丁業(yè)滔

(廣東粵源水利水電工程咨詢有限公司，廣東 廣州 510000)

白盆珠水庫是廣東省惠州市管轄下的水利樞紐工程，始建于1959年10月，1984年9月29日主壩建成下閘蓄水，功能以防洪、供水為主，兼顧灌溉、發(fā)電。工程按500年一遇洪水標準設計，5000年一遇洪水校核，總庫容12.2億m3，屬大(I)型水庫。主壩建于白盆珠峽谷處，采用混凝土空心支墩重力壩結構，壩頂高程88.2m，壩頂寬6.0m，最大壩高66.2m，壩頂長240m。副壩兩座，一座建于橫崗萬福庵坳口，一座建于條形山，為均質土壩，整個庫區(qū)有石澗、黃瑤、三坑、橫坑、馬山、寶口、高潭等近10條支流流入水庫。庫區(qū)水土流失綜合整治工程計劃分兩期實施，第一期已在2009～2011年實施。為進一步鞏固國家級水利生態(tài)風景區(qū)的良好生態(tài)環(huán)境，根據水庫庫區(qū)水土流失綜合整治整體規(guī)劃[1- 4]，本項目通過進一步對庫周崩崗侵蝕區(qū)、面蝕溝蝕區(qū)進行綜合治理，采取溝頭防護、土(石)谷坊、水平溝工程、植林種草、封山育林，治理項目區(qū)4326hm2水土流失面積，形成良好的生態(tài)環(huán)境和有力的水資源保護屏障。

項目區(qū)地勢東北高西南低，區(qū)域內地表破碎、溝壑縱橫。坡面陡峭、坡向多變，坡度多在10°～30°之間。項目區(qū)屬于亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，多年平均氣溫20.6℃，多年平均年降雨量1898.2mm。降水年內分布不均勻，一年中80%以上的降水量集中在4～9月，但雨熱同期，有利于植物生長。西枝江為山溪性河流，多年平均徑流量為10.7億m3。由于項目區(qū)溝道的比降較陡，每逢暴雨發(fā)生時，項目區(qū)內的地表受到暴雨和洪水的嚴重侵蝕[4- 7]，大量泥沙被水流挾帶進入山溝，通過各條山溝匯入白盆珠水庫。項目區(qū)土壤分布有赤紅壤、紅壤、黃壤，地帶性植被屬于亞熱帶季雨林，庫區(qū)周圍林木植被主要以人工林、灌叢為主，林草覆蓋率達86%。

1 項目區(qū)水土流失現狀及成因

1.1 水土流失現狀

通過分析《廣東省第四次水土流失遙感普查成果報告》和實地踏勘，庫區(qū)已治理水土流失面積累計達3484hm2，項目區(qū)水土流失面積由1984年的7810hm2減少為目前的4326hm2。水土流失面積占項目區(qū)總面積的5.05%，主要以面狀侵蝕、溝狀侵蝕為主[8- 10]，同時有多處崩崗侵蝕。其中，強度侵蝕面積14.15hm2，占總土地面積的0.02%；中度侵蝕面積2813.37hm2，占總土地面積的3.29%；輕度侵蝕面積1498.09hm2，占總土地面積的1.75%。土壤平均侵蝕模數為2012t/(km2·a)，每年流失土壤約8.70萬t。水土流失區(qū)特別是強度侵蝕區(qū)主要集中在水庫周邊，流失泥沙很快進入水庫，對水庫造成直接危害。一方面影響水庫水質，暴雨致使周邊水面變黃，更重要的是泥沙淤積嚴重侵害水庫庫容。同時區(qū)內水土流失也影響了當地群眾的生產生活。

1.2 水土流失成因

1.2.1 自然因素

(1)降雨：項目區(qū)年平均降雨量為1898.2mm，雨量充沛，但年內分配不均勻，汛期(4～9月)降雨量占全年的80%以上，且降雨強度大。降雨對地面的沖刷是產生水土流失的主要原因。

(2)地形地貌：以山地、丘陵為主，并有河谷平原，區(qū)內溝壑縱橫，地表坡碎、坡向多變、相對高差可達1100m，坡度多在10°～30°之間。由于地面坡度較大，降雨易形成地表徑流，造成水力侵蝕。

(3)地表組成物質：主要巖石有花崗巖、砂頁巖和砂礫巖，花崗巖所形成的風化層主要特征是含沙量大、土壤結構性差，當地表植被遭到破壞，表層土有機質及氮磷鉀養(yǎng)分隨之流失，造成土壤退化，甚至出現崩崗侵蝕，水土流失劇烈。砂頁巖和砂礫巖發(fā)育成的紅巖土系表層持水能力差，恢復植被困難。

1.2.2 人為因素

(1)白盆珠水庫建設的因素：白盆珠水庫于1959年12月動工興建，1960年8月因國民經濟調整而停建，1977年復建。水庫停、復建設時間長達25年，移民多，樹木亂砍濫伐相當嚴重，建設期間沒有采取有效的保護措施，致使庫區(qū)植被遭受大面積破壞。

(2)經濟發(fā)展水平相對較低的因素：雖然近年來項目區(qū)的經濟發(fā)展取得了一定成果，但仍然低于惠東縣平均水平，屬于落后的山區(qū)。當地政府和農民經濟收入的過低，導致他們只能對當地林草資源進行索取，而沒有能力對當地林草進行保護和建設，從而加劇了當地的水土流失。

2 整治措施典型設計

2.1 崩崗治理工程

通過“上攔、下堵、中間保或削”的措施，立體控制崩崗的水土流失。

(1)對于崩口上游匯水區(qū)，應根據不同的地形和坡度采取截排水措施，阻止坡面徑流進入崩口。

(2)對于崩口內的崩壁，應首先削坡修階，穩(wěn)定邊坡，在種樹種草，鞏固崩壁。

(3)對于崩崗的底部治理，應從上到下布設土谷坊群，攔截洪水泥沙，并在崩崗口修建符合設計防洪標準的攔沙壩。

防御暴雨設計標準：

(1)截水溝按5年一遇24h暴雨設計。

(2)土谷坊按10年一遇24h暴雨設計。

(3)攔沙壩按10年一遇24h暴雨設計。

2.1.1 截水溝設計

(1)沿崩口頂部外沿5m左右布設截水溝式溝頭防護工程，從崩口頂部正中向兩側延伸，截水溝以能防止坡面徑流進入崩口為準。

(2)截水溝應布設在崩口頂部正中，截水溝應沿等高線布設，在兩側則應按一定坡降布設，并在溝口設消力池。

(3)截水溝斷面應采用半挖半填的溝埂式梯形斷面，斷面大小應根據設計防洪標準計算確定。

2.1.2 崩壁臺階設計

(1)崩壁臺階寬0.5～1.0m，高0.8～1.0m，臺面向內呈5°～10°反坡。外坡：實土為1∶0.5，松土為1∶0.7～1∶1.0。

(2)崩壁坡度上部宜陡，下部可緩，土質上部應結實，下部疏松。臺階從上到下應該逐步加大寬度，縮小高度，同時放緩外坡。

(3)在每一坡面各級臺階的兩端，從上到下宜修筑排水溝，塊石襯砌或種草皮防沖。

2.1.3 土石谷坊(攔沙壩)設計

根據建筑材料，分為石谷坊和土谷坊。由于項目區(qū)交通不便，本項目主要按土谷坊進行設計，局部有較高穩(wěn)定要求的考慮石谷坊。根據溝道自然條件情況，選擇谷坊類型因地制宜，抗滑抗傾，能蓄能泄。谷坊規(guī)格和數量根據實際情況和那功能要求確定。谷坊壩址要求“口小肚大”，溝底、岸坡地形、地質條件良好，谷坊群由高到低、從上往下逐級進行。谷坊斷面一般為梯形，采用定型設計，土谷坊、干砌石谷坊和漿砌石谷坊參數見表1，設計斷面如圖1(a～c)所示。谷坊的溢洪道采用漿砌石砌筑，其規(guī)模根據計算確定，斷面為矩形，也采用定型設計，設計參數見表2，設計斷面如圖1(d)所示。

表1 谷坊壩高參照表

圖1 谷坊典型設計圖

自然坡度/(°)截水溝土埂底寬/cm溝深/cm內坡坡比外坡坡比開挖/m3頂寬/cm外坡坡長/m填筑/m3說明5～1550601∶11∶10.79401.910.76中心線挖深34cm15～2550601∶11∶10.57501.170.52中心線挖深49cm25～3550601∶11∶10.31400.590.27中心線挖深54cm

表2 溢洪口斷面尺寸計算表

2.1.4 水平溝設計

在坡面中上部的坡面區(qū)依地勢分段布置水平溝，坡面較長時布設兩級或三級，較短時布設一級，利用水平溝排導山坡雨水。坡面水平溝類型采用少蓄多排型，坡面來水量計算同溝頭防護。根據項目區(qū)土地坡度組成，對主要集中的坡度5°～15°、15°～25°、25°～35°進行斷面設計及工程量對比。在保持挖填基本平衡的前提下，確定截水溝中心線的開挖深度。水平溝的斷面設計參數見表3，設計斷面圖如圖2所示。

圖2 水平溝設計斷面

2.1.5 林草措施

2.1.5.1 喬木林

水土保持喬木林包括大葉相思、樟樹、荷木、蔭香和楓香，項目區(qū)陽光充足，水源涵養(yǎng)高，土壤相對肥沃，栽種以大葉相思、樟樹和荷木為主，蔭香和楓香作為點綴種植。其中荷木、蔭香和楓香適宜在陰坡種植。造林立地條件類型為花崗巖赤紅壤，土層較厚，但肥力一般。為提高荒山造林的成活率，采取塊狀整地的辦法，有利于涵養(yǎng)水源。根據不用地塊現狀土壤侵蝕模數、原有植被覆蓋情況的不同而進行水土保持喬木林補植，結合現場調查，中度侵蝕區(qū)域補植密度為1200株/hm2，有崩崗侵蝕區(qū)域補植密度為1800株/hm2。造林株距、行距規(guī)格為2m×2m。

造林技術要求：(1)整地：在春季進行塊狀整地，規(guī)格為0.4m×0.4m、深0.4m，回填表土0.2m?？?、埂間留出0.2m旱臺。整地時要求品字形排列，表土、心土分置，拍光土埂。(2)栽植：春季人工植苗造林，栽植時苗木蘸泥漿，直立于穴中，保持根系舒展，并分層覆土踏實，埋土到地面以上2～3cm，栽后澆水。(3)撫育管理：共3年5次，前2年每年2次，第3年后每年1次。每年對穴內要松土、除草，并進行必要的補植和澆水。

2.1.5.2 人工種草

項目區(qū)的人工種草主要是林下草及護坡草。根據項目區(qū)多年水土保持經驗，目前適應項目區(qū)條件的主要草種有糖蜜草、百喜草、狗牙根等，對于溝頭防護、水平溝等開挖坡面撒播糖蜜草；對于崩崗內淤積地或削坡開級平臺則選用糖蜜草；對于水土流失的坡面林下采用條播百喜草和狗牙根混種。

2.2 庫區(qū)道路及清淤

項目區(qū)嚴重水土流失區(qū)溝壑縱橫，交通不便，為了項目順利實施、創(chuàng)建水文水質檢測通道和配合水利風景區(qū)的建設，以及便于庫區(qū)監(jiān)督管理和應急搶險，擬建設庫區(qū)道路13.6km。擬建庫區(qū)道路位于庫區(qū)主壩左岸，始于水庫管理局附近，設計道路路面寬度4m，鋪沙石10cm，路基邊坡比根據不同地質和高度選用不同坡率。部分高挖填邊坡進行綜合防護，高挖方側上邊坡修筑截水溝，道路內側開挖排水溝。

白盆珠水庫水土流失導致大量泥沙下泄，造成白盆珠水庫庫區(qū)淤積，根據《西枝江(鷹爪橋下游3km～西來庵口河段)河道地形測量、斷面測量成果報告》，西來古剎山腳至鷹爪橋下約9km河段共有約200萬m3淤積，主要以含泥中細砂、中粗砂。為保持庫區(qū)庫容的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展，建議針對西來古剎山腳至鷹爪橋下約9km河段進行清淤。庫區(qū)清淤施工安排在枯水期，采用抓斗式挖泥船施工。

3 結論

在查明了白盆珠水庫庫區(qū)水土流失狀況的基礎上，通過采取截水溝、崩壁臺階、土石谷坊、水平溝、林草措施以及庫區(qū)道路和清淤等水土流失綜合整治措施，將有效攔截泥沙，增加流域的林草覆蓋率，有效地改善庫區(qū)生態(tài)環(huán)境，對保護整個東江流域供水資源，促進東江中上游地區(qū)水土保持生態(tài)建設，保障中下游地區(qū)社會經濟繁榮和穩(wěn)定具有重大意義。

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