李康華

(連州市水務(wù)工程建設(shè)管理中心， 廣東 連州 513400)

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目位于清遠(yuǎn)市境內(nèi)，設(shè)計(jì)灌溉面積為1000 hm2，屬于中型灌區(qū)。由于灌區(qū)渠道及渠系建筑物年久失修、破損老化問題嚴(yán)重，設(shè)施不配套，水利用率偏低，從而造成灌溉效率低下，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，擬對(duì)灌區(qū)設(shè)施進(jìn)行改造。

加固改造干渠1條，總長(zhǎng)18.34 km；加固改造支渠10條，總長(zhǎng)共2.93 km。改造渡槽共25座，總長(zhǎng)794.10 m(其中重建渡槽12座，總長(zhǎng)69.00 m；修補(bǔ)和修復(fù)13座，總長(zhǎng)725.10 m)；暗涵共19座，總長(zhǎng)318.70 m(其中重建11座，總長(zhǎng)249.00 m，修補(bǔ)和修復(fù)8座，總長(zhǎng)69.70 m)；新建水閘22座，其中干渠節(jié)制閘9座，干渠進(jìn)水閘1座，支渠渠首進(jìn)水閘共9座，干渠翻倒閘3座；干渠新建溢流堰共5座。對(duì)干渠上的簡(jiǎn)易人行機(jī)耕橋及支渠簡(jiǎn)易放水口全部拆除重建。

根據(jù)有關(guān)規(guī)范，本工程水工永久性建筑物級(jí)別為5級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)取10 a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)取20 a一遇。

2 水土流失預(yù)測(cè)分析

2.1 土壤侵蝕模數(shù)

(1)原地貌土壤侵蝕模數(shù)。工程所在區(qū)域以低山丘陵為主，植被類型以天然次生林為主，破壞較少，植被覆蓋良好。通過水土流失調(diào)查，結(jié)合《廣東省土壤侵蝕現(xiàn)狀圖(1∶100 000)》，工程區(qū)現(xiàn)狀水土流失輕微[1-3]，為預(yù)測(cè)整個(gè)施工過程中新增的水土流失量，水土流失背景值取工程建設(shè)前的原狀值，即500 t/(km2·a)。

(2)施工期土壤侵蝕模數(shù)。本工程水土流失預(yù)測(cè)方法采用類比法。根據(jù)對(duì)已建或在建的類似工程與本工程之間的施工工藝、氣候條件、地形地貌、土壤植被，以及水土保持狀況等進(jìn)行比較分析，本次類比經(jīng)篩選采用“清連高速公路”作為類比工程。兩項(xiàng)工程地理氣候特征相似，工程建設(shè)特性基本相似。對(duì)照詳見表1。

表1 類比工程與本工程基本情況對(duì)照

本工程各預(yù)測(cè)單元施工期土壤侵蝕模數(shù)類比結(jié)果詳見表2。

表2 各預(yù)測(cè)單元建設(shè)期土壤侵蝕模數(shù)

(3)自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)。通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)已建的同類型工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和走訪咨詢，并結(jié)合本工程實(shí)際，確定自然恢復(fù)期的侵蝕模數(shù)為800 t/(km2·a)。

2.2 預(yù)測(cè)單元與時(shí)段

(1)預(yù)測(cè)單元。本工程水土流失預(yù)測(cè)范圍包括工程建設(shè)開挖擾動(dòng)的全部永久占地和臨時(shí)占地。按照生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持防治相關(guān)規(guī)定，將工程劃分為主體工程區(qū)、臨時(shí)施工道路區(qū)、施工營(yíng)造區(qū)、臨時(shí)堆土區(qū)4個(gè)水土流失防治一級(jí)分區(qū)，其中主體工程防治區(qū)劃分為渠道、配套工程、邊坡治理區(qū)3個(gè)二級(jí)水土流失防治分區(qū)。施工期預(yù)測(cè)各分區(qū)實(shí)際擾動(dòng)面積為12.57 hm2；自然恢復(fù)期預(yù)測(cè)各分區(qū)綠化面積為3.57 hm2。各防治分區(qū)面積見表3。

表3 各分區(qū)不同時(shí)段的水土流失預(yù)測(cè)面積 hm2

(2)預(yù)測(cè)時(shí)段。水土流失預(yù)測(cè)時(shí)段分為施工期和自然恢復(fù)期，結(jié)合主體工程施工進(jìn)度安排，各類型區(qū)水土流失預(yù)測(cè)時(shí)段見表4。

表4 水土流失預(yù)測(cè)分區(qū)及預(yù)測(cè)時(shí)段 a

2.3 預(yù)測(cè)結(jié)果

通過對(duì)在建項(xiàng)目實(shí)地調(diào)查或觀測(cè)，經(jīng)必要修正后，在得出預(yù)測(cè)單元和時(shí)段的土壤侵蝕模數(shù)的基礎(chǔ)上，采用式[4](1)～式(3)計(jì)算土壤流失量：

(1)

式中：W為擾動(dòng)地表土壤流失量，t；i為預(yù)測(cè)單元，取1，2，3……n；k為預(yù)測(cè)時(shí)段，1，2，3指施工準(zhǔn)備期、施工期和試運(yùn)行期；Fi為第i個(gè)預(yù)測(cè)單元的面積，km2；Mik為擾動(dòng)后不同預(yù)測(cè)單元不同時(shí)段的土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；Tik為預(yù)測(cè)時(shí)段(擾動(dòng)時(shí)段)，a。

(2)

(3)

式中：ΔW為擾動(dòng)地表新增水土流失量，t；Mi0為擾動(dòng)前不同預(yù)測(cè)單元土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；ΔMik為不同單元各時(shí)段新增土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)；其余參數(shù)意義同前。

據(jù)以上確定的預(yù)測(cè)范圍、預(yù)測(cè)時(shí)段及計(jì)算方法，對(duì)工程項(xiàng)目各防治分區(qū)進(jìn)行水土流失量預(yù)測(cè)(見表5)。結(jié)果表明，工程建設(shè)引起的水土流失總量為1892 t，其中原地貌水土流失量161 t，占比8.5%，新增水土流失量1731 t，占比91.4%。

表5 建設(shè)期各分區(qū)水土流失量預(yù)測(cè) t

地表擾動(dòng)后主要水土流失發(fā)生在施工期，占比近97%，因此施工期是水土流失防治重點(diǎn)時(shí)段。施工可能造成的水土流失面積為12.576 hm2，如不采取有效的水土保持措施可能導(dǎo)致的新增水土流失量為1731 t，將對(duì)工程建設(shè)區(qū)的水土資源和生態(tài)環(huán)境帶來不利影響。

3 水土保持措施設(shè)計(jì)

3.1 總體布局

(1)主體工程區(qū)。本方案屬線性施工，渠道部分土方就近堆放，因每延米堆放土方量較少，故對(duì)渠道部分不設(shè)排水溝，但需設(shè)臨時(shí)苫蓋，防止雨水沖刷。主體工程區(qū)補(bǔ)充施工期間的臨時(shí)攔擋防護(hù)措施，施工結(jié)束后對(duì)填筑后的邊坡補(bǔ)充撒播草籽等措施[5-8]。

(2)臨時(shí)施工道路區(qū)。在臨時(shí)施工道路一側(cè)布設(shè)排水溝和沉沙池，施工結(jié)束后對(duì)該部分占地采取土地整治、撒播草籽等措施。

(3)施工營(yíng)造區(qū)。施工倉(cāng)庫(kù)及工棚安置在裸土地上，位置不易受雨水造成的徑流沖刷，且采用集裝箱式工棚布置，水土保持措施僅考慮在施工結(jié)束及時(shí)拆除臨時(shí)房屋建筑后，進(jìn)行土地整治，恢復(fù)植被或復(fù)耕。

(4)臨時(shí)堆土區(qū)。臨時(shí)堆土區(qū)主要堆放表層耕植土以及開挖的一般土方，表土用于工程后期植被恢復(fù)綠化覆土。表土堆放前應(yīng)在坡腳位置布設(shè)編織土袋擋墻攔擋措施，并在易滯水區(qū)域設(shè)置臨時(shí)排水溝以疏導(dǎo)項(xiàng)目區(qū)排水，施工結(jié)束后撒播草籽進(jìn)行植被恢復(fù)。

3.2 主體工程區(qū)防治措施設(shè)計(jì)

(1)渠道。本項(xiàng)目干渠18.34 km，支渠2.93 km，防治措施包括工程措施、植物措施和臨時(shí)措施。

工程措施：主體工程已考慮施工前的表土剝離措施及邊坡治理，其中：表土剝離厚度24 cm，面積2.4 hm2，剝離土方量5760 m3。

植物措施：主體工程區(qū)可綠化區(qū)域主要是渠道兩側(cè)土方回填后存在邊坡的區(qū)域，該區(qū)植被恢復(fù)措施，以撒播草籽為主。經(jīng)估算，本項(xiàng)目區(qū)撒播草籽(狗牙根和百喜草1∶1混播，密度 10 g/m2)面積為0.72 hm2。

臨時(shí)措施：本項(xiàng)目土方開挖時(shí)按沿線堆土，其中支渠2.93 km及干渠的4.80 km位于農(nóng)田附近，其余13.54 km干渠遠(yuǎn)離農(nóng)田。本次設(shè)計(jì)對(duì)農(nóng)田附近的渠道開挖土方采用編織袋進(jìn)行臨時(shí)攔擋，防止開挖后的松散土壤被雨水沖刷，沖入水土流失敏感點(diǎn)對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成破壞。編織袋內(nèi)土料優(yōu)先選擇表土填裝，表土不足時(shí)再裝一般土方。

對(duì)于渠線邊的臨時(shí)堆土采取彩條布苫蓋，防止降雨對(duì)臨時(shí)堆土的沖刷，減少水土流失。

(2)邊坡治理區(qū)。本工程對(duì)7處邊坡及3處塌方點(diǎn)進(jìn)行治理。

工程措施:主體工程中對(duì)幾處邊坡削坡后再采用C20噴射混凝土護(hù)面治理。在主體工程中已考慮施工前的表土剝離措施，且占用旱地部分已考慮挖除填筑土石方.

植物措施：邊坡治理區(qū)共占地1.16 hm2，占地類型均為其他林地，工程結(jié)束后對(duì)全部占地進(jìn)行全面整地，并進(jìn)行植被恢復(fù)措施，以撒播草籽為主。經(jīng)估算，本項(xiàng)目區(qū)撒播草籽面積為1.16 hm2，全面整地1.16 hm2。

臨時(shí)措施：對(duì)臨時(shí)道路單側(cè)布置排水溝，項(xiàng)目段內(nèi)匯集水流經(jīng)土質(zhì)排水溝外排前，進(jìn)行沉沙處理，在排水溝末端處修建沉沙池，沉沙池淤滿前要及時(shí)進(jìn)行清淤。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目段共需布設(shè)臨時(shí)排水溝432 m，沉沙池10座。

3.3 施工道路區(qū)防治措施設(shè)計(jì)

本工程設(shè)臨時(shí)道路15.20 km，其中渠底路10.80 km，修整渠頂?shù)缆?.66 km。防治措施包括植物措施和臨時(shí)措施。

植物措施：臨時(shí)施工道路共占地2.476 hm2，其中其他林地0.79hm2，旱地0.60 hm2，其他草地0.60 hm2。工程結(jié)束后對(duì)全部占地進(jìn)行全面整地，并對(duì)除旱地外的部分進(jìn)行植被恢復(fù)措施，以撒播草籽為主。經(jīng)估算，本項(xiàng)目區(qū)撒播草籽面積為1.39 hm2，全面整地2.476 hm2。

臨時(shí)措施：對(duì)臨時(shí)道路單側(cè)布置排水溝；經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目段共需布設(shè)臨時(shí)排水溝15 200 m，沉沙池50座。

3.4 施工營(yíng)造區(qū)防治措施設(shè)計(jì)

本工程設(shè)2個(gè)施工營(yíng)造區(qū)，共設(shè)置施工倉(cāng)庫(kù)600 m2，施工工棚400 m2。防治措施包括植物措施和臨時(shí)措施。

植物措施：新增該區(qū)植被恢復(fù)措施，以撒播草籽為主。經(jīng)估算，本項(xiàng)目區(qū)撒播草籽(狗牙根和百喜草1∶1混播，密度10 g/m2)面積為0.10 hm2，全面整地0.10 hm2。

臨時(shí)措施：在施工營(yíng)造區(qū)周邊布設(shè)排水溝；經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目段共需布設(shè)臨時(shí)排水溝160 m，沉沙池2座。

3.5 臨時(shí)堆土區(qū)防治措施設(shè)計(jì)

本工程設(shè)2個(gè)臨時(shí)堆土區(qū)，分別為1000 m2。防治措施包括植物措施和臨時(shí)措施。

植物措施：主體工程未考慮施工結(jié)束后恢復(fù)措施，故新增該區(qū)植被恢復(fù)措施，以撒播草籽為主。經(jīng)估算，本項(xiàng)目區(qū)撒播草籽(狗牙根和百喜草1∶1混播，密度10 g/m2)面積為0.20 hm2，全面整地0.20 hm2。

臨時(shí)措施：在臨時(shí)堆土區(qū)周邊布設(shè)排水溝，并外延10 m至周邊小河道；經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目段共需布設(shè)臨時(shí)排水溝300 m，沉沙池2座。

臨時(shí)堆土區(qū)外圍設(shè)臨時(shí)攔擋，防止土方倒塌侵占農(nóng)田；經(jīng)計(jì)算，需修建臨時(shí)攔擋約280 m。

本項(xiàng)目段對(duì)臨時(shí)堆土采取彩條布苫蓋，防止降雨對(duì)臨時(shí)堆土的沖刷，減少水土流失。該區(qū)預(yù)估需彩條布0.10 hm2。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于灌區(qū)節(jié)水改造工程而言，不論在施工期還是恢復(fù)期，都較易產(chǎn)生水土流失，且水土流失范圍廣，在工程施工建設(shè)中，必須要考慮水土流失的防治問題，采取有效的防治對(duì)策?；洷鄙絽^(qū)某灌區(qū)節(jié)水改造工程建設(shè)及運(yùn)行，實(shí)施主體工程區(qū)、臨時(shí)施工道路區(qū)、施工營(yíng)造區(qū)和臨時(shí)堆土區(qū)的水土流失防治措施，取得了較好的效果。對(duì)于水利樞紐灌區(qū)的水土保持設(shè)計(jì)，由于通常兼顧生態(tài)景區(qū)的功能，往往需要考慮景觀規(guī)劃，本文在研究灌區(qū)的景觀設(shè)計(jì)方面有所欠缺。這也是灌區(qū)水土保持設(shè)計(jì)今后需要考慮的重點(diǎn)方向。