黔中水利枢纽一期工程渠线区水土保持设计难点分析

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1、黔中水利枢纽一期工程渠线区水土保持黔中水利枢纽一期工程渠线区水土保持 设计难点分析设计难点分析黔中水利枢纽一期工程渠线区水土保持设计思路作者姓名：吴平 周宗敏 阮正 宁杨作者工作单位：贵州省水利水电勘测设计研究院单位地址：贵州省贵阳市宝山南路 27 号，贵州省水利水电勘测设计研究院环境保护处邮政编码：摘要：在当前扩大内需的宏观经济形势下，国家加大了对水利等基础设施的投资力度，作为贵州省最大的水利工程黔中水利枢纽一期工程，其建设已提上议事日程。该工程由水源区和渠线区组成，从水土保持角度而言，渠线区为典型线性工程，东西横跨贵州省中部 150km，南北纵横长江、珠江流域，涉及区域广，水土流失生态因子

2、差异大，渠系建筑物众多，水土保持设计难度大，一旦发生水土流失则影响面广、危害严重，因此能否做好渠线区的水土保持措施，将直接关系到整个工程水土流失防治工作的成败。本文通过总结渠线区的水土保持设计经验，提出“必须树立以线为主、点线结合的思想，并从典型设计入手，才能全方位把握水土流失防治要点” 。关键词： 渠线区 线性工程 水土保持1 概述工程概况黔中水利枢纽工程是以灌溉和城乡供水为主、兼顾发电的综合利用水利工程，是西部大开发中贵州水利建设的标志性工程，也是贵州最大的水利枢纽工程。工程分两期建设，其中一期工程拟解决贵阳市区 2020 年前城市供水，及 7 县42 个乡镇万亩耕地灌溉、5 个县城和 2

3、7 个乡镇供水、万人和万头大牲畜饮水，总净/毛用水量/亿 m，总投资亿元。在当前国家扩大内需的宏观经济形势下，XX 年 11 月国家发改委批准立项建设黔中水利枢纽一期工程。黔中水利枢纽一期工程分为水源区和渠线区两大部分。水源工程平寨水库位于长江流域乌江干流三岔河平寨河段，总库容亿 m，最大坝高，坝顶长 362m。渠线分布在贵州省中部的 10 个县市，渠线由总干渠、桂松干渠、总干支渠、桂松支渠 4 部分组成，主要有渠道、隧洞、渡槽、倒虹管和泵站等渠系建筑物。干、支渠总长432km，其中渠道总长 317km、隧洞总长 67km、渡槽总长44km、倒虹管总长 4km。方案批复情况XX 年 12 月，

4、贵州省水利水电勘测设计研究院编制完成黔中水利枢纽一期工程水土保持方案报告书 ，XX 年 1 月水利部水利水电规划设计总院在贵阳市，主持召开了方案技术评审会，方案获顺利通过。XX 年 5 月，水利部对方案报告书进行了批复。2 渠线区水土保持设计难点经预测，渠线区可能产生的水土流失量为万 m3、新增水土流失万 m3，水源枢纽区产生水土流失量为万 m3、新增水土流失万 m3，即渠线区水土流失量和新增流失量分别是水源枢纽区的倍、倍，渠线区是本水利工程的水土流失防治重点和难点。 跨度大、生态因子多变渠线区东西横跨贵州省中部 150km，由西向东依次穿越六盘水市的六枝特区、水城县，安顺市的西秀区、平坝县、

5、普定县、镇宁县、关岭县，黔西南州的长顺县，毕节地区的织金县、纳雍县等，共计 4 市、10 个县。南北纵横长江、珠江流域，最长跨度达 90km。区内地势总体为西面高、中部低，受侵蚀、岩溶影响，地貌有岩溶中山沟谷、峰丛洼地、残丘坡地、弱切割中山、峰林谷地、溶丘洼地、剥蚀侵蚀丘陵等。因地质、地形和气候条件的复杂性，土壤类型也极为复杂，有黄壤、山地黄棕壤、石灰土、紫色土以及水稻土等多种土类。该区地带性植被均为亚热带常绿阔叶林，但森林覆盖率变化大，南部六枝特区最低达%，北部织金县最高达%。据 1999 年国家卫星遥感水土流失航片成果，渠线区涉及的 10 个县市中，水土流失最轻的安顺市，侵蚀面积比，水土流

6、失最重的是毕节地区纳雍县，侵蚀面积比。渠系建筑物类型多渠线由总干渠、桂松干渠、总干支渠、桂松支渠 4 部分组成，主要有渠道、隧洞、渡槽、倒虹管和泵站等渠系建筑物。干渠分为总干渠和桂松干渠，总干渠和桂松干渠下共有支渠 25 条。干、支渠总长，其中总干渠渠道总长，桂松干渠渠道长，总干支渠渠道长，桂松支渠渠道长，隧洞总长、渡槽总长、倒虹管总长。渠道区渠道包括明渠及暗渠，除桂松干渠有为暗渠外，其余均为明渠。明渠以旁山渠道为主，梯形窄深式断面，多为挖方渠道和半挖半填渠道，局部段也有填方渠道。渠道断面宽高比=。由于地形、地质等原因，部分渠道只能采用暗渠。暗渠主要作用为连接相邻隧洞，其断面与隧洞基本相同，为

7、城门洞型。隧洞区隧洞采用无压、城门洞型。干支渠共有隧洞 73 座，隧洞总长，其中总干渠隧洞 16 个、长，桂松干渠隧洞 37 个、长，总干渠支渠隧洞 9 个、长，桂松干渠支渠隧洞 11 个、长。隧洞断面尺寸宽，高。渡槽区本工程涉及渡槽类型较多，高大跨渡槽以连续刚构渡槽为主，低矮渡槽多为排架式渡槽，另还有箱型拱式渡槽、拱排式渡槽、连续梁式渡槽、空心重力墩式渡槽。槽身横断面型式主要为矩形和 U 形。连续刚构式渡槽槽身断面选择矩形，拱排式渡槽槽身断面采用水力条件较好的U 形断面。干、支渠上渡槽共 157 座，渡槽总长，其中总干渠渡槽 32座、长，桂松干渠渡槽 16 座、长，总干支渠渡槽 68 座、长

8、，桂松干渠支渠渡槽 41 座、长。倒虹管区倒虹管采取地下敷设方式。干、支渠上倒虹管共 6 个、总长。泵站区泵站共 10 座，干渠上有 2 座，支渠上有 8 座。主体设计选取干渠上的革寨 1#、2#两座泵站作典型设计。1#泵站主厂房为地面式，主厂房平面设计尺寸15m，副厂房平面尺寸，泵站出水管道垂直于主厂房布置，出水管道采用埋管式压力钢管和钢筋混凝土管。2#泵站主厂房为地面式，主厂房平面尺寸15m，副厂平面尺寸。泵站出水管道垂直于主厂房布置，出水管道采用埋管式压力钢管和钢筋混凝土管。要求高、标准严从水土流失防治区的角度分析，渠线区地处贵州省水土流失重点治理区和重点监督区，属于国家级乌江赤水河上中

9、游重点治理区和珠江南北盘江重点治理区，执行建设类一级防治标准。从区域水土保持生态功能重要性分析，渠线区的水系如乌江南源三岔河、乌江支流猫跳河及南明河、北盘江支流打邦河、王二河等，均是贵州省的重要江河。以三岔河为例，其干流全长，天然落差，流域面积 7264km2，流域内水系发育，支流众多，呈羽毛状分布，主要的一级支流有 17 条，集水面积在 100km2 以上的支流有阿勒河、干田河、歹阳河、波玉河等 11 条，其中阿勒河与歹洋河集水面积均在 500km2以上，目前三岔河干流已建梯级电站 4 座，在建的有 4 座，正在设计兴建的梯级电站 4 座。渠线区下游将进入红枫湖、松柏山水库、花溪水库等水源保

10、护区，以红枫湖为例，在非主灌期从桂松干渠麻杆寨渡槽进口桩号处，下放到麻线河进入红枫湖水库，然后向贵阳供水。红枫湖是贵州省中部最大的人工湖，于 1960 年建成，集水面积 1596 km2，库容亿 m3，湖水面积，红枫湖既是国家级风景名胜区，亦是贵州省省会贵阳市重要的饮用水源保护区，一旦上游产生水土流失事件，将对下游的水源保护区造成水质污染，直接影响贵阳市供水。综上所述，整个渠线区的水土保持生态功能十分重要，必须严格执行建设类项目一级防治标准，以保护好工程区的生态环境。渠线区雨量丰沛，多年平均降雨量均超过 800mm，原地貌侵蚀强度总体为轻度，因此水土流失总治理度、林草植被恢复率、林草植被覆盖率

11、绝对值向上调整 2，土壤流失控制比向上调整为 1，即在考虑地区差异后，对这五项指标提出了更严格的要求。经调整，渠线区设计水平年水土流失防治目标为：扰动土地治理率 95%、水土流失总治理度 97%、土壤流失控制比 1、拦渣率 90%、林草植被恢复率 99%、林草植被覆盖率 27%。3 渠线区水土保持设计思路为合理布设水土保持措施，并分区作典型设计、统计工程量，将渠线区分为渣场、渠道、隧洞、渡槽、倒虹管及泵站共六个防治亚区。因各区的临时防护措施设计思路基本相同，下文只在渡槽区进行了详细叙述，其余各区不再重复。渣场区土石方平衡本工程渠道、隧洞、渡槽、倒虹管及泵站各亚区的挖方均大于填方，所需填方料无论

12、是质还是量，均可以利用本区的挖方料解决。因此，各亚区之间无土石方调配，也不需外借土石方。经土石方平衡后，开挖总量万 m3，回填总量万 m3，共产生弃渣万 m3。弃渣分布特点与点式工程水源区相比，渠线区弃渣总体为线性、分散分布。单位长度各渠系建筑物弃渣产生量分别是:总干渠 26m3/m、桂松干渠 21 m3/m、总干支渠 m3/m、桂松干支渠 m3/m，隧洞 20m3/m，渡槽 7 m3/m，倒虹管 33 m3/m。从上述可知，虽然渠线区弃渣为线性分布，但单位长度弃渣量并不小，在33 m3/m 之间，难以就地消纳，如果沿线无序堆放，则会形成带状“疤痕” ，影响景观。因此考虑对弃渣采取集中定点处置

13、方式，虽然在一定程度上增加了运距，但对沿途景观破坏小、并且容易集中布设水土保持防护措施。渣场规划渣场选择原则首先是少占耕地资源，渣场上游集水面积小，周边无公共设施、工矿企业、居民点等重要保护对象。其次是控制渣场数量和运距。要求在具体施工时，填筑材料优先考虑利用开挖料，尽量做到自我平衡，减少弃渣量和渣场个数。运渣距离一般控制在 1km 以内，确保集中堆渣方案的可操作性。第三是所选渣场能够充分利用当地机耕道或者渠线区的施工便道，尽量避免新建运渣公路。渣场设置根据上述渣场选择原则，渠线区共规划了 420 个渣场，其中窄沟型渣场 81 个、宽沟型渣场 22 个、中坡型渣场 45 个、缓坡型渣场 243

14、 个、天然凹地型渣场 29 个。各渣场大多位于出渣较多的隧洞进、出口附近，以及渠道两侧 500 范围内。代表性渣场选择原则因渠线区涉及渣场个数众多，不可能在方案报告书阶段对其一一进行设计，因此在上述五类渣场中，各选择代表性渣场作典型设计，并以此推算工程量。然而工程量估算能否接近实际，与是否合理选择代表性渣场关系密切。本方案在选择代表性渣场时，主要考虑了如下因素：1）堆渣库容适中，能反映该类型渣场的平均水平；2）地形、地质、上游区间来水等条件一般化，确保设计的水土保持措施具有可比性。根据上述原则，分别在五类渣场中选出了 5 个渣场作典型设计。典型设计冲沟型渣场 将冲沟型渣场进一步细化为窄沟型、宽

15、沟型两大类。与坡型、凹地型渣场相比，窄沟型、宽沟型渣场集雨面积较大，均具有上游汇流集中的特点，但由于在微地形条件上存在一定差异，两者宜分别作典型设计。从地形上来看，窄沟型渣场为“V”字型谷，两侧基本对称。沟口狭窄，坡度较陡，受雨水冲刷严重，沟内覆盖层较薄，局部基岩裸露，覆盖层厚度一般小于。考虑在沟口设置砌石重力式拦渣坝，在堆渣边界设排洪沟截洪，截洪后由拦渣坝左右两侧排至冲沟下游。渣体堆放在坝顶以上按 1：2削坡，高差约 10m 处设 2m 宽马道，坡面采用砌石框格护坡，框格中间撒播三叶草籽，形成综合护坡，堆渣结束后在渣面撒播三叶草籽。从地形上看，宽沟型渣场为“U”字形，两侧一般不对称。冲沟内覆

16、盖层一般较深、大于 2m，如果修筑重力坝，则坝基开挖较深、工程量大。因此考虑在沟口修建碾压堆石坝。排洪沟、综合护坡、渣面绿化等设计思路同窄沟型渣场。坡型渣场与冲沟型渣场相比，坡型渣场的最大特点是上游汇流不集中、集雨面积偏小。坡型渣场可进一步细分为陡坡型、缓坡型两大类。陡坡型渣场坡度一般大于 250，基岩裸露，覆盖层厚度小于。因上游无集中汇流区，采用重力式挡渣墙实施拦挡。在堆渣边界设排洪沟截洪，截洪后由拦渣坝左右两侧排至冲沟下游。渣体堆放在坝顶以上按 1：2 削坡。综合护坡、渣面绿化等设计思路同冲沟型渣场。缓坡型渣场坡度一般在 50250 之间，地形平缓开阔，覆盖层厚。集雨面积很小，汇流分散，坡面径流对堆渣体的影响很小，故不作防洪设计。渣场地形平缓，渣量不大，堆渣高度一般约 4m，不会产生重大安全隐患，因此缓坡渣场不考虑设置挡墙。堆渣边坡按 1：4 削坡，堆渣结束后在渣面撒播三叶草籽。天然凹地型渣场天然凹地四面环山，渣体堆放在天然凹地内，不会发生滑塌等现象，不设置拦挡、排洪措施。堆渣结束后对渣面进行植被恢复。渠道区工程措施从水土保持