水利工程设计中水土保持设计研究

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水利工程设计中水土保持设计研究

摘要:

文章结合笔者自身从事水土保持设计工作的多年实践经验,以惠州市某水利枢纽工程的水土保持设计方案为例,首先对此工程基本概况作以简要分析,实施水土流失预测,结合于此,分别从弃渣场地水土保持的措施、土料场的水土保持措施及永久公路绿化措施等方面,探讨对应的水土保持设计内容,以期为相关实践研究提供理论参考。

关键词:

水利工程;水土保持;设计

0引言

建设水利枢纽工程作为人类对自然界实施改造的一种积极手段,通过对水资源进行开发与利用,实现其在空间与时间层面上的重新规整与分配,以此服务于国民经济。当工程建成并投入运营后,能够为社会带来较为丰厚、多元的环境效益与经济效益,如:旅游、航运、发电、防洪与水库养殖等。但在开发与建设水利工程时,必然会干扰或破坏原有的植被与地貌,损坏土地,产生大量石渣弃土,进而造成严重性的水土流失,如若未能及时防治,不仅会对区域环境造成危害,而且还会威胁到下游的各方面安全。至此,需结合现实状况,开展行之有效的水土保持方案设计工作,对水土流失施加有效防治。

1基本概况

1.1项目区社会与自然环境概况

某水利枢纽工程地处惠州市境内,此流域属于亚热带季风性湿润气候,平均降水量常见保持在1650.00~2000.00mm间,其中3~6月的降水量占总降水量比重达60.00%。平均气温常年维持在17.20~18.20℃间。坝址常年平均径流深为1040.00mm,平均流量为222.00m3/s,平均径流总量为73.40×108m3。工程区域内有多种土壤类别,如:紫色土、潮土、水稻土及红壤等。工程区域内的森林覆盖约为25%,植被有经济林、落叶阔叶林、灌丛草坡、常绿阔叶林及河漫滩植被等。该区域内所存在的水土流失状况,主要为地表径流冲刷所造成的水力侵蚀,在形式方面,多为面蚀,沟蚀为其次。经计算,得知此区域水土流失强度1285.00t/km2•a,至此,乃为轻度流失区。

1.2工程概况

此水利枢纽主要用于灌溉与防洪,另兼有航运、供水及发电,乃为一项综合性水利工程。该工程水库的正常蓄水位64.00m,防洪高水位67.85m,防洪限制水位为60.46m,对应的防洪库容为3.09×10.008m3,而其调节库容则为1.13×10.008m3,可灌溉农田33524.70hm2,该电站共装机48.80MW;供应生活及工业用数量为0.90m3/s;设计有lOOt级的斜面升船机,以此提供通航过坝。此外,为实现淹没损失的最大化减少,针对库区内的4片区,分别采取针对性工程防护措施。此水库乃是大(2)型水库,依等级划分为Ⅱ等工程。建筑物有灌溉进水闸、泄水建筑物、主坝、副坝及电站厂房等。

2水土流失预测

此工程在实际建设中,易出现的水土流失量,可大致分为两部分:其一,因工程占用土地与制备,破坏或扰动原地貌,造成此区域土壤侵蚀情况加重,加剧了水土流失量;其二,因工程建设中所产生的诸多废渣存在堆放不合理状况,同样造成水土流失量的增加。此工程损坏植被与扰动原地貌等的面积为2246.47hm2,整个施工期共产生弃渣量55.04×104.00m3。通过运用数学模型法并结合类比法,实施分析计算,此工程施工区域从原先的轻度水土流失已经转变为强度水土流失,即增加至7000.00t/km2•a,由此工程建设可能会产生的水土流失量为8.87×104~9.45×104t。

3水土保持方案设计

3.1水土流失防治分区

此水利枢纽工程共占地80.78hm2,其中枢纽建筑物(厂房、大坝等)占地面积大17.40hm2,施工临时占地面积17.40hm2,永久公路为4.70hm2,石料场面积2.30hm2,土料场8.60hm2,弃渣场28.30hm2。结合此工程建设用地范围、可能会导致的水土流失状况、主体工程的实际布局及建设特点等,把工程水土流失防治进行区域划分,即共分为3个防治类型区,分别为土料场、弃渣场及永久公路.

3.2分区水土保持措施设计

3.2.1弃渣场地水土保持的措施分析

整个施工期共产生弃渣量55.04×104.00m3,分别在左岸下游及右岸上下游结合实际地域位置,分设2个弃渣场。

3.2.1.1右岸上游弃渣场

此弃渣场地处坝址右岸的上游位置,即1.40~1.90km的一级阶地,与对面之间存在高程为53.00~59.00m,场地相对比较开阔,因该弃渣场在水库淹没区内,因此,弃渣以石渣为主,即22.85×104m3,所以在水库将要蓄水之前,需推平弃渣,水库完成蓄水之后,便会将这些弃渣淹没,不会影响到水库的防洪效能,也不会出现水土流失情况。

3.2.1.2右岸下游弃渣场

此弃渣场地处坝址的右岸下游相应1.40km的位置上,处于一级阶地,高程56.00m,量4.90×104m3,由于此弃渣场靠近河道,为预防弃渣引起水土流失状况,应在弃渣场靠近河道位置,修建拦渣工程,拦挡弃渣。结合渣场地区的实际地质、地貌、施工条件及建材来源,并对挡渣墙及拦渣堤实施方案比对,得知选用衡重式浆砌石挡渣墙,实施拦渣操作。对于挡渣墙而言,其实际乃为4级建筑物,总长度为425.00m,底宽3.20m,墙高5.40m,顶宽为0.60m在基础底部位置,针对性修筑一底板,厚度为0.50m。墙体以纵向方位,每间隔10.00~15.00m,便设置一道伸缩沉降缝,合理控制缝宽,即2.00cm,对于缝内,需采用沥青木丝或者是沥青麻布,对其进行填塞,而针对墙体纵向,则依据每间隔2.00~3.00m设<70.00mm的PVC排水管,将反滤设置在墙内管口内。对挡渣墙实施详细的稳定应力分析,使其与规范规定要求相符。对于弃渣场地,该地区的集雨面积为0.14km2,设计清水流量24h最大为0.29m3/s,为防止因渣场上游出现汇水状况,对渣场所造成的严重冲刷,应在原先的弃渣堆积平台相应内侧位置,修建浆砌石排水沟,长度为467.00m,构建梯形断面,底坡i=1/500,粗糙系数n=0.01,边坡系数m=1.00,上底宽B=1.60m,下底宽b=0.40m,排水沟深h=0.50m,将浆砌块石护坡,设置在排水沟的出水口处,控制坡比,使其维持1:2,运用M7.0水泥砂浆块石,实施砌筑,控制块石的厚度,使其>20cm,对于露明面,则采用1:3水泥砂浆对其实施勾缝,单层铺砌,底部卧浆,土基要做到夯实,可依据实际需要,依据基底宽,实施人工基础的铺设。对于弃渣表面,当对其完成平整覆土后,便可着手水土保持林营造,选用胡枝子、木荷及湿地松等树草种进行造林,还可选用诸如狗牙根草、结缕草及百喜草等混合草种,实施造林,混交方式可采用木荷星状与湿地松间的混交,也就是每间隔4株湿地松,便种植木荷l株,选用穴状整地的整地方式,胡枝子穴大为20cm×20cm×20cm,木荷与湿地松穴大为40cm×40cm×40cm,条播混合草种,间距控制在25cm。

3.2.2土料场的水土保持措施

土料场主要包含有防护工程用土料场、副坝用土料场与围堰用土料场,其中共有2个围堰用土料场,1个副坝用土料场,位置均在库区,当水库完成蓄水之后,便会被覆盖;对于防护工程,共有10个用土料场,都位于堤防附近。开采土料时,需要将表层弃土剥离,先将其集中堆放,使其在各土料场在取料过程中构建工作台面,针对土堆的堆高而言,不可>3m,控制堆置边坡坡比,使其维持在1:2.0,于在土堆边坡坡脚位置,利用装土草袋,修筑临时性的挡土墙,实施挡土,完成土料开采后,需实施表土回填作业,回填的厚度需控制在0.30~0.60m。针对用于防护工程的土料场,还需要结合土料场的来水及地形等情况,于料场采挖面内,有针对性的设土质排水沟,并衔接于周边排水系统,构建其完备的整体性排水系统。

3.2.3永久公路绿化措施

对于永久公路而言,其主要包含有0.30km上坝公路、副坝公路4.40km、进厂公路0.17km及4.60km的对外公路。公路内侧,经过开挖而在外部裸露的多为基岩,难以进行直接植被恢复,所以可采取藤或爬山虎等攀岩植物,对其实施绿化;而对于公路外侧,裸露面较多为回填土方,可先对其实施碾压平整,然后将行道树种植于路边,可选杉树,选择单行种,控制株距,即3m,控制穴状整地的规格,使其均为40cm×40cm×40cm;针对填方的边坡而言,可选用具有较快生长速度的狗牙根及百喜草进行播种。

4结语

总而言之,水利枢纽工程建设尽管开挖动土较多且涉及的范围较广,会影响到当地的水土保持,但当只要结合工程建设实际特点,将水土保持设计工作做好,且实施立体化防止,便可将其水土保持工作做好。

参考文献:

[1]焉岚,严尔梅.SW水利枢纽工程水土保持措施设计[J].陕西水利,2014(6):128-129.

[2]赵子毓.水利水电工程设计水土保持理念分析[J].工程技术:文摘版:00125-00125.

[3]薛万坤.探析水利工程建设对水土保持的影响及其设计[J].工程技术:引文版:00206-00207.

作者:张小丰 单位:惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司