熊盼盼

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

某水庫(kù)工程位于新疆博爾塔拉蒙古自治州哈拉吐魯克河上，是一項(xiàng)以供水、灌溉為主，兼顧發(fā)電的水利工程?？値?kù)容2870萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容2610萬(wàn)m3，攔河壩最大壩高85 m。工程由攔河壩、表孔溢洪道、底孔導(dǎo)流兼泄洪洞、發(fā)電引水系統(tǒng)和廠房等組成。工程等別為Ⅲ等，攔河壩采用瀝青心墻壩，壩高85 m，工程規(guī)模為中型。工程設(shè)置1處C2料場(chǎng)和1處永久棄渣場(chǎng)。

工程所在區(qū)域位于阿拉套山南麓，遠(yuǎn)距海洋，地處歐亞大陸腹地，為典型大陸型氣候，具有光照充足，冬夏冷熱懸殊，干旱少雨，蒸發(fā)量大，多風(fēng)多冰雪等特點(diǎn)。多年平均降水量208 mm，多年平均蒸發(fā)量（Ф20 cm）1412.8 mm，多年平均風(fēng)速2.61 m/s，風(fēng)向以西風(fēng)為主，歷年最大凍土深度201 cm。項(xiàng)目區(qū)植被覆蓋度在40%以上。土壤以栗鈣土、黑鈣土為主。項(xiàng)目區(qū)侵蝕形態(tài)以細(xì)溝侵蝕和面蝕為主，原地貌土壤侵蝕模數(shù)為1000 t/（km2·a），土壤容許流失量確定為1000 t/（km2·a）。

2 項(xiàng)目區(qū)水土流失情況

①風(fēng)力侵蝕:根據(jù)第一次全國(guó)水利普查水土保持專項(xiàng)普查新疆維吾爾自治區(qū)全區(qū)土壤侵蝕面積達(dá)88.54 km2，侵蝕面積約占全國(guó)的三分之一[1]，其中，風(fēng)力侵蝕面積為79.78 km2，占總侵蝕面積的81.49%，風(fēng)力侵蝕成為新疆最主要和典型的一種侵蝕類型。本工程壩址區(qū)位于阿拉套山南麓中低山區(qū)，風(fēng)向以西風(fēng)為主，多年平均風(fēng)速2.7 m/s，歷年最大風(fēng)速25 m/s，多年平均大風(fēng)日數(shù)23.4 d。該區(qū)兩邊臺(tái)地及山坡植被生長(zhǎng)較好，為山地干草原，河谷為針闊混交林帶，生長(zhǎng)有林地、灌木及草甸植被，植被覆蓋度在40%以上。土壤以栗鈣土、黑鈣土為主。料場(chǎng)、渣場(chǎng)區(qū)位于壩址下游地勢(shì)比較平坦、開闊地區(qū)，該區(qū)為荒漠化草場(chǎng)，植被覆蓋率約為25%，地表抗風(fēng)蝕的能力較強(qiáng)。綜合分析項(xiàng)目區(qū)氣象、植被、土壤等條件，判斷項(xiàng)目區(qū)屬于輕度風(fēng)力侵蝕。

②水力侵蝕:根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，項(xiàng)目區(qū)降水量較北疆其他地區(qū)稍多，多年平均降水量201.6 mm，最大一日降水量24 mm。由于地表植被覆蓋率高，對(duì)暴雨有一定的攔蓄作用，水蝕以濺蝕為主，局部地區(qū)植被蓋度較低的區(qū)域以細(xì)溝侵蝕為主，溝寬2 m～5 m，長(zhǎng)數(shù)百米，溝兩側(cè)巖體裸露，岸坡較陡，綜合判斷項(xiàng)目區(qū)水力侵蝕強(qiáng)度屬于輕度侵蝕。

3 棄渣場(chǎng)合理性分析

根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，1#棄渣場(chǎng)在山丘區(qū)的丘陵上，為坡地型棄渣場(chǎng)，占地面積為6.97 hm2，棄渣量為59.59萬(wàn)m3，最大堆渣高度為19 m。該棄渣場(chǎng)未在河道及湖泊管理范圍內(nèi)布設(shè)；不處于對(duì)重要基礎(chǔ)設(shè)施、人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全及行洪安全有重大影響的區(qū)域；不處于匯水面積和流量大、溝谷縱坡陡、出口不宜攔截的溝道內(nèi)；棄渣場(chǎng)與下游無(wú)公共設(shè)施、工業(yè)企業(yè)、居民點(diǎn)等的安全防護(hù)距離符合規(guī)范要求，不會(huì)影響其安全。

4 棄渣場(chǎng)水土保持措施設(shè)計(jì)

4.1 擋渣墻

本項(xiàng)目棄渣場(chǎng)為坡地型棄渣場(chǎng)，依據(jù)《水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB51018-2014）、《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》（SL575-2012），1#棄渣場(chǎng)擋渣墻、護(hù)坡等建筑物等級(jí)為Ⅳ等4級(jí)。棄渣場(chǎng)攔渣堤穩(wěn)定性分析見表1。棄渣場(chǎng)擋渣墻長(zhǎng)度為170 m，頂寬0.5 m，底寬2.9 m，高度為4 m，基礎(chǔ)埋深0.7 m。1#棄渣場(chǎng)需土方開挖345 m3，漿砌石量為1018 m3，見圖1。

表1 棄渣場(chǎng)攔渣穩(wěn)定性分析

圖1 擋渣墻剖面圖

計(jì)算項(xiàng)目為等厚土層土坡穩(wěn)定計(jì)算，采用瑞典條分法進(jìn)行安全系數(shù)計(jì)算，不考慮地震，不考慮水的作用。計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖2，土層信息見表2、表3。土條重切向分力與滑動(dòng)方向反向時(shí)當(dāng)下滑力對(duì)待；給定圓心、半徑計(jì)算安全系數(shù)；條分法的土條寬度為1.000 m；圓心X坐標(biāo)為5.000 m；圓心Y坐標(biāo)為12.000 m；半徑為15.000 m。

圖2 計(jì)算簡(jiǎn)圖

表2 上部土層數(shù)1

表3 下部土層數(shù)2

經(jīng)計(jì)算，滑動(dòng)圓心為（5.000 m，12.000 m）；滑動(dòng)半徑為15.000 m；滑動(dòng)安全系數(shù)為1.549；總的下滑力為907.333 kN；總的抗滑力為1405.283 kN；土體部分下滑力為907.333 kN；土體部分抗滑力為1346.464 kN；筋帶在滑弧切向產(chǎn)生的抗滑力為58.818 kN；筋帶在滑弧法向產(chǎn)生的抗滑力為0。

依據(jù)《水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 51018—2014）中，棄渣場(chǎng)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)采用瑞典圓弧法、改良圓弧法計(jì)算時(shí)，正常運(yùn)用情況下抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)必須≥1.15。本工程棄渣場(chǎng)級(jí)別為4級(jí)，經(jīng)計(jì)算典型斷面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.549，滿足要求。

依據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 386-2007）3.4抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，非正常運(yùn)用情況下抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)必須≥1.00，經(jīng)計(jì)算典型斷面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.549，滿足要求。

4.2 削坡

為防止渣體發(fā)生滑塌，并增加邊坡穩(wěn)定性，在棄渣堆置過(guò)程中，及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行削坡開級(jí)。棄渣場(chǎng)以現(xiàn)有的臨時(shí)道路為界，按高程分為兩個(gè)臺(tái)體，高程1205 m～1224 m為一個(gè)渣體，高程1234 m～1240 m為一個(gè)渣體，按照1∶1.5對(duì)棄渣進(jìn)行削坡，棄渣場(chǎng)削坡量為5860 m3。

4.3 馬道

棄渣進(jìn)行削坡處理后，在高程1205 m～1224 m的渣體堆渣高度10 m左右處設(shè)置3 m寬的馬道平臺(tái)，將渣體分為兩級(jí)，邊坡采取1∶1.5，馬道長(zhǎng)度約90 m。

4.4 覆土

棄渣場(chǎng)堆置完成后，需恢復(fù)原地貌采取綠化措施，并與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，在實(shí)施植物措施前需覆土，覆土厚度為0.3 m，覆土從綠化土場(chǎng)外購(gòu)，棄渣場(chǎng)區(qū)覆土量為1.36萬(wàn)m3。

4.5 撒播草籽

撒播草籽可選擇免灌植博樂(lè)蒿等，以條播為主，在整好的土地上開溝，深5 cm～10 cm，溝距離約15 cm。播種后根據(jù)天氣情況每天或隔天噴水，幼苗長(zhǎng)至3 cm～6 cm可停止噴水，但要保持土壤濕潤(rùn)。草籽撒播量為100 kg/hm2，綠化面積為4.54 hm2，共需要454 kg。初期可用汽車?yán)喔?～2次，保證其成活。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)博爾塔拉蒙古自治州某水庫(kù)工程坡地型棄渣場(chǎng)的水土流失現(xiàn)狀及設(shè)置的合理性進(jìn)行分析，得出棄渣場(chǎng)采用的水土保持措施，既能防止棄渣場(chǎng)的水土流失又能達(dá)到恢復(fù)自然景觀的效果，使棄渣場(chǎng)與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，起到水土流失治理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的目的。

5.2 建議

水利水電工程項(xiàng)目多處于山區(qū)，受限于施工場(chǎng)地布置，本文棄渣場(chǎng)最大堆渣高度為19 m。棄渣場(chǎng)雖采取了相應(yīng)的攔擋措施，但施工組織設(shè)計(jì)和后續(xù)的水土保持方案中未對(duì)減少棄渣場(chǎng)占地提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案，在后續(xù)同類工程棄渣場(chǎng)措施設(shè)計(jì)中，建議將棄渣場(chǎng)和取料場(chǎng)結(jié)合利用，盡可能將料場(chǎng)恢復(fù)至原地貌，減小棄渣堆置高度，減少棄渣對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。擇優(yōu)選取技術(shù)上可行、有效、投資省、方便施工的防護(hù)方案[2]。