從水土保持角度優(yōu)化水電站棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)初探

1、第46卷第9期2010年9月甘肅水利水電技術(shù)GansuWaterConservancyandHydropowerTechnologyVo146No9Sep，2010生態(tài)工程從水土保持角度優(yōu)化水電站棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)初探金毅(甘肅省水土保持科學(xué)研究所，甘肅蘭州730020)摘要：水電站工程建設(shè)過(guò)程中棄渣量大，堆渣場(chǎng)多，棄渣場(chǎng)是產(chǎn)生水土流失的重點(diǎn)部位。多數(shù)水電站項(xiàng)目主體工程設(shè)計(jì)棄渣場(chǎng)時(shí)，往往從主體工程布局和工程施工需要考慮棄渣場(chǎng)的位置和數(shù)量。對(duì)于因

2、棄渣場(chǎng)的布設(shè)不合理而造成的水土流失考慮較少。本文以白龍江橙子溝水電站為例，就如何從水土保持的角度優(yōu)化和控制棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)，全過(guò)程預(yù)防和治理工程棄渣造成的水土流失進(jìn)行初步探討。關(guān)鍵詞：水土保持；優(yōu)化設(shè)計(jì)；水電站；棄渣場(chǎng)中圖分類(lèi)號(hào)：$157文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：2095～0144(2010)09—0064—021工程及工程區(qū)概況白龍江橙子溝水電站位于甘肅省隴南市武都區(qū)外納鄉(xiāng)j文縣臨江鄉(xiāng)之間，屬嘉陵江水系，水力資源豐富，地形陡峻、比降大，水量充

3、沛。區(qū)內(nèi)地貌為典型的高I上l峽谷，氣候?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)氣候，多年平均降水量4719mm，土壤類(lèi)型主要有水稻土、潮土和山地褐土，植被類(lèi)型為暖溫帶落葉闊葉林帶，植被覆蓋度在30％左右。白龍江橙子溝水電站為徑流引水式，為白龍江規(guī)劃的第15級(jí)電站，裝機(jī)容量115MW，裝機(jī)臺(tái)數(shù)3臺(tái)；工程由首部樞紐、引水發(fā)電系統(tǒng)和電站廠區(qū)三大部分組成，大壩壩型為攔河閘壩，最大壩高19in；水庫(kù)正常蓄水位89150m，總庫(kù)容280萬(wàn)m3；開(kāi)發(fā)河段長(zhǎng)25km，引水隧洞長(zhǎng)

4、度1720km，利用落差666m；平均年發(fā)電量46838萬(wàn)kWh。項(xiàng)目區(qū)水土流失防治責(zé)任范圍15490hm，其中擾動(dòng)地表面積5836hm。工程總開(kāi)挖方量2704萬(wàn)m。，可能造成水土流失16l萬(wàn)t。2項(xiàng)目區(qū)水土流失特點(diǎn)項(xiàng)目區(qū)地處長(zhǎng)江流域嘉陵江水系白龍江上中游，屬西南土石山區(qū)，地貌類(lèi)型為高山狹谷地貌。根據(jù)甘肅省水土保持區(qū)劃，工程區(qū)屬隴南土石山亞區(qū)Ⅱ。中嶺南高山深谷小區(qū)Ⅱ水土流失類(lèi)型以水力侵蝕為主，兼有滑坡、泥石流等重力侵蝕?；潞湍嗍魇钱?dāng)

5、地最嚴(yán)重的水土流失類(lèi)型，也是造成地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。3主體工程棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)分析主體工程設(shè)計(jì)棄渣場(chǎng)，主要從工程建設(shè)需求、施工便利等方面考慮，對(duì)防治水土流失考慮較少，對(duì)渣場(chǎng)下游交通安全、居民點(diǎn)安全分析不夠。據(jù)主體可研，橙子溝水電站設(shè)計(jì)總開(kāi)挖方量27044萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)棄渣總量24732萬(wàn)m，，渣場(chǎng)總占地4926hm。，其中耕地2586hm!，其余為河灘地和溝道。設(shè)計(jì)渣場(chǎng)7處，其中樞紐區(qū)渣場(chǎng)位于水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)，其余6處渣場(chǎng)有臺(tái)地型渣場(chǎng)l處、溝道型渣場(chǎng)

6、2處、河堤型渣場(chǎng)3處。2處溝道型渣場(chǎng)設(shè)計(jì)棄渣量分別為7163萬(wàn)m33812萬(wàn)m。，分別規(guī)劃于白龍江一級(jí)支流崔家溝、舍書(shū)溝溝道出口段，占地1460hm2760hm。，渣場(chǎng)以上流域面積分別在50km。、8Okm以上，溝口有居民居住，汶川地震后作為受災(zāi)安置點(diǎn)正修建民居。查閱地質(zhì)資料得知，當(dāng)?shù)財(cái)嗔褬?gòu)造發(fā)育，巖層軟弱破碎，洪峰流量大，易產(chǎn)生滑坡和泥石流。從水土保持角度分析，該項(xiàng)目水土保持限制性因素主要是2處溝道型渣場(chǎng)的選址及設(shè)計(jì)。按《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目

7、水土保持技術(shù)規(guī)范》(CB50433—2008)要求和項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)地貌等條件，這兩處溝道型棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)不合理，具有嚴(yán)重的水土流失隱患，應(yīng)重新考慮選址。4對(duì)主體工程棄渣場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議，41控制棄渣量橙子溝水電站27044萬(wàn)m，開(kāi)挖量主要來(lái)源于建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖、引水隧洞及施工支洞開(kāi)挖、施工道路修筑等，對(duì)棄渣的控制除了優(yōu)化工程布局，減少開(kāi)挖外，主要應(yīng)提高棄渣利用率。該工程建筑物基礎(chǔ)回填量為59。44萬(wàn)ITI。，施工營(yíng)地基礎(chǔ)墊方7510萬(wàn)ms，回填料

8、質(zhì)地要求較低，經(jīng)分析引水隧洞部分開(kāi)挖料可滿(mǎn)足要求，僅此兩項(xiàng)可利用工程開(kāi)挖量l3454萬(wàn)m。另?yè)?jù)調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有國(guó)道212線部分路基較低，易于集水且不便通行，水庫(kù)蓄水會(huì)被淹沒(méi)。因此，可考慮利用棄渣進(jìn)行墊高，初步分析可利用棄渣840萬(wàn)m’。因此，按此控制棄渣方案可將棄渣減至12750萬(wàn)m’。42棄渣場(chǎng)選址從水土保持角度綜合考慮主體工程所選的崔家溝和舍書(shū)溝兩溝道型渣場(chǎng)，存在水土流失隱患，應(yīng)考慮另外選址。鑒于工程區(qū)大量集中堆放棄渣難度大，建議采

9、用少量棄渣集中堆放的優(yōu)化方案，沿工程區(qū)白龍江兩岸選擇l6處棄渣場(chǎng)，總占地329Ohm!，其中：耕地l523hm。，其余為河灘荒地。16處棄渣場(chǎng)中有1處溝道型渣場(chǎng)，其余全部為河堤型渣場(chǎng)。該方案雖然增加了運(yùn)費(fèi)，但國(guó)道212線就位于沿自龍江左岸，因此施工道路并未增加，且綜合考慮渣場(chǎng)防護(hù)費(fèi)用，其總費(fèi)收稿日期：2010—07—12作者簡(jiǎn)介：金毅(1977一)，男，甘肅蘭州人，工程師，學(xué)士，主要從事水土保持技術(shù)服務(wù)及3s技術(shù)應(yīng)用研究。64第9期金毅

10、：從水土保持角度優(yōu)化水電站棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)初探第46卷用相對(duì)較低，而又降低了誘發(fā)泥石流和潰壩的風(fēng)險(xiǎn)。43重視棄渣場(chǎng)的合理利用項(xiàng)目區(qū)山高坡陡，溝道狹窄，人多地少，耕地匱乏，耕地多分布于白龍江兩岸，沿江布設(shè)渣場(chǎng)勢(shì)必侵占耕地，加劇工程建設(shè)與當(dāng)?shù)孛癖姷拿?。合理地?guī)劃利用渣場(chǎng)能減少項(xiàng)目征占地，緩解這一矛盾。首先，根據(jù)施工時(shí)序安排，可先期對(duì)5個(gè)渣場(chǎng)堆渣，平整后有4個(gè)作為施工附企用地，一個(gè)后期為電站辦公生活區(qū)及倉(cāng)庫(kù)用地。其次，結(jié)合棄渣場(chǎng)的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化利用

11、，采用先攔后棄地堆渣方式，合理堆放剝離表土以減少占地，對(duì)渣場(chǎng)渣面平整、覆土，復(fù)墾或綠化。通過(guò)以上優(yōu)化利用，可減少擾動(dòng)地表面積l636hm，覆土造田2224hm，綠化422hm0。5棄渣場(chǎng)水土流失防治措施設(shè)計(jì)在優(yōu)化和控制工程棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，合理布設(shè)水土流失防治措施，是進(jìn)一步防治棄渣場(chǎng)可能造成水土流失的有效措施。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際和橙子溝水電站主體工程設(shè)計(jì)，項(xiàng)目水土保持方案編制中，按照因害防設(shè)，高效合理利用水土資源，措施經(jīng)濟(jì)、適應(yīng)、易實(shí)施等

12、原則，采取攔擋、排水、綠化美化、植被恢復(fù)、復(fù)墾等措施，對(duì)開(kāi)挖擾動(dòng)地表和棄渣場(chǎng)進(jìn)行防護(hù)，把兩個(gè)溝道型棄渣場(chǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程施工過(guò)程中土石方流轉(zhuǎn)做為重點(diǎn)防治對(duì)象，采取了有效措施。方案計(jì)劃治理水土流失面積4075hm“，恢復(fù)植被面積l727hm，減少水土流失量069萬(wàn)t。6結(jié)語(yǔ)(1)水電項(xiàng)目棄渣造成的水土流失危害極大，需從全過(guò)程控制和優(yōu)化主體棄渣場(chǎng)的設(shè)計(jì)，方可全面防治工程棄渣可能造成的水土流失。(2)棄渣場(chǎng)的選址應(yīng)避開(kāi)敏感區(qū)域，如水土保持實(shí)驗(yàn)

13、示范區(qū)、水土流失治理成果區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)、泥石流易發(fā)區(qū)、大型滑坡體分布區(qū)、植被良好區(qū)等。(3)以減少土石方量和工程占地為目標(biāo)，對(duì)工程各項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將渣場(chǎng)的恢復(fù)利用與當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活緊密聯(lián)系，以減少項(xiàng)目建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活和區(qū)域環(huán)境的影響，控制工程建設(shè)造成的水土流失。‘p^^^0cd^，‘0‘0，：0^l‘0^，k^：^‘c^’‘0d‘i‘(上接第28頁(yè))(I)溢流表孔挑流消能設(shè)計(jì)圖2樞紐挑流消能設(shè)計(jì)圖經(jīng)樞紐模型試驗(yàn)驗(yàn)證，該樞紐在

14、水流流態(tài)、消能及保護(hù)下游基礎(chǔ)和兩側(cè)河岸具有很好的效果。同時(shí)完全滿(mǎn)足電站運(yùn)行所需的所有條件。目前，該電站正在施工期，建成后可為同類(lèi)型工程的設(shè)計(jì)及建設(shè)提供較好的經(jīng)驗(yàn)及依據(jù)。(2)泄洪沖砂中孔挑流消能設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)：[1]花立峰疏勒河青羊溝水電站工程樞紐水工模型試驗(yàn)報(bào)告[R]楊凌：水利部西北水利科學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)中心，2009ssss‘●‘=‘000。6。k“6々‘虛cc、(上接第63頁(yè))植物的單位和個(gè)人，都須向草原監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)交納草原植被恢復(fù)費(fèi)。

15、近年甘肅省還建立了“工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)”的長(zhǎng)效機(jī)制，從非農(nóng)業(yè)財(cái)富中拿出一部分來(lái)支持農(nóng)村建設(shè)。甘肅大力推行以工業(yè)化思維謀劃農(nóng)業(yè)發(fā)展，積極發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和農(nóng)村二、三產(chǎn)業(yè)，以產(chǎn)業(yè)化帶動(dòng)城鎮(zhèn)化，以工業(yè)化促進(jìn)城鎮(zhèn)化，加快農(nóng)村工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程，加快解決城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)矛盾的步伐，加大非公經(jīng)濟(jì)發(fā)展和招商引資力度，引導(dǎo)社會(huì)資金投人農(nóng)村二、三產(chǎn)業(yè)，給農(nóng)民提供就業(yè)崗位，增加農(nóng)民收入，帶來(lái)農(nóng)村資金的增加，逐步建立起以財(cái)政支農(nóng)引導(dǎo)投資方式的多元化，形成社會(huì)投資主體多元化