黃 舒，周 潔，陽(yáng) 鳳

(中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410014)

1 表土在抽水蓄能電站中的重要性

抽水蓄能電站作為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的特殊電源及最環(huán)保、能量轉(zhuǎn)換效率最高、最具經(jīng)濟(jì)性大規(guī)模開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)能設(shè)施，其開(kāi)發(fā)建設(shè)被列入了水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃的十大重點(diǎn)任務(wù)之一。目前全國(guó)有近20座百萬(wàn)千瓦級(jí)以上大容量的抽水蓄能電站正在建設(shè)，我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)已進(jìn)入全面發(fā)力階段?！笆濉逼陂g，我國(guó)將持續(xù)快速大幅提高抽水蓄能機(jī)組比例，新增投產(chǎn)1697萬(wàn)kW，新開(kāi)工6000萬(wàn)kW，到2020年中國(guó)抽水蓄能電站運(yùn)行容量力爭(zhēng)達(dá)到4000萬(wàn)kW。

土壤的形成是一個(gè)有機(jī)質(zhì)積累的漫長(zhǎng)過(guò)程，經(jīng)過(guò)了上千年的積累，形成了一層肥沃的土壤，其中最表層的土壤叫做表土[1]。據(jù)研究，土質(zhì)好的表土，1hm2包含100t有利于植物生長(zhǎng)的各種物質(zhì)，它們有效地結(jié)合在一起將能提供農(nóng)作物所需95%的氮和25%～50%的磷。表土土層厚度每下降2.8cm，作物產(chǎn)量就會(huì)下降7%。農(nóng)民用“一碗土，一碗糧”形象地評(píng)價(jià)耕作表土。因此，保護(hù)表土意義重大，刻不容緩[2]。在抽水蓄能電站建設(shè)過(guò)程中保護(hù)表土資源尤為重要。

抽水蓄能電站樞紐建設(shè)期相對(duì)較長(zhǎng)，建設(shè)地點(diǎn)多為山區(qū)、深山峽谷，交通不便，施工中修建大壩、圍堰、導(dǎo)流等水工建筑物，建設(shè)施工道路、布設(shè)施工生產(chǎn)生活區(qū)，征占地面積和動(dòng)土石方量均較大，對(duì)地貌和植被破壞嚴(yán)重。抽水蓄能電站建設(shè)末期，對(duì)地表的挖填擾動(dòng)基本結(jié)束，臨時(shí)堆土(石)及設(shè)備材料已清理運(yùn)走，場(chǎng)地開(kāi)始平整，后期可開(kāi)展植物措施。

鑒于抽水蓄能電站交通不便，后期植物措施面積較大等特點(diǎn)，滿(mǎn)足后期植物措施綠化用土需求，應(yīng)本著珍惜和保護(hù)土壤資源，提高土壤資源利用率的原則，對(duì)抽水蓄能電站征占地范圍內(nèi)表土剝離、運(yùn)輸并集中儲(chǔ)存，后期回覆使用。

2 表土剝離程序

表土剝離考慮的要素包括分區(qū)分地類(lèi)、剝離的工藝和時(shí)期、取土厚度(視利用價(jià)值決定)和方量，以及運(yùn)輸方式等，由此設(shè)計(jì)最佳方案[2]。表土剝離工作分為以下幾部分。

(1)根據(jù)已審定的施工總布置圖對(duì)抽水蓄能電站征地紅線(xiàn)范圍內(nèi)表土可剝離區(qū)域選擇。

(2)在已選定的表土剝離區(qū)域，根據(jù)水土流失防治分區(qū)、占地類(lèi)型、海拔高度等劃分調(diào)查單元，進(jìn)行土壤斷面調(diào)查，實(shí)地分析各占地類(lèi)型的可收集表土厚度。

(3)以統(tǒng)籌有關(guān)建設(shè)計(jì)劃為指導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)狀土壤斷面調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果，編制表土剝離利用方案，指導(dǎo)表土剝離、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和回覆等工作。

3 表土剝離區(qū)域選擇及剝離厚度調(diào)查

3.1 表土剝離區(qū)域選擇原則

(1)地形地貌方面，盡量選擇地勢(shì)平緩區(qū)域，以便于機(jī)械、人工作業(yè)，同時(shí)結(jié)合表土厚度，優(yōu)先剝離表土較厚區(qū)域，控制表土剝離占地面積。

(2)占地類(lèi)型方面，表土剝離應(yīng)優(yōu)先考慮耕地，其次為園地，最后考慮平緩林地。

(3)占地性質(zhì)方面，應(yīng)遵循“先永后臨、先高后低”的原則。先永后臨是對(duì)表土剝離區(qū)域的初次選擇，指先剝離項(xiàng)目永久占地內(nèi)的表土，當(dāng)其表土量無(wú)法滿(mǎn)足需求時(shí)，再剝離臨時(shí)用地內(nèi)的表土。因?yàn)橛谰谜嫉貙?duì)表土的破壞是永久性的、不可恢復(fù)的，而臨時(shí)占地對(duì)表土的破壞則是短暫的、大多數(shù)是可以恢復(fù)的，所以永久占地(建筑物、水庫(kù)淹沒(méi)區(qū))內(nèi)的表土剝離應(yīng)優(yōu)先于臨時(shí)占地[3]。

3.2 表土剝離厚度調(diào)查

表土剝離厚度根據(jù)表層熟化土厚度確定，應(yīng)優(yōu)先選擇土層厚度不小于30cm的擾動(dòng)地段。一般對(duì)自然土壤可采集到灰化層，農(nóng)業(yè)土壤可采集到犁底層[4]。抽水蓄能電站中表土剝離區(qū)域應(yīng)優(yōu)先選擇表土厚度大于0.3m的工程永久占地(建筑物、水庫(kù)淹沒(méi)區(qū))內(nèi)的表土。

表土剝離厚度調(diào)查方法有坡面溝槽法和打土鉆法。坡面溝槽法選定坡高為1～2m的土質(zhì)邊坡斷面，沿?cái)嗝骈_(kāi)10cm×10cm(寬×深)槽，以不擾動(dòng)坡面且斷面取值有效直觀(guān)為宜，采用鋼卷尺判讀取值，其優(yōu)點(diǎn)能直觀(guān)地查看土壤斷面，取值記錄；缺點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)可供選擇的坡面數(shù)量較少，選擇范圍較少。土鉆法主要選取地勢(shì)平坦，坡度小于10°的耕、園、林地，將土鉆通過(guò)人力鉆入表土層內(nèi)，通過(guò)土鉆上面的刻度計(jì)量表土厚度，其優(yōu)點(diǎn)為對(duì)地表擾動(dòng)小，尤其是對(duì)具有生產(chǎn)能力的耕、園地?cái)_動(dòng)較?。蝗秉c(diǎn)為土壤斷面不夠直觀(guān)，不便于計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。以下兩種調(diào)查方法見(jiàn)圖1—2。

圖1 土壤斷面(坡面溝槽法)

圖2 土壤斷面(打土鉆法)

4 表土剝離總量確定

4.1 表土剝離原則

表土剝離原則采用“按需剝離原則”，其原則是需要多少表土就剝離多少，表土不夠時(shí)就剝離非表層土補(bǔ)充，既不多剝也不少剝。這種剝離是“先以方向定需求，再以需求找供給”[5]。

4.2 表土剝離地塊選擇

覆土來(lái)源應(yīng)優(yōu)先選擇表土厚度大于0.3m，工程永久占用或淹沒(méi)耕地的表層熟化土[6]。某抽水蓄能電站中表土剝離部位為上水庫(kù)庫(kù)盆，工程管理區(qū)(業(yè)主營(yíng)地)、施工營(yíng)地或場(chǎng)地。根據(jù)海拔高度分別對(duì)以上部位進(jìn)行地塊編號(hào)，上水庫(kù)庫(kù)盆標(biāo)記為①和②地塊，工程管理區(qū)(業(yè)主營(yíng)地)標(biāo)記為③和④地塊，施工營(yíng)地或場(chǎng)地被道路分隔標(biāo)記為⑤、⑥和⑦地塊。

4.3 表土剝離厚度確定

根據(jù)土壤剖面結(jié)構(gòu)和土壤熟化程度，表土剝離厚度一般為0.3～0.8m[7]，某抽水蓄能電站中表土剝離厚度，根據(jù)所在行政區(qū)域的土壤志和項(xiàng)目地質(zhì)評(píng)估資料，采用坡面溝槽法和打土鉆法，對(duì)土壤斷面人工判讀取值?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中①和②地塊共取5個(gè)土壤剖面，③和④地塊共取10個(gè)土壤剖面，⑤～⑦地塊共取8個(gè)土壤剖面。根據(jù)后期植物措施、復(fù)耕(園)所需回填量來(lái)確定剝離厚度，由于各區(qū)域內(nèi)表土厚度存在差異，對(duì)土層深厚、肥沃的地方可適當(dāng)深剝，對(duì)土層較薄、肥力不高的地方可適當(dāng)淺剝，在總量控制(用多少剝多少)的前提下應(yīng)盡量將剝離區(qū)域內(nèi)最肥沃的部分土壤剝離出來(lái)[8]。綜合確定表土剝離厚度，耕地和園地表土剝離厚度為0.5～0.8m，平緩林地表土剝離厚度為0.4m。各部位表土剝離厚度見(jiàn)表1。

4.4 表土剝離面積確定

表土剝離面積根據(jù)已審定的施工總布置圖上的征地紅線(xiàn)范圍計(jì)算，應(yīng)嚴(yán)格控制在征地紅線(xiàn)范圍內(nèi)，并根據(jù)可行性研究階段移民專(zhuān)業(yè)實(shí)物指標(biāo)調(diào)查表，進(jìn)一步復(fù)核占地類(lèi)型與占地面積。

4.5 表土剝離總量確定

表土剝離總量為表土剝離厚度與剝離面積的乘積，在考慮損耗的基礎(chǔ)上滿(mǎn)足后期植物措施用土需求。某抽水蓄能電站表土剝離量計(jì)算見(jiàn)表2。

表土剝離面積為40.87hm2，剝離總量為21.49萬(wàn)m3。

表1表土剝離厚度一覽表 單位：m

表2 表土剝離總量計(jì)算表

5 表土剝離時(shí)間

為貫徹執(zhí)行“三同時(shí)”制度的原則，表土剝離措施必須與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用。表土剝離工程量應(yīng)在招標(biāo)設(shè)計(jì)階段，結(jié)合主體工程分標(biāo)方案一并提出。某抽水蓄能電站土建工程分標(biāo)方案為籌建期土建工程標(biāo)和主體土建工程標(biāo)。其中籌建期土建工程標(biāo)所包含組號(hào)有場(chǎng)內(nèi)道路、交通洞、業(yè)主營(yíng)地、綜合倉(cāng)庫(kù)和加工廠(chǎng)、金結(jié)拼裝場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、棄渣場(chǎng)；主體土建工程標(biāo)有上、下水庫(kù)庫(kù)盆、發(fā)電廠(chǎng)房、開(kāi)關(guān)站等。籌建期土建工程標(biāo)中，表土剝離工程量應(yīng)結(jié)合業(yè)主營(yíng)地、綜合倉(cāng)庫(kù)和加工廠(chǎng)、金結(jié)拼裝場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)等部位的場(chǎng)地平整土方開(kāi)挖工程量中提出表土剝離數(shù)量；主體土建工程標(biāo)中，表土剝離工程量應(yīng)結(jié)合上水庫(kù)庫(kù)盆覆蓋層清理中提出表土剝離數(shù)量。

根據(jù)招標(biāo)階段工程量清單，擬定表土剝離數(shù)量，并計(jì)入招標(biāo)設(shè)計(jì)階段概算。表土剝離時(shí)間結(jié)合各地塊動(dòng)工時(shí)間擬定，業(yè)主營(yíng)地和各施工場(chǎng)地(綜合倉(cāng)庫(kù)和加工廠(chǎng)、金結(jié)拼裝場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)區(qū))均安排在籌建期進(jìn)行，以上地塊表土剝離時(shí)段為籌建期第一年。上水庫(kù)淹沒(méi)及影響區(qū)安排在主體工程施工期，其表土剝離為主體工程施工期的第一年。

6 表土剝離施工組織設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)表土剝離區(qū)域應(yīng)均有道路到達(dá)，且道路標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足表土運(yùn)輸需求，無(wú)需新建道路。

根據(jù)已劃分的表土剝離地塊，分開(kāi)進(jìn)行剝離和堆存。土層較厚的平原、丘陵區(qū)以機(jī)械剝離為主，人工剝離為輔，土層較薄的山地區(qū)以及高寒草原草甸區(qū)可采用人工剝離的方法，剝離過(guò)程中應(yīng)盡量減少對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的破壞[9]。針對(duì)③和④地塊地面起伏較大的，采用人工施工，③和④地塊中地面起伏較小的區(qū)域和其他地塊(①、②、⑤～⑦地塊)剝離區(qū)地面較平整，剝離表土厚度較厚，采用機(jī)械施工。機(jī)械施工選用小噸位的推土機(jī)，挖掘機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等，推薦使用反鏟挖土機(jī)配合自卸翻斗車(chē)進(jìn)行剝離，運(yùn)輸[10]。

放線(xiàn)：對(duì)表土剝離區(qū)不同地塊劃線(xiàn)，編號(hào)，標(biāo)明表土剝離范圍。

清障：表土剝離前，清除土層中較大的樹(shù)根、石塊、建筑垃圾等異物。

剝離：分地塊進(jìn)行表土剝離，并詳細(xì)記錄不同剝離地塊的剝離量。

臨時(shí)堆放：針對(duì)不能“即剝即用”的表土，應(yīng)選擇排水條件良好的地點(diǎn)臨時(shí)堆存，并對(duì)表土臨時(shí)堆存點(diǎn)采取臨時(shí)措施防護(hù)。

表土應(yīng)分層剝離、交錯(cuò)回填，保證土層順序基本不變，防止表土剝離產(chǎn)生上下土層混合導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)變化[11]。

7 結(jié)語(yǔ)

表土作為難以再生的資源，在抽水蓄能電站后期植物措施實(shí)施中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，是水土保持植物措施設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。表土收集數(shù)量和進(jìn)度直接影響植物措施實(shí)施進(jìn)度和效果，直接影響生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持設(shè)施驗(yàn)收，應(yīng)注重對(duì)表土的收集和保護(hù)。本文以北方土石山區(qū)某抽水蓄能電站表土剝離設(shè)計(jì)為例，在“按需剝離”原則下進(jìn)行表土剝離，重點(diǎn)探討了表土剝離區(qū)域、表土剝離地塊和表土剝離厚度如何確定等問(wèn)題，以期能為待建的抽水蓄能電站表土剝離工作，提供一定參考。