從水土保持角度優(yōu)化水電站棄渣場設計初探

1、第46卷第9期2010年9月甘肅水利水電技術GansuWaterConservancyandHydropowerTechnologyVo146No9Sep，2010生態(tài)工程從水土保持角度優(yōu)化水電站棄渣場設計初探金毅(甘肅省水土保持科學研究所，甘肅蘭州730020)摘要：水電站工程建設過程中棄渣量大，堆渣場多，棄渣場是產(chǎn)生水土流失的重點部位。多數(shù)水電站項目主體工程設計棄渣場時，往往從主體工程布局和工程施工需要考慮棄渣場的位置和數(shù)量。對于因

2、棄渣場的布設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)化和控制棄渣場設計，全過程預防和治理工程棄渣造成的水土流失進行初步探討。關鍵詞：水土保持；優(yōu)化設計；水電站；棄渣場中圖分類號：$157文獻標識碼：B文章編號：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)內地貌為典型的高I上l峽谷，氣候屬暖溫帶半濕潤氣候，多年平均降水量4719mm，土壤類型主要有水稻土、潮土和山地褐土，植被類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級電站，裝機容量115MW，裝機臺數(shù)3臺；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；水庫正常蓄水位89150m，總庫容280萬m3；開發(fā)河段長25km，引水隧洞長

4、度1720km，利用落差666m；平均年發(fā)電量46838萬kWh。項目區(qū)水土流失防治責任范圍15490hm，其中擾動地表面積5836hm。工程總開挖方量2704萬m。，可能造成水土流失16l萬t。2項目區(qū)水土流失特點項目區(qū)地處長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水土流失類型以水力侵蝕為主，兼有滑坡、泥石流等重力侵蝕。滑坡和泥石流是當

5、地最嚴重的水土流失類型，也是造成地質災害的主要原因。3主體工程棄渣場設計分析主體工程設計棄渣場，主要從工程建設需求、施工便利等方面考慮，對防治水土流失考慮較少，對渣場下游交通安全、居民點安全分析不夠。據(jù)主體可研，橙子溝水電站設計總開挖方量27044萬m3，設計棄渣總量24732萬m，，渣場總占地4926hm。，其中耕地2586hm!，其余為河灘地和溝道。設計渣場7處，其中樞紐區(qū)渣場位于水庫淹沒區(qū)，其余6處渣場有臺地型渣場l處、溝道型渣場

6、2處、河堤型渣場3處。2處溝道型渣場設計棄渣量分別為7163萬m33812萬m。，分別規(guī)劃于白龍江一級支流崔家溝、舍書溝溝道出口段，占地1460hm2760hm。，渣場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安置點正修建民居。查閱地質資料得知，當?shù)財嗔褬嬙彀l(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，該項目水土保持限制性因素主要是2處溝道型渣場的選址及設計。按《開發(fā)建設項目

7、水土保持技術規(guī)范》(CB50433—2008)要求和項目區(qū)地質地貌等條件，這兩處溝道型棄渣場設計不合理，具有嚴重的水土流失隱患，應重新考慮選址。4對主體工程棄渣場優(yōu)化設計的建議，41控制棄渣量橙子溝水電站27044萬m，開挖量主要來源于建筑物基礎開挖、引水隧洞及施工支洞開挖、施工道路修筑等，對棄渣的控制除了優(yōu)化工程布局，減少開挖外，主要應提高棄渣利用率。該工程建筑物基礎回填量為59。44萬ITI。，施工營地基礎墊方7510萬ms，回填料

8、質地要求較低，經(jīng)分析引水隧洞部分開挖料可滿足要求，僅此兩項可利用工程開挖量l3454萬m。另據(jù)調查，項目區(qū)現(xiàn)有國道212線部分路基較低，易于集水且不便通行，水庫蓄水會被淹沒。因此，可考慮利用棄渣進行墊高，初步分析可利用棄渣840萬m’。因此，按此控制棄渣方案可將棄渣減至12750萬m’。42棄渣場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溝兩溝道型渣場，存在水土流失隱患，應考慮另外選址。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，總占地329Ohm!，其中：耕地l523hm。，其余為河灘荒地。16處棄渣場中有1處溝道型渣場，其余全部為河堤型渣場。該方案雖然增加了運費，但國道212線就位于沿自龍江左岸，因此施工道路并未增加，且綜合考慮渣場防護費用，其總費收稿日期：2010—07—12作者簡介：金毅(1977一)，男，甘肅蘭州人，工程師，學士，主要從事水土保持技術服務及3s技術應用研究。64第9期金毅

10、：從水土保持角度優(yōu)化水電站棄渣場設計初探第46卷用相對較低，而又降低了誘發(fā)泥石流和潰壩的風險。43重視棄渣場的合理利用項目區(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，沿江布設渣場勢必侵占耕地，加劇工程建設與當?shù)孛癖姷拿?。合理地?guī)劃利用渣場能減少項目征占地，緩解這一矛盾。首先，根據(jù)施工時序安排，可先期對5個渣場堆渣，平整后有4個作為施工附企用地，一個后期為電站辦公生活區(qū)及倉庫用地。其次，結合棄渣場的特點進行優(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，對渣場渣面平整、覆土，復墾或綠化。通過以上優(yōu)化利用，可減少擾動地表面積l636hm，覆土造田2224hm，綠化422hm0。5棄渣場水土流失防治措施設計在優(yōu)化和控制工程棄渣場設計的基礎上，合理布設水土流失防治措施，是進一步防治棄渣場可能造成水土流失的有效措施。根據(jù)項目區(qū)實際和橙子溝水電站主體工程設計，項目水土保持方案編制中，按照因害防設，高效合理利用水土資源，措施經(jīng)濟、適應、易實施等

12、原則，采取攔擋、排水、綠化美化、植被恢復、復墾等措施，對開挖擾動地表和棄渣場進行防護，把兩個溝道型棄渣場的優(yōu)化設計和工程施工過程中土石方流轉做為重點防治對象，采取了有效措施。方案計劃治理水土流失面積4075hm“，恢復植被面積l727hm，減少水土流失量069萬t。6結語(1)水電項目棄渣造成的水土流失危害極大，需從全過程控制和優(yōu)化主體棄渣場的設計，方可全面防治工程棄渣可能造成的水土流失。(2)棄渣場的選址應避開敏感區(qū)域，如水土保持實驗

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，對工程各項目進行優(yōu)化設計，將渣場的恢復利用與當?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活緊密聯(lián)系，以減少項目建設對當?shù)厝罕娚a(chǎn)生活和區(qū)域環(huán)境的影響，控制工程建設造成的水土流失。‘p^^^0cd^，‘0‘0，：0^l‘0^，k^：^‘c^’‘0d‘i‘(上接第28頁)(I)溢流表孔挑流消能設計圖2樞紐挑流消能設計圖經(jīng)樞紐模型試驗驗證，該樞紐在

14、水流流態(tài)、消能及保護下游基礎和兩側河岸具有很好的效果。同時完全滿足電站運行所需的所有條件。目前，該電站正在施工期，建成后可為同類型工程的設計及建設提供較好的經(jīng)驗及依據(jù)。(2)泄洪沖砂中孔挑流消能設計參考文獻：[1]花立峰疏勒河青羊溝水電站工程樞紐水工模型試驗報告[R]楊凌：水利部西北水利科學研究所實驗中心，2009ssss‘●‘=‘000。6。k“6々‘虛cc、(上接第63頁)植物的單位和個人，都須向草原監(jiān)督管理機構交納草原植被恢復費。

15、近年甘肅省還建立了“工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)”的長效機制，從非農(nóng)業(yè)財富中拿出一部分來支持農(nóng)村建設。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)化帶動城鎮(zhèn)化，以工業(yè)化促進城鎮(zhèn)化，加快農(nóng)村工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程，加快解決城鄉(xiāng)二元結構矛盾的步伐，加大非公經(jīng)濟發(fā)展和招商引資力度，引導社會資金投人農(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，帶來農(nóng)村資金的增加，逐步建立起以財政支農(nóng)引導投資方式的多元化，形成社會投資主體多元化