某水利工程弃渣场水土保持措施设计

　　[摘要]某水利工程的施工弃渣场为拦沟型渣场，坡地堆渣可能产生的水土流失危害，渣场设计按照“先拦后弃，自下而上”的弃渣原则，依次施工挡渣墙、截水沟，再堆渣，从下往上分层堆放、压实，以使工程建设与水土保持和环境保护相协调。

　　[关键词]水土保持;弃渣场;水土流失危害;措施设计

　　水土保持论文投稿刊物：中国水土保持科学主要栏目有：水土保持及相关基础理论研究、水土保持应用技术研究、水土保持区域规划与发展战略研究、水土流失与荒漠化监测的理论与实践、水土保持监督执法与管理的理论与实践、水土保持生态经济评估理论在水土保持中的应用、现代新技术在水土保持与荒漠化防治中的应用、国际学术动态等。

　　1概述

　　某水利枢纽工程位于新疆阿勒泰地区青河县乌伦古河上游河段，坝址位于乌伦古河布尔根汇合口下游约48km处，距青河县萨尔托海乡(二台)约30km，距青河县城约120km，距阿勒泰市384km。项目区属北温带大陆性寒冷干旱气候，多年平均降水量188.7mm，多年平均气温1℃，不小于10℃年有效积温3580℃，多年平均水面蒸发量1410.1mm，多年平均风速1.4m/s，最大冻土深度239cm。土壤类型以棕钙土、灰棕漠土为主，植被类型为山地荒漠植被，地表植被稀疏，植被覆盖率约为15%左右。项目所在区域属于阿勒泰山国家级水土流失重点预防区，项目区以水力侵蚀为主，属轻度水土流失区。

　　2弃渣量及弃渣场

　　该工程土石方量主要包括大坝、导流隧洞、围堰、场内道路及施工生产生活区的开挖回填。主体工程布置的弃渣场基本满足水土保持要求，均未占用耕地，所占用的均为覆盖度较低的天然牧草地，且均远离周边公共设施、工业企业和居民点;没有布设在对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全有重大影响的区域，同时避开了水流量较大的沟道，渣场失事对主体工程或周边环境不会造成危害。根据主体工程土石方平衡分析，工程建设总开挖为118.94万m3(自然方)，工程产生弃渣116.75万m(3松方)。共设置2个永久弃渣场(上游围堰和上游导墙4.03万m3，施工结束后拆除，主体按弃渣处理，置于库底，不另设渣场)，其中1号弃渣场堆放弃渣93.42万m(3松方)，2号弃渣场位于水库淹没区，堆放弃渣23.33万m(3松方)。

　　2号弃渣场位于水库淹没区，弃渣高度10.8m，堆渣总量为23.33万m3，面积为1.95hm2，水库死水位986m，高于渣场渣顶高程985m，水库蓄水后，渣体将被淹没。水库死库容为0.08亿m3，水库50年淤积库容为646.5万m3，50年坝前泥沙淤积高程为974.20m，占用淤积库容很小，堆渣对水库淤积形态基本无影响，亦不会对水库运行产生危害。施工期，导流建筑物设计洪水标准为10年一遇，相应河道水位为983.5m，故施工期渣体可能受到洪水影响，且水库蓄水后，为防止水体冲刷渣体影响大坝安全，需对渣体进行防护。

　　3弃渣场水土流失危害

　　拦沟型弃渣场由于弃渣堆放方向与沟道上游汇水自流方向相互垂直，阻隔了沟道水流自然下泄，在弃渣场上游蓄积了大量汇水，并淤积沟道抬高高程，如果解决措施不合理，出现“小洪水、高水位、多险情”的概率增加。一旦失事，在降雨和上游来水等外营力作用下，渣体内部凝聚力、粘聚力等物理参数降低[1]、渣体浸润曲线抬高，导致渣体失稳，将造成严重的水土流失，更有甚者可能诱发滑坡、泥石流等地质灾害[2]。

　　4水土保持措施体系及防护标准

　　水土保持防治措施主要针对弃渣场在施工过程中和完工后可能造成的水土流失而设计，工程措施、植物措施合理配置，构成相互协调与统一的有机整体。在防治措施体系设计时，充分分析弃渣场建设可能造成的水土流失类型、水土流失量及其产生的危害，在防治措施设计中，应充分考虑施工期的临时防护措施，采取的植物措施应综合考虑项目区的自然环境、植物生长的立地条件等影响因素，以选择合适的植物类型。由于弃渣场为大型、拦沟型弃渣场，所有工程措施均为永久性建筑物，其等级和防洪标准综合考虑设计规范要求，弃渣场规模、周围防护对象的重要性等来确定[3]。弃渣场水土流失防治措施体系及防护标准见表1[4]。弃渣场级别根据堆渣量、堆渣总高度和渣场失事后对主体工程及环境得危害程度分为5级。

　　5水土保持措施设计

　　2号弃渣场位于水库淹没区，弃渣高度12m，堆渣总量为23.33万m3，面积为1.95hm2，弃渣场渣底高程为970m，弃渣场主要堆放重力坝左岸开挖和导流明渠开挖的弃渣，弃渣时间为第一年3月至8月底。分析在施工导流期间与运行期，渣场受施工导流与水库运行影响情况。施工导流期间：根据主体工程施工组织设计，第一年3月至8月底，进行左岸导流底孔及上、下游导墙的施工，原河床过水，设计洪水标准为20年一遇时，渣场洪水为980.16m，高于渣底高程;第1年11月初至第3年4月底，围堰挡水，导流底孔过水，导流标准为10年一遇，为981.32m，相应库容为300万m3，此时弃渣场弃渣已结束，弃渣占调节库容的7.78%，对施工导流影响较小，渣场断面水位980.50m，高于渣底高程，弃渣场大部分位于水下;第3年5月初至第3年10月底，坝体挡水，导流底孔过水，坝体临时度汛洪水标准为50年一遇，洪峰流量636m3/s，导流底孔上游水位987.75m，坝前相应库容为1000万m3，弃渣占调节库容的2.23%，对施工导流影响较小，此时渣场断面水位986.93m，高于渣顶高程，弃渣场全部位于水下。

　　因此，施工导流期间，渣场下游、坡面均有可能受到洪水影响，需对渣体进行防护。水库运行期：水库死水位986m，高于渣场渣顶高程982.0m，水库蓄水后，渣体将全被淹没。水库死库容为0.08亿m3，水库50年淤积库容为646.5万m3，50年坝前泥沙淤积高程为974.20m，占用淤积库容很小，堆渣对水库淤积形态基本无影响，亦不会对水库运行产生危害。

　　5.1工程措施

　　拦挡及护坡：为防止施工期洪水对渣体边坡造成冲刷，将2号渣场渣体边坡削坡至1∶2.5，在渣体迎水坡坡脚设铅丝石笼护脚，护脚高2m，并护脚高度以上渣体迎水坡面设铅丝石笼护坡，厚度50cm，由1.0m×0.5m×0.5m标准规格铅丝石笼组合堆砌，石料选用渣场弃料，渣场顶面保持平整。

　　5.2临时措施

　　为防止降雨及坡面汇水冲刷渣面，施工期，在2号渣场上游和周边布设临时截排水沟，将汇水排入下游沟道或河道内。截水沟断面尺寸为0.5m×0.5m，坡比为1∶1，2号弃渣场临时排水沟长460m。

　　6结语

　　弃渣场建设过程中，渣场将会产生松散的弃土弃渣，若不及时采取水土保持措施，渣体在雨水冲刷下进入河流，影响下游水库安全运行，同时对公路造成一定的破坏。文中分析了其可能产生的水土流失危害，有针对性的进行了挡墙、临时防护等措施设计，满足弃渣场防治要求。

　　[参考文献]

　　[1]赵芹，郑创新.沟道型弃渣场的水土流失危害及工程防护措施分析[C].//中国水土保持学会规划设计专业委员会2009年年会暨学术研讨会论文集，2009.

　　[2]赵鸿，寇晓梅，李红星.拦沟型弃渣场水土保持措施设计[J].水利与建筑工程学报，2014(5)：202-204.

　　[3]操昌碧.水利水电工程弃渣场水土保持工程措施研究[J].水电站设计，2001，17(4)：39-41.