基于彰武县主体工程方案比选及水土保持分析与评价

刘昊宗

(辽宁省大连水文局，辽宁 大连 116021)

1 概 述

工程位于阜新市彰武县，工程主要建设内容为柳河(彰武县段)的堤防加固和险工治理。堤防加固段全部位于彰武县城市范围，两岸加固堤防长3.832km，其中左岸2.956km，右岸0.876km。新建险工24处，从闹德海水库坝下至彰武新民界沿程均有分布。

堤防加固以彰武公路桥为界，公路桥以上堤防控制边界为原背水坡堤脚，向迎水侧加宽培厚，公路桥以下堤防控制边界为原堤防迎水坡堤脚，向背水侧加宽培厚。险工主要在现状岸坎的临河一侧设置生物护岸和丁坝等控导工程。

工程设置14处料场，其中堤防加固段设料场2处，险工设料场12处。共设3处集中施工营区，施工道路分为新建和在既有道路基础上加宽2种形式，施工道路总长52.1km，其中新建施工道路3.5km，利用既有道路长27.5km，在堤防和险工永久占地范围内的施工道路21.1km。工程产生弃渣2.61万m3。

2 水土流失现状

项目区总土地面积为1421.38km2，水土流失面积已达252.34km2，其中轻度水土流失面积为210.07km2，中度水土流失面积42.27km2。土壤侵蚀的主要类型是水蚀和风蚀。平均土壤侵蚀模数为1877t/km2.a。

彰武县地方各级政府对水土流失治理高度重视，针对各地水土流失的成因、特点、经济状况，到2019年，实行不同形式的治理，柳河已治理面积9675 hm2，其中：农田改造334 hm2，水土保持林5337 hm2，经济林1130 hm2，种草637 hm2，生态修复1350 hm2，牧场改良887 hm2，谷坊50座，作业路54km。

3 主体工程水土保持分析与评价

3.1 主体工程方案比选分析与评价

工程选址、选线符合水土保持约束性规定，然而，水土流失国家重点治理区域也存在一定的制约因素，提高建设标准,优化施工工艺，表面扰动和植被破坏的范围减少,水土流失是有效地控制[1]。

3.1.1 堤防加固型式比选

主体设计对堤防加固提出了3个方案的比选，方案一，均质土堤加固方案：在堤防外包1m厚粉质黏土；方案二，浆砌石挡墙加固方案：临水侧设置浆砌石挡墙；方案三，混凝土挡墙加固方案：临水侧设置钢筋混凝土挡墙。

方案一，优点是筑堤所用主要土料粉细砂及粉土来源广泛(以柳河河滩地料场为主)，投资较少；缺点是占地大，毁坏现有林地最多，运行寿命最短。

方案二和方案三，优点是占地较小，毁林量小，运行寿命较长。缺点是块石和混凝土均需外购，施工难度较大，投资较大。

从水土保持角度分析，方案一扰动地表面积、破坏植被面积及土石方量要大于方案二和方案三；方案二和方案三上述影响基本相同，但方案二较方案三投资低，因此，选择方案二。

3.1.2 堤防加固护坡型式比选

主体设计对堤防加固护坡型式提出了3种护坡方式，方案一，生态连锁砖护坡；方案二，生态混凝土护坡；方案三，坡改平生态护坡砌块。

方案一，优点是价格低；缺点是保土抗冲性能、生态效果等均一般，前期养护以及后期养护管理费用均处于中等水平。

方案二，优点是价格适中，生态效果良好；缺点是建设工期较长，前期和后期养护费较高。

方案三，优点是保土抗冲性能优于生态联锁砖，生物性能好，养护时间短、费用低；缺点是投资较高。

从水土保持角度分析，方案二和方案三均能达到较好的生态效果，方案二保土抗冲性最好，但与堤防土体不连通，后期养护除依靠降雨外，全部依靠人工灌溉，彰武地区降雨量较低，更加增大后期养护费用。方案三虽投资较大，但最大程度的利用了现有条件并与环境相适宜，可达到较好的保土抗冲效果和生态效果[2]。因此，同意主体工程推荐的方案三。

3.1.3 高岸坎险工治理型式比选

主体设计对高岸坎险工治理型式提出了3个方案。方案一，从坡脚向上削坡；方案二，从岸顶向河道内填坡；方案三，以坡岸中间位置分界，向上削坡、向下填坡。

从水土保持的角度来看，方案一在坡道切割过程中弃土量大，需要征用弃渣场，向上削坡还需征用岸坡以上耕地，社会影响较大；方案二，需要填筑土方量较大，需开辟较大的料场；方案三，向上削坡的土方作为向下填筑的土方，自身可最大限度的达到土石方平衡，占占用更少的林地,符合水土保持要求。故选用方案三。

3.1.4 险工护坡及护脚型式比选

主体设计对险工护坡及护脚型式提出了3个方案，方案一，采用网箱石笼即绿滨垫或固滨笼；方案二，干砌块石下垫无纺布反滤；方案三，连锁砖护坡，下垫无纺布反滤。

从水土保持角度分析，3个方案土石方量、扰动面积及防护效果基本相同，无水土保持方面的限制性，故选用方案一。

3.1.5 丁坝结构型式比选

主体设计对丁坝结构型式提出了3个方案，方案一，抛石丁坝；方案二，土心丁坝；方案三，沉排丁坝。

从水土保持角度分析，3个方案土石方量、扰动面积及防护效果基本相同，无水土保持方面的限制性，故选用方案三。

3.2 施工组织设计分析与评价

施工营地分别布置在堤防1处、险工2处，各施工点尽可能的共用施工营地，减少了扰动和征占地面积。

堤防施工道路均设在堤防永久占地范围内，险工施工道路利用现有交通道路扩宽33.0km，设在永久占地范围内的施工道路26.3km，新建施工道路4.8km，在施工布置时，最大限度的减少了新建施工道路长度，减少了扰动和征占地面积[3]。

综上，施工组织设计本着经济合理、尽量减少占地等原则布置施工临时设施，符合水土保持要求。

3.3 工程占地分析与评价

项目总面积206.87hm2，其中永久面积162.67hm2，临时面积44.20hm2。工程占用未利用土地为140.88hm2，占68.10%；占用林地面积16.57hm2，占总面积的8.0%；占用耕地面积39.93hm2，占总用地面的19.30%。详见表1。

表1 工程占地面积表 hm2

工程为防洪工程，不属于国家限制和禁止供地项目，符合国家供地政策。用地符合《水利水电工程建设用地设计标准》的规定和《堤防工程管理设计规范》，用地合理[4]。

3.4 工程土石方平衡及弃渣去向分析与评价

工程开挖20.07万m3，堤防回填及填筑45.83万m3，料场开采调入量为28.37万m3，总弃渣量2.61万m3，其中堤防段拆除混凝土等弃渣1.69万m3，弃至堤防左右岸料场开采后的料坑中；险工段产生弃渣0.92万m3，全部为土方，覆于护岸石笼上，可作为绿化用土。工程土石方平衡见表2。

表2 工程土石方平衡表 万m3

堤防段清基表土用于堤防绿化用土，堤防加固开挖的土方全部自身利用，堤防段拆除的混凝土块、步道块石、方砖等分别运至左右岸料场内；险工段开挖土方不能全部利用，产生弃土0.92万m3，就近平铺在险工段护岸石笼上，作为绿化用土，不外弃。料场开采产生的剥离弃料直接回覆在料场内。

从水土保持角度分析，工程土方配置合理，开挖土方全部回填使用，既可避免弃渣占地又利于植被恢复，符合水土保持要求。

3.5 料场分析与评价

本工程共选取料场14处，其中堤防加固设料场2处，险工设料场12处。料场全部位于河滩地，地势较平坦，料场地表有薄层耕植土，平均厚度0.3m，料场平均开采深度为1.0m，周边交通条件较好，运距较短。根据料场开采方案，料场有用层储量能够满足设计用量需要。场区覆盖层剥离量4.66万m3，开采量为28.37万m3。开采结束后覆盖层回填料场采坑。

从水土保持角度，本工程选定的料场料源丰富，合理的距离满足工程建设的需要，同时，料场周边交通条件较好，减少了因料场开采而修建的大量临时道路，减少施工扰动引起的水土流失[5]。

料场地质稳地，便于取料。料场面积较大，料场开采的无用层、筛余弃料堆放场地宽裕，料场通过合理的施工时序安排，减少了覆盖层土方的临时堆放场地[6]。开采方案的选择基本满足水土保持的要求。

3.6 主体工程设计水土保持分析与评价

3.6.1 堤防加固

根据主体设计，堤防采用浆砌石挡土墙型式，护坡采用坡改平生态护坡砌块，堤顶为交通路，交通路两侧路肩各有0.5m宽的绿化亮化带，堤防迎水侧设护堤林和植树台。

3.6.2 险工

闹德海水库坝下险工治理采用栽植灌木和撒播草籽相结合的治理方式进行生态恢复；低岸坎险工治理采用土堆生态护岸加硬性防护的方式进行治理。

上述措施具有较好水土保持功能，将主体工程生态护坡、护堤林及其它区域的绿化措施纳入到本工程的水土流失防治体系中[7-10]。但主体工程未充分考虑施工过程中水土流失防治，本次将补充设计。

水土保持设计补充清基表土的临时拦挡和苫盖措施；料场回填压实及绿化措施；施工生产生活区的围挡、排水等措施。

4 结 语

通过水土流失产生的因素、时段及强度分析，临时堆土、弃土和施工期扰动地表是产生水土流失的主要原因；从时段看，施工期间是土壤侵蚀的主要时期，从强度看，堤防、险工土方开挖、临时堆土和料场堆料所产生的水土流失强度最大。因此险工区、料场区、堤防加固区是新增水土流失较严重的区域。