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水电站水土流失预测及防治措施

日期:2016-8-2 15:11:04 来源:本站原创 浏览数:
 
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    黄鱼塘水电站位于已经建成运行多年的角口水电站下游,具有较好的地形、地质、水能等兴建电站的自然条件,建成后能就近接入电网,给当地提供廉价的电力,为当地早日脱贫致富,促进社会经济持续发展创造有利条件。
    1 ·工程概况
    黄鱼塘水电站位于湘江干流下游遵义和湄潭两县的界河段上,电站主要建筑物都布置在遵义县西坪镇境内,总装机容量12 600 kW,为新建的小型水电站工程,地理位置为E107°15’ - E107°16’,N27°30’ - N27°40’。电站枢纽由大坝、发电引水隧洞、厂房、冲沙底孔、开关站等主要建筑物组成。
    黄鱼塘电站是一座小( Ⅰ) 型电站,属四等工程,枢纽建筑物由大坝、溢洪道、取水口、发电引水隧洞、底孔、电站厂房等组成,主要建筑物为4 级。大坝为混凝土重力坝,坝顶高程为661. 5 m,最大坝高40. 5 m。冲砂底孔断面尺寸1. 5 m × 1. 5 m,进口高程631 m。发电引水隧洞断面型式为圆型,直径为6. 2 m,从进口至岔管的长度为145. 21 m。岔管后分两根支管,支管内径为3. 80 m,每根支管长度为36. 07 m。电站装机两台,单机容量6 300 kW,总装机容量12 600 kW。尾水底板高程为616. 02 m,水轮机层高程626. 80 m,发电机层631. 68 m。
    2 ·水土流失预测
    2. 1 水土流失预测时段的划分
    黄鱼塘水电站工程从开工建设到投产使用的整个过程中,在基本建设期,由于挡水坝、引水隧洞、厂房的施工,将产生大量弃土弃石,并破坏表层土壤及植被。如果在水力、重力等外营力作用下,在没有完善水土保持措施的情况下,整个工程施工范围的水土资源和土地生产力将遭到破坏和损失。工程完工进入运行期后,水电站发挥其发电的功能,不会再有新的开挖、压埋等破坏,也没有新的固体废弃物。为此,本工程对水土流失的预测以基本建设期为主。
    2. 2 预测的内容和方法
    2. 2. 1 原地貌、土地及植被损坏情况预测
    通过查阅开发建设项目的技术资料,根据设计图纸,结合实地查勘,对项目建设期、生产运行期开挖扰动地表、占压土地和损坏林草植被的面积分别进行测算。
    2. 2. 2 弃土、弃石、弃渣量的预测
    主要包括主体工程、临建工程、附属设施( 如交通运输、供水、供电、生活设施等) 、取土( 石、砂) 料场等生产建设过程中的弃土( 石、渣) 及工业和生活垃圾等方面。通过查阅项目技术资料及现场实测和预测,了解其开挖量、回填量、剥采比、单位产品的弃渣量等,预测各时段的弃土、弃石、弃渣总量。
    2. 2. 3 损坏水土保持设施预测
    对因开发建设损坏水土保持设施的面积、数量进行测算,并附表列出。
    2. 2. 4 可能造成的水土流失量预测
    调查建设项目对地面层、植被扰动情况,并了解废弃物的结构组成及其堆放位置和形式。分别对水蚀、风蚀进行预测。
    预测的方法主要有:
    1) 数学模型法。利用各地水土保持研究所、试验站的观测资料和研究成果,主要是降雨、地形、植被、地面物质组成、管理措施等因子与水土流失的定量关系,建立相应的数学模型,进行预测。
    2) 实地测试法。对已建、在建项目,可进行实地测试,有条件的可布设水土流失监测点,进行实地测试。
    3) 类比预测法。开发建设项目毗邻地区有类似观测、研究成果的,可以通过分析比较,引用相近资料进行预测。
    2. 2. 5 可能造成水土流失危害的预测
    分析预测水土流失对土地资源的破坏和影响,对项目区及周边生态环境的影响,导致土地沙化、退化的可能性,下游河道泥沙的增加,对下游防洪的影响等方面进行预测。
    2. 3 预测结果
    该工程扰动原地貌、损坏土地和植被面积105. 87 hm2 ,损坏水保设施19. 2 hm2 ,工程弃土、弃渣量305 286 m3 ,工程直接影响区范围28. 97 hm2 ,在无水土保持设施的情况下,水土流失量为238 239. 8 t。
    3· 水土流失防治措施
    3. 1 大坝治理区治理措施
    大坝治理区弃渣堆放于渣场( 渣场位于大坝西北侧的小型冲沟内堆放) 。开挖边坡治理在主体工程中已采取了相应措施,但尚需对开挖边缘线外的土壤侵蚀给予治理。拟对周边实施撒播,混播三叶草、早熟禾、高羊茅,播种方式采用条播,沟间距离20 cm,人工开沟,人工播草子、复土镇压的方式施工,用以补充因植被破坏造成的本区域的生态功能的下降。表1 为大坝治理区水保措施。
               
    3. 2 厂房治理区防治措施
    厂房治理区弃渣堆放于渣场( 位于大坝西北侧的小型冲沟内堆放,与大坝治理区弃渣使用同一个渣场) 。开挖边坡治理在主体工程中已采取了相应措施,但尚需对开挖边缘线外的直接影响区的土壤侵蚀给予治理。拟对周边实施撒播,混播三叶草、早熟禾、高羊茅,播种方式采用条播,沟间距离20 cm,人工开沟,人工播草子、复土镇压的方式施工,用以补充因植被破坏造成的本区域的生态功能的下降。表2 为厂房治理区水保措施。
                 
    3. 3 料场治理区防治措施
    3. 3. 1 挡渣工程
    堆石料料场是一个石质料场,弃渣拟堆放于料场开采形成的空地内。由于石质料弃料较多,自然稳定坡脚较高,可修建低矮挡墙拦挡、工程护坡进行治理,防治弃渣向河流方向流失后进入河道。
    3. 3. 2 表土留存工程
    堆石料场土层浅薄,石漠化严重,为确保料场得以复垦造林,必须确保料场有足够的复土厚度。而工程所在项目区土层浅薄,届时再新增新的取土场势必造成更大规模的地表扰动,加剧当地的水土流失程度。为避免新开土料造成新的水土流失和投资的增加,为料场施工结束后形成的裸面进行的复垦备足料源,要求在料场开采前首先进行表土清运,将库内的表层腐殖质土,这是针对当地水土流失特点的一项措施,必须认真实施完成。
    3. 3. 3 表土临时防护工程
    由于料场是跨年度使用,对清理出的表土应进行临时防护,拟撒速生草籽防护,土袋临时拦挡。
    3. 3. 4 复垦工程
    石料场开挖结束后应将提前备存的料源均匀覆盖在料场表面,复土厚度为30 cm。
    3. 3. 5 植被恢复措施
    复土完成后,应实施林草恢复,考虑到料场土层浅薄,拟实施林草复垦,树种选择构皮树混交,形成混交防护林体系,株距4 × 4。混播三叶草、早熟禾、紫羊茅,播种方式采用条播,沟间距离20 cm,按人工开沟,人工播草子、复土镇压的方式施工,混播比例为1∶ 1∶ 1对开挖形成的陡壁,应沿壁脚种植藤本植物爬山虎,使陡壁逐渐被绿色植物所覆盖。
    3. 4 公路沿线治理区
    由于公路施工中,多采用爆破技术进行开挖,在陡坡地段仍然存在一定的流失。对此主要采用以下两项措施加以解决: ①对冲沟地段修挡墙拦挡。因为,冲沟地段降雨容易汇集、弃渣容易搬运并进入河道或冲毁农田; ②坡面产生的弃渣,应在坡脚进行靠边堆垒整治。至于公路开挖过程中造成的岩体松动形成的滑坡,由于直接关系到工程的是否能顺利运行,主体工程设计应作考虑,可采用修建挡墙、护坡、护面墙的办法加以控制。土质边坡防护宜采用网格状护坡,网格间种植灌、草。
    为控制侵蚀面积的继续扩张,必须在道路两侧选用深根性草种和树种构建林草防护体系。防护林由马尾松和皂角构成,采用株间混交,道路两侧至少布置一行,根据弃土的现场堆放面积按4 × 4 m株距布置树种。间隙采用三叶草撒播,香根草( 营养袋苗) 分蘖种植。在施工过程中,对下坡面植物会造成一定的损伤,有的甚至形成较大的块状剥离面。对此,必须通过人为补植,借助生态系统的自我修复能力,控制水土流失面积的继续扩张。物种可选用适生树种皂角、马尾松混交。
    3. 5 施工营地治理区
    施工营地主要布置施工用房,挖填成有一定面积的平台,因此在挖方段和填方段均会形成边坡,对这些边坡必须进行护坡处理。进行石笼护脚,浅根性灌草混交护坡保障边坡的稳定。树种选用火棘穴状种植,混播三叶草、早熟禾、高羊茅,混播比例为1∶ 1∶ 1。施工期结束后,施工营地不再使用,考虑到施工营地均为土层浅薄的石漠化地段。土壤匮乏,又不适宜客土,所以只进行灌草恢复。树种选用火棘穴状种植,混播三叶草、早熟禾、高羊茅,混播比例为1∶ 1∶ 1。
    3. 6 渣场治理区
    3. 6. 1 挡土墙
    设挡土墙的最大高度为8 m。设计墙体形时,稳定及应力计算以最大断面为控制,必须满足规范的各项要求。挡土墙设计体形采用重力式,建筑材料为M7. 5 浆砌块石,容重22 kN/m3。摩擦系数f = 0. 5 ,填土主动土压力+自重+ 墙顶堆积荷载+ 水压力,堆渣内摩擦角35°。
    3. 6. 2 护坡
    护坡均按1∶ 2 放坡,渣体放坡表面采用块石护坡,每10 m设一级马道,马道宽3 m,计算堆渣后的渣面稳定按圆弧滑面计算,计算方法采用刚体极限平衡法中不考虑分条作用力的瑞典条分法。
    4· 结语
    通过黄鱼塘水电站工程新建工程实地调查和工程分析,对所造成的水土流失进行了预测和评价。确定了该工程水土流失防治范围为105. 87 hm2 ,分析了工程建设期可能产生的水土流失量及其危害,提出了工程措施和植物措施相结合的防治原则。经分析比较,提出各防治区的防治措施,构筑了水土流失防治体系措施,并提出了方案的实施保证措施。只要组织强有力的领导机构,资金到位,加强管理,工程水土保持方案实施后,责任区的水土流失将基本控制,对于改善当地生态环境质量有明显的作用,有利黄鱼塘水电站工程长期正常、安全运行。

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