，但按照主體工程設計的具有水土保持功能的工程及水土保持的各項水土保持措施認真落實，并遵循“三同時”的原則，可有效遏制項目建設過程中的水土流失，降低水土流失危害。

2.2 實施階段棄渣場變化情況

2015年4月引漢濟渭工程初步設計報告獲得水利部批復。初步設計階段秦嶺隧洞黃三段共布置了5個棄渣場，其中1#棄渣場與黃金峽水利樞紐共用戴母雞溝棄渣場，堆渣25.40萬m3；2號渣場位于2號支洞西側2 km處的良心河溝道，為溝道型棄渣場，堆渣43.0萬m3，占地8.86 hm2；3-1#棄渣場位于3號支洞洞口的沙坪河灘地，為河道型棄渣場，堆渣33.5萬m3，占地5.64 hm2；3-2#棄渣場位于3號支洞東側1.2 km的安溝，為溝道型棄渣場，堆渣10.0萬m3，占地2.33 hm2；4#棄渣場位于大河壩鄉(xiāng)政府北側2 km的王家溝，為溝道型棄渣場，堆渣39.0萬m3，占地4.2 hm2。

2.3 棄渣場變化原因分析

(1)可研階段設計1#渣場為與黃金峽共用的戴母雞溝棄渣場。初步設計階段原設計為在黃金峽大壩下游漢江上選擇楊嬋棄渣場棄渣，后與黃金峽樞紐工程施工組織設計及水土保持專業(yè)復核確定，黃三段1號支洞出渣25.4萬m3與黃金峽樞紐的戴母雞溝棄渣場一并考慮棄渣容量，防護措施設計列入黃金峽樞紐水保設計。

(2)可研階段設計的2#渣場為東溝河左岸支溝棄渣場，為截洪式全溝道型棄渣場，堆渣總高度達58 m，安全穩(wěn)定是個問題。實施階段通過詳細論證，選擇2號支洞西側2 km的良心河溝道棄渣，該河道現(xiàn)有引漢濟渭前期道路大平隧洞開挖棄渣面積2.67 hm2，渣量10余萬m3，本次堆渣高程與金桑公路持平，然后覆土復耕，可使小塊田合并成大面積田面，有利于耕作，另外在河道左側修建擋渣堤排洪，渣場安全性好，不存在安全隱患，且能大面積恢復耕地，符合生態(tài)文明建設要求。

(3)可研階段設計的3#棄渣場位于安溝，溝道縱深達20多m，布置成截洪式全溝道型棄渣場，堆高達到42 m，安全穩(wěn)定是個問題。另外，溝口有幾戶居民，進溝路僅有3 m寬，需新修運渣路，通過詳細論證，選擇3號支洞洞口東側0.5 km沙坪河灘地上堆棄3號支洞大部分棄渣，該河道上游現(xiàn)存有引漢濟渭前期道路隧洞開挖棄渣，已堆至高程636 m，排洪溝底寬2 m、深2 m、邊坡1∶1。本工程棄渣接著上游堆放，堆高至636 m，然后覆土復耕，可使小塊田合并成大面積田面，有利于耕作，排洪溝與上游排洪溝斷面相同，修至下游溝道口，與可研選擇的棄渣場相比，不存在安全隱患，而且能大面積恢復耕地，還能把對生態(tài)的不利影響程度降到最低，貫徹了生態(tài)文明理念。

(4)可研階段設計的4#棄渣場為與三河口共用的蒲家溝棄渣場，由于共用棄渣場堆渣容量不夠，新選擇大河壩鄉(xiāng)政府北側2 km的王家溝作為4#棄渣場。明確黃三段4號支洞棄渣場為三河口水利樞紐壩后的蒲家溝棄渣場，納入三河口水利樞紐工程區(qū)，蒲家溝溝谷較寬闊，兩岸地形下陡上緩，大部分基巖裸露，谷底高程620～640 m，工程區(qū)有簡易公路相通，交通較方便，無水土保持制約因素。距壩址約2.3 km，設計棄渣容量178.67萬m3，占地10 hm2。該渣場其中一部分堆存三河口水利樞紐大壩電站及泵站土石方開挖料、大壩部分左岸岸坡巖石開挖料、大壩右岸岸坡巖石開挖料等約147.02萬m3，另一部分堆置秦嶺輸水隧洞黃三段4號支洞棄渣26.88萬m3，合計可堆存棄渣173.90萬m3，滿足設計堆渣容量。黃三段4號支洞口離蒲家溝較近，水土保持設計措施完備，是最優(yōu)的棄渣地。若另選棄渣場存在征(租)地問題，占地面積增大，損壞水土保持設施面積增大，造成相應的投資增大，存在設計周期滯后，勘察設計費用增大等不利因素，制約工程進展。

在可研等論證階段由于勘察深度淺，主要考慮運距和費用等經(jīng)濟問題，使得棄渣專門存放地在實施階段多會發(fā)生重大變化。實施階段隨著勘察設計的深入，探明了渣場地層覆蓋及地質情況，另外受征租地條件制約，渣場的位置可能要發(fā)生變化，施工工藝和棄渣利用方式的調(diào)整也會導致棄渣量的變化，位置和渣量的變化導致渣場的防護措施會發(fā)生重大變化。這就要求棄渣專門存放地選址必須根據(jù)生態(tài)文明建設的要求重新選取，將尊重自然、順應自然、保護自然的生態(tài)文明理念運用到棄渣場優(yōu)化配置與設計實踐中，相應的防護設計也盡量應用新材料，在穩(wěn)定前提下能使用植物措施的盡量使用植物措施恢復生態(tài)，保證工程建設對自然的破壞程度降到最低，并與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。

3 新形勢下棄渣場優(yōu)化配置

3.1 設計思路變化

生態(tài)文明建設的指導思想是以科學發(fā)展觀為指導，全面貫徹黨的十八大關于生態(tài)文明建設戰(zhàn)略部署，把生態(tài)文明理念融入水利工程的各方面，堅持保護優(yōu)先和自然恢復為主的方針，實施綜合治理，加強制度建設，提高生態(tài)文明水平。就水利工程影響環(huán)境最大的棄渣而言，應最大程度地協(xié)調(diào)主體工程優(yōu)化施工組織設計，減少專門存放地的棄渣量，盡可能利用棄渣。在專門存放地的棄渣場選址上，要堅持科學發(fā)展，堅持保護為主、防治結合，堅持統(tǒng)籌兼顧、合理安排，堅持因地制宜，充分考慮水土保持生態(tài)建設的要求，積極采用生物技術護坡，防止過度“硬化、白化、渠化”，最大程度地降低工程建設對生態(tài)環(huán)境的不利影響。

新形勢下，水利工程由工程水利到資源水利轉變，更要堅持生態(tài)保護優(yōu)先的方針，促進人與自然和諧相處，加快水利建設工作從傳統(tǒng)轉向現(xiàn)代，以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價轉變?yōu)楸Ｗo自然的生態(tài)水利、可持續(xù)發(fā)展水利。研究水利工程引發(fā)的環(huán)境問題，在工程建設中保護，全面落實生態(tài)保護和治理措施，努力減輕對生態(tài)環(huán)境的影響。在設計過程中，除了貫徹以上原則，在立項階段就應該做好棄渣專門存放地選址的深度選擇，盡量在實施階段做到最小變更，減少勘察工作量和費用，減少審批變更報批，棄渣場必須進行優(yōu)化選擇和設計，運用先進的評價模式和方法，充分考慮影響因素。在措施配置上要遵循生態(tài)優(yōu)先原則，盡可能利用新材料和植物措施，渣場恢復與周邊景觀充分協(xié)調(diào)，與周邊環(huán)境功能一致是恢復的最終目的和渣場防護設計的最高水平。

3.2 設計內(nèi)容要求

棄渣場設計內(nèi)容主要有選址、堆置方式、穩(wěn)定計算、防護措施設計等幾部分。在選址方面，根據(jù)生態(tài)文明建設要求，選擇對環(huán)境影響小的區(qū)域作為專門存放地。嚴禁在對重要基礎設施、人民群眾生命財產(chǎn)安全及行洪安全有重大影響的區(qū)域布設棄渣場。棄渣場的堆置方式宜采取自下而上的方式堆置，堆渣總高度小于10 m的在采取安全擋護措施的情況下可采取自上而下的方式堆置。對于容量、堆渣總高度與臺階高度、平臺寬度、綜合坡度和占地面積等堆置要素應進行充分計算后比較確定，占地面積應綜合堆渣量、地形、堆置要素、攔渣及截排水措施等因素確定。堆渣高度與臺階高度應根據(jù)棄渣物理力學性質、施工機械設備類型、地形、工程地質、氣象及水文等條件確定。堆渣坡比應按渣場穩(wěn)定計算確定。棄渣場與重要基礎設施之間應留有安全防護距離，并滿足相關行業(yè)要求。需要進行優(yōu)化配置專題對比研究，比較得出最優(yōu)化堆置方案，需要進行堆渣體邊坡及其地基的抗滑穩(wěn)定計算，根據(jù)棄渣場級別、地形、地質條件，并結合棄渣堆置形式、堆置高度、棄渣組成、棄渣物理力學參數(shù)等選擇有代表性的斷面進行計算。

在保證穩(wěn)定的前提下進行棄渣場的防護措施設計，主要的防護措施包括攔擋措施、截排水措施和植被恢復措施、復耕等。攔擋措施主要包括擋渣墻、攔渣堤、攔渣壩和圍渣堰等，擋渣墻應布置在原地形斜坡面或坡頂棄渣的渣場坡腳。攔渣堤應布置在河道或溝道兩側較低臺地、階地、灘地棄渣的渣場坡腳。攔渣壩應布置在河道或溝道中渣場下游棄渣末端坡腳。圍渣堰適于地形平緩的寬闊地帶，其布置應盡量減少棄渣占地。截排水措施包括排洪建筑物、截排水溝等，渣場上游洪水集中時，應設置排洪溝、涵洞、暗管、隧洞等排洪建筑物，進出口宜布置八字形導流翼墻，集中排洪流速較大時排洪建筑物出口應布置消能防沖設施。截排水溝設計縱坡應根據(jù)走向、地形、地質及與山洪溝連接條件等因素確定，高差較大時宜設置急流槽或跌水。植被恢復措施應盡量使用當?shù)貥洳莘N，并與周邊景觀相協(xié)調(diào)。對于占地為農(nóng)用地的恢復為原土地利用類型，采用復耕方式撒播一年生豆科草種恢復地力后復耕。

3.3 未來設計方向

水利工程對于生態(tài)文明建設的影響復雜而深遠，在明確生態(tài)文明建設在目前改革發(fā)展中的新內(nèi)涵及地位的基礎上，運用水利、環(huán)境、經(jīng)濟等多學科知識分析水利工程對生態(tài)文明建設的積極與消極影響，促進水利工程在生態(tài)文明建設中發(fā)揮的積極推動作用，將尊重自然、順應自然、保護自然的生態(tài)文明理念運用到棄渣場優(yōu)化配置與設計實踐中。施工應遵循生態(tài)保護原則，與生態(tài)環(huán)境保護相結合，循環(huán)再生綜合利用，共生互補，合理利用主體空間，建成后與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，盡量少占地。以引漢濟渭黃三段棄渣場優(yōu)化設計的經(jīng)驗來看，與其他工程的棄渣場聯(lián)合運用，不僅能少占地，還能使恢復的小塊田面集中連片。設計也要協(xié)調(diào)周邊項目開展情況，盡量使得棄渣能充分利用，廢棄渣土專門存放地也要與周邊專門存放地協(xié)調(diào)，最大程度地減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，并在第一時間對環(huán)境進行修復，減少工程建設的影響。在渣場的防護設計上，要在遵循規(guī)程規(guī)范的基礎上，盡量利用先進技術和經(jīng)驗，積極采用生物技術護坡，貫徹生態(tài)文明理念。

4 結 語

以大型水利工程引漢濟渭工程重大環(huán)境影響因素棄渣場為主線，以秦嶺隧洞工程黃三段為例把生態(tài)文明理念融入渣場設計中，針對性地研究棄渣場的選址、設計思路更新變化、工程實施過程中棄渣場優(yōu)化配置與防護設計等，可對建設項目和生態(tài)文明理念貫穿棄渣場防護設計提供指導。

[1] 田育新，李正南，周剛，等．開發(fā)建設項目借土場、棄渣場的分類、選擇及防治措施布局[J].水土保持研究，2005，12(2)：149-150.

[2] 操昌碧.水利水電工程棄渣場水土保持工程措施研究[J].水電站設計，2001，17(4)：39-41.

[3] 穆軍，李占斌，李鵬，等．干熱河谷水電站棄渣場植被恢復技術研究[J]．應用基礎與工程科學學報，2010，18(2):245-252.

[4] 許寶瑞，班樹春，郭秀峰．棄渣的綜合利用及棄渣場地水土保持方案的研究[J]．水利水電技術，2006，37(4)：80-81.

[5] 吳俊，趙峰，張曉平．南水北調(diào)中線一期工程棄土棄渣場布置研究[J]．人民長江，2009，40(24)：44-45.