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1、 抽水蓄能电站的水土流失预测抽水蓄能电站的水土流失预测以张河湾抽水蓄能电站为例以张河湾抽水蓄能电站为例谭奇林（国家电力公司北京勘测设计研究院，北京 100024）摘摘 要要：在分析因抽水蓄能电站建设造成的水土流失特点的基础上，以张河湾抽水蓄能电站为例，详细论述了水土流失预测的主要内容，包括损坏的水土保持设施及原生地貌面积、弃土弃渣量、可能造成的水土流失量及水土流失危害。文中提及的水土流失预测内容及预测方法可为蓄能电站及常规水电站建设的水土流失预测提供借鉴。关键词关键词：抽水蓄能电站；水土流失；水土保持措施；预测；计算方法1 1 建设项目概况建设项目概况拟建的张河湾抽水蓄能电站（以下简称电站）位
2、于河北省石家庄市井陉县测鱼镇张河湾村附近，距石家庄市 直线距离 53km，设计装机容量 1 000MW，年发电量 1675 亿 kWh，年抽水用电量 2204 亿 kWh。电站建成 后并入河北省南部电网，担任系统调峰、填谷、调频、调相及事故备用等任务。电站主体工程包括上水库工程、水道系统、地下厂房系统、拦沙坝，以及垭口明渠系统和下水库拦河坝续建 工程。 2 2 水土流失特点水土流失特点抽水蓄能电站建设具有工期长、施工规模大、弃土弃渣多等特点，施工过程中，不但开挖扰动原地貌，造成 地表植被破坏和植被的蓄水固土能力丧失，且渣场堆放大量的弃土弃渣遇暴雨时极易成为塌方、泥石流的策源地。 造成的水土流失
3、具有如下特点：（1）流失面较广：抽水蓄能电站多建在高山峡谷区，需改建、新建进场公路及场内公路；电站上水库库盆 开挖或库底清理及下水库拦河坝施工，堆渣场及施工营场地等各功能区的施工均可产生不同程度的水土流失 （2）点、线、面兼备：由于各功能区的施工作业特点不同，在施工公路两侧存在线状水土流失，在施工营 场地、堆渣场、上水库、下水库等处为近似的点状水土流失，而在整个工程区基本为面状水土流失。 （3）流失强度不一：堆渣场和施工公路两侧为重点水土流失区，亦为重点防治区，而施工营场地的水土流失相对较轻。（4）流失形式多样：由于抽水蓄能电站建设本身的特殊要求，电站工程区多同时存在水力侵蚀、重力侵蚀 和风力
4、侵蚀，而电站的兴建将导致不同功能区的主要流失形式有所区别。在施工公路两侧的高陡边坡将以重力侵 蚀中的泻溜、滑坡及崩塌为主；在堆渣场，由于坡长较大，加之堆渣体较松散，以水蚀为主；如果堆渣时碾压不 够，则存在陷穴和滑坡的可能；在施工营场地以雨滴溅蚀和层状面蚀为主。各功能区均存在一定程度的风蚀。 3 3 水土流失预测的主要内容水土流失预测的主要内容根据开发建设项目水土保持方案技术规范（SL20498）的规定，预测内容为：在确定功能区预测时段 的基础上，预测工程兴建造成的原地貌及植被损坏情况。针对蓄能电站的特点，主要是指电站建设过程中开挖扰 动原地貌和损坏林草植被的面积；弃土弃渣量预测包括主体工程、施
5、工营场地、公路和料场等处施工造成的弃渣； 损坏的水土保持设施预测，包括工程设施和原地貌等具有水土保持功能的其他设施；可能造成的水土流失量预测， 根据工程施工特点和弃渣堆放位置及形式，采用可取的方法进行预测；水土流失危害预测，分析工程建设造成的 水土流失对土地资源、区域生态环境、下游河道、村民生产生活等可能造成的不利影响。4 4 水土保持设施损坏预测水土保持设施损坏预测41 原地貌损坏情况原地貌损坏情况电站施工征地 2034hm2，部分耕地将被占用。受施工活动影响，占地范围内的原地貌将遭到不同程度的开 挖扰动、碾压、占压等破坏，原有的保水、保土功能降低。根据施工及水库淹没调查成果进行的分析，电站
6、各功 能区的地貌损坏情况见表 1。42 损坏的水土保持设施损坏的水土保持设施根据施工和水库专业的有关成果及现场查勘情况分析，电站施工过程中损坏的水保设施为原地貌，没有工程 设施。施工占地范围内的土路水土保持功能微弱，荒山中也有 2704hm2基本为无任何植被的荒坡，不计入水土 保持设施。电站建设过程中破坏的水土保持设施面积共 13676hm2。5 5 弃土弃渣量弃土弃渣量51 渣场选择渣场选择根据渣场规划成果，电站建设过程中产生的弃土弃渣堆放在 8 个渣场，各渣场位置及容量见表 2。52 弃渣流向及分布弃渣流向及分布电站上水库由开挖筑坝而成，表土和大部分石料可利用，但仍将产生一定量的弃渣；同时
7、，下水库、水道系 统、地下厂区系统、垭口排沙、砂石料场、生活区和交通公路等的施工，都将废弃一定量的土石渣。各功能区弃 渣量及流向见表 3。6 6 可能造成的水土流失量可能造成的水土流失量可能造成的水土流失量是指工程区的原水保设施被破坏后，在不采取任何水保措施的条件下，可能造成的新 增水土流失量。61 预测时段划分预测时段划分由于抽水蓄能电站建设产生的水土流失主要是在基本建设期，因此预测时段选择为电站建设期。根据施工进 度安排，各功能区的预测时段见表 4。62 预测分区预测分区电站建设过程中可能直接造成水土流失的面积为 13082hm2，基本为一定范围内的零星占地。由于占地的使 用方向不同，造成
8、水土流失特性不同、水土流失危害程度不一，故需对水土流失预测进行分区。分区情况详见表 4。 63 预测方法选择预测方法选择水土流失预测的方法较多1，包括美国通用土壤流失方程（USLE）、南非土壤流失计算模型（SLEMSA）、 体积估算法、径流场法、流域试验法和专家预测法（加速侵蚀法）等。各方法均有一定的优缺点，亦有一定的适 用范围。考虑到各方法的可操作性，水土流失预测方法选择为通用土壤流失方程法和专家预测法。6.3.1 通用土壤流失议程（USLE）2USLE 是目前计算水力侵蚀较常用的方法。国内有关专家为其在中国的广泛应用做了大量工作，对方程参数 的合理取值进行了分析3。其计算公式为：M=FA
9、(1)A=RKLSCP (2)LS=（L/22.1)0.6(S/9)1.4 (3) (4) 式中 M水土流失量，ta； F水土流失面积，hm2 A单位面积多年平均水土流失量，t（hm2a）； R降雨侵蚀力因子，选择项目区有代表性的 20 年逐月降水系列计算； K土壤可侵蚀因子，与土壤的机械组成、有机质含量、土壤结构及土壤透水性有关，通过查表确定；Ls地形因子，与坡长和坡度有关，对渣场分堆渣坡面和渣顶平台应分别计算； C植被与经营管理因子，与植被覆盖度和耕作期有关，由于水土流失预测的前提 为不采取任何水保措施，故 C 值取 1； P水土保持措施因子，主要指工程措施、植物措施和农业措施，取 1；
10、Pi第 i 月的平均降雨量，mm； p全年或多年平均降水量，mm。632 专家预测法专家预测法是利用专家的知识和经验进行水土流失预测的“专家会诊”，步骤如下：（1）通过普查和详查，分析确定工程区原生水土流失的特点，如影响水土流失的主要因素 及水土流失形式，并确定工程区土壤侵蚀模数的本底值，设为 E0。（2）根据工程区施工总布置，考虑各分区的水土流失特点，进行水土流失预测分区，设定为i（i1，2，m）。（3）由专家对比分析项目建设过程中和建设前各水土流失分区内水土流失影响因素的变 化趋势，并依据水土流失规律估测各因素综合对水土流失量的贡献度，设为 Ai（i1，2， m）。（4）计算各分区新增的水
11、土流失量： Ei（AiE0E0）Mi （5）式中 Mi各分区破坏的水土保持设施面积，hm2。（5）新增水土流失总量为：根据各功能区的施工特点，其相应的水土流失预测方法见表 4。 64 参数汇总渣场参数汇总成果见表 5，其他各功能区参数见表 6。其他各功能区的水土流失参数主要是综合贡献度 Ai和原生水土流失强度。综合贡献度 Ai根据有关参考文献 和质询水保专家确定4、5，原生水土流失强度由地方试验资料和现场查勘情况确定。 65 预测结果根据拟定的预测时段、预测分区及预测方法，水土流失预测成果见表 7。7 7 水土流失危害水土流失危害 根据上述水土流失预测成果，在电站建设过程中，工程区施工占地范围
12、内的原地貌将遭受不同程度的破坏， 上水库区、渣场区等原地貌将发生较大的改变。在不采取任何水土保持措施的条件下，建设期将新增水土流失 34 585t，其中渣场新增 15 554t，占新增水土流失总量的 45；施工公路新增 13 415t，占新增水土流失总量 的 388。大量的水土流失对区域土地生产力、区域生态稳定性、下水库库容、水库下游河道的冲淤变化等均 有一定影响。 71 对土地生产力的影响施工占地范围内的新增水土流失将使较为肥沃的表土资源被冲走，不但造成当地水土资源的损失，而且使区 域土壤理化性状恶化，土壤倾向贫瘠化，土地生产力降低，对当地发展农林牧业生产均为不利。 72 对电站运行的影响由
13、于 2、3、7、8 号渣场所在沟道为电站下水库的支沟，在遭遇暴雨洪水时，大量弃渣将随水流进入下水库， 不但影响水库的调节库容，增大汛期含沙量，将加大对机组的磨损，影响机组寿命。 73 对下游河道的影响46 号渣场所在沟道为水库下游河道的支沟，弃渣随水流进入河道后，必将改变其冲淤变化，影响河道行 洪。 74 对石门村的影响1 号渣场所在沟道下游约 05km 处的坡地上有石门村。该村有住户 260 户，845 人（1997 年），耕地 847hm2，园地 667hm2，林地 1119hm2，牧草地 4667hm2。1 号渣场弃渣量 5009 万 m3，如不采取水土保 持措施，一旦遭遇暴雨洪水，不但
14、会造成渣场的水土资源损失，且流失的弃渣可能造成下游沟道淤堵，冲毁沟边 耕地、林园地及道路，影响石门村村民的生产和生活。8 8 结结 语语水土流失预测是编制水土保持方案的重要内容和采取水土保持措施的根本依据。文中分析表明，电站施工过 程中损坏的水土保持设施面积占征地面积的 6724，损坏的水土保持设施主要是原地貌。新增水土流失主要 集中于渣场和施工公路，各占流失总量的 45和 388。造成的危害主要为影响电站汛期运行、下游河道行洪、 区域生态稳定、石门村生产生活等。为保护区域生态，控制原有及电站建设产生的新增水土流失，必须采取水土 保持措施。参考文献参考文献： 1 李文银，等工矿区水土保持M北京：科学出版社，1996 2 李怀南小流域治理理论与方法M北京：水利电力出版社，1989 3 王万忠，焦鞠英中国的土壤侵蚀因子定量评价研究J水土保持通报，1996（5）：1194 刘 震开发建设项目水土流失防治技术研究M北京：中国标准出版社，1999 5 张丽萍，唐克丽工程建设加大坡面系统潜在侵蚀能力的研究J水土保持通报，1997（2）： 2730最佳视觉效果:800*600 分辨率 为了本系统能够更好的为您服务，请使用 IE4.0 或以上版本浏览器 北京光宇华夏科技有限责任公司 Copyright2001
