抽水蓄能電站水土保持措施設(shè)計(jì)

王 靜，張 翼，楊 凱(中國電建集團(tuán) 華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

抽水蓄能電站水土保持措施設(shè)計(jì)

王 靜，張 翼，楊 凱
(中國電建集團(tuán) 華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

抽水蓄能電站；水土保持措施；設(shè)計(jì)

近年來，我國抽水蓄能電站發(fā)展迅速，截至2017年5月，我國已成為世界上抽水蓄能電站裝機(jī)容量最大的國家。然而，隨著抽水蓄能電站規(guī)模的日益增大，其施工過程中帶來的水土流失問題也日益突出，若不妥善防治，不僅對周邊生態(tài)環(huán)境、景觀和水系等產(chǎn)生不利影響，而且會影響建成后電站旅游業(yè)的發(fā)展。針對抽水蓄能電站的水土流失問題，在分析抽水蓄能電站水土流失特點(diǎn)及危害的基礎(chǔ)上，提出水土保持措施設(shè)計(jì)思路，并對不同的防治分區(qū)分別制定了有針對性的水土保持措施，以期達(dá)到防治水土流失的目的。

抽水蓄能電站是利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站，又稱蓄能式水電站。它具有調(diào)峰填谷、調(diào)頻、事故備用、調(diào)壓(調(diào)相)等多種功能，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，可配合風(fēng)電、核電等電源并網(wǎng)運(yùn)行，亦可作為受端負(fù)荷中心的支撐電源[1]。近年來我國抽水蓄能電站發(fā)展迅速，截至2017年5月，抽水蓄能電站裝機(jī)容量已達(dá)到2 773萬kW，在建機(jī)組3 095萬kW，此外處于可研(預(yù)可研)階段項(xiàng)目規(guī)模近5 000萬kW，我國已成為世界上抽水蓄能電站裝機(jī)容量最大的國家。然而，隨著抽水蓄能電站規(guī)模的日益增大，其施工過程中帶來的水土流失問題也日益突出，若不妥善防治，不僅對周邊生態(tài)環(huán)境、景觀、水系等帶來較大的不利影響，而且會影響建成后電站旅游業(yè)的發(fā)展。因此，做好抽水蓄能電站的水土保持措施設(shè)計(jì)顯得尤為重要和迫切，此項(xiàng)工作也越來越得到建設(shè)單位的高度重視。

1 抽水蓄能電站水土流失特點(diǎn)及危害

抽水蓄能電站為點(diǎn)型開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目，一般由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、泄洪建筑物、廠房、開關(guān)站、水庫淹沒區(qū)、永久道路、臨時(shí)道路、料場、棄渣場、中轉(zhuǎn)料場、表土堆存場、施工生產(chǎn)生活區(qū)、移民安置及專項(xiàng)設(shè)施復(fù)建區(qū)等組成，具有占地面積大、土石方挖填數(shù)量多、棄渣量大、工期長、投資多等特點(diǎn)。此外，電站一般選擇在生態(tài)環(huán)境較好的區(qū)域布置，有的甚至就建在風(fēng)景旅游區(qū)，電站建成后即可融入景區(qū)，成為當(dāng)?shù)刂匾穆糜钨Y源。

抽水蓄能電站擾動面積大，土石方挖填數(shù)量多，其開挖、填筑、機(jī)械碾壓、車輛運(yùn)輸、棄渣堆放等一系列施工活動破壞地表，改變原有地形地貌，使地表原有的水土保持功能大大降低或喪失；電站開挖、填筑、臨時(shí)堆置等形成的裸露面及高陡邊坡，在降雨、風(fēng)力和重力等外力作用下產(chǎn)生的水土流失，對周邊環(huán)境、自然景觀、水系行洪及水質(zhì)、后期旅游業(yè)發(fā)展等產(chǎn)生不利影響，甚至可能造成滑塌，影響工程安全；電站棄渣、中轉(zhuǎn)料和表土等在堆置過程中，若不采取防護(hù)措施或防護(hù)不當(dāng)，則極易造成水土流失，甚至引起邊坡失穩(wěn)，對堆放場地下游可能造成嚴(yán)重影響。

2 抽水蓄能電站水土保持措施設(shè)計(jì)思路

首先，根據(jù)抽水蓄能電站的工程布局、施工擾動特點(diǎn)、建設(shè)時(shí)序、地貌特征、自然屬性和水土流失影響等，遵照分區(qū)原則及分區(qū)方法進(jìn)行水土流失防治分區(qū)，一般分為樞紐工程區(qū)、交通設(shè)施區(qū)、料場區(qū)、棄渣場及中轉(zhuǎn)料場區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)和移民安置區(qū)。同時(shí)，根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50434—2008)確定水土流失防治等級和制定防治目標(biāo)。其次，在對工程現(xiàn)場及周邊同類工程充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程平面布置和施工方法、工藝，分析各防治分區(qū)水土流失特點(diǎn)及產(chǎn)生水土流失的環(huán)節(jié)。最后，對各防治分區(qū)制定有針對性的水土保持措施，重點(diǎn)做好棄渣場和交通設(shè)施區(qū)的防護(hù)措施設(shè)計(jì)，以期達(dá)到水土流失防治目標(biāo)要求。

3 抽水蓄能電站水土保持措施設(shè)計(jì)

3.1 樞紐工程區(qū)

樞紐工程區(qū)一般包括水庫大壩、庫盆、輸水系統(tǒng)、泄水建筑物、廠房和開關(guān)站、水庫淹沒區(qū)等，該區(qū)水土流失環(huán)節(jié)主要集中在庫周、大壩、隧洞、泄水建筑物、廠房及開關(guān)站等的開挖填筑活動。

為保護(hù)表土資源，施工前須對表土進(jìn)行剝離并集中堆置至表土堆存場進(jìn)行防護(hù)，表土層的厚度一般為20～40 cm，具體剝離厚度通過土壤調(diào)查確定，一般耕地和園地剝離厚度較大，林草地剝離厚度較小，耕地和園地的表土必須剝離，林草地的表土剝離量建議根據(jù)工程所需回覆量確定。其余防治區(qū)均須采取表土剝離措施，剝離方式與之相同，后面不再贅述。

為防止邊坡上游匯水沖刷坡面，考慮沿庫岸、壩肩、壩坡、洞口、廠房及開關(guān)站等邊坡邊界外側(cè)布設(shè)截水溝攔截、導(dǎo)排；對坡面采用噴混、錨桿支護(hù)、混凝土網(wǎng)格植草護(hù)坡等防護(hù)手段，邊坡較高時(shí)，分級布置馬道，馬道內(nèi)側(cè)設(shè)置排水溝，排水溝兩端與截水溝相接，最終匯入周邊自然水系。

考慮到抽水蓄能電站建成后大多兼有旅游觀光功能，進(jìn)行水土保持措施設(shè)計(jì)時(shí)要在充分考慮水土保持功能的基礎(chǔ)上，兼顧景觀美化的要求。因此，對大壩壩肩、庫周、洞口等硬質(zhì)邊坡實(shí)施邊坡綠化措施，邊坡綠化措施類型眾多，一般采用生態(tài)護(hù)坡和馬道種植槽綠化等形式。

3.2 交通設(shè)施區(qū)

交通設(shè)施區(qū)一般包括永久道路和臨時(shí)道路。其中永久道路主要為電站運(yùn)行期還繼續(xù)使用的道路，如上下庫連接道路、至開關(guān)站道路等；臨時(shí)道路僅為施工期使用，完工后不再繼續(xù)使用，如施工道路、至棄渣場道路、至表土堆存場道路等。該區(qū)水土流失環(huán)節(jié)主要集中在道路施工開挖填筑活動，尤其是下邊坡，如不規(guī)范作業(yè)，極易溜渣掛渣，產(chǎn)生的水土流失將對下游生態(tài)環(huán)境造成不利影響，甚至影響人民生命財(cái)產(chǎn)安全。交通設(shè)施區(qū)是抽水蓄能電站水土流失重點(diǎn)防治區(qū)域之一。

對于永久道路，考慮在路塹邊坡及隧道洞臉邊坡邊界外側(cè)設(shè)置截水溝，以排導(dǎo)路塹邊坡和隧道洞臉邊坡上游來水；在路塹邊坡坡腳設(shè)置排水邊溝、在路堤邊坡坡腳設(shè)置排水溝，以排導(dǎo)路塹、路堤邊坡及路面匯水，各截排水設(shè)施通過涵洞與道路兩側(cè)現(xiàn)有水系形成完整的排水系統(tǒng)；在道路路肩栽植行道樹進(jìn)行綠化，路塹和路堤邊坡在采取擋墻、邊坡防護(hù)等措施的基礎(chǔ)上，對相對較緩的邊坡實(shí)施生態(tài)護(hù)坡措施，如TBS生態(tài)護(hù)坡、拱形骨架植草護(hù)坡等。此外，由于抽水蓄能電站一般位于山區(qū)，道路所處地形一般較陡，施工過程中不可避免會造成土石渣順坡滾落，不僅壓埋下邊坡植被，也可能產(chǎn)生大量水土流失。因此，道路施工前，要對局部高陡坡坡腳實(shí)施臨時(shí)攔擋措施，施工期間不定期清除下邊坡堆積的土石渣。

對于臨時(shí)道路，為防治施工過程中產(chǎn)生的水土流失，與永久道路一樣也要在施工期間設(shè)置截排水溝、邊坡防護(hù)、下邊坡攔擋及浮渣清除等措施，但防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)可低于永久道路。此外，臨時(shí)道路使用完畢后要進(jìn)行土地整治，按原有土地利用類型進(jìn)行跡地恢復(fù)后交還地方。

3.3 料場區(qū)

料場區(qū)水土流失環(huán)節(jié)主要集中在料場開采期間。為防止上游來水沖刷施工作業(yè)面，考慮在料場開采邊界外側(cè)設(shè)置截水溝；為排導(dǎo)坡面自身匯水，考慮在開挖坡面馬道內(nèi)側(cè)設(shè)置排水溝，排水溝兩端與邊坡截水溝相接，最終匯入周邊自然水系。在料場開采結(jié)束后，在確保開挖邊坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，對料場平臺、馬道及開挖坡面進(jìn)行清理和修整，并實(shí)施綠化措施，以保持水土和改善生態(tài)環(huán)境，如平臺種喬灌木、坡面生態(tài)護(hù)坡等。當(dāng)料場位于庫周時(shí)，位于水庫正常蓄水位以下的開挖邊坡和平臺蓄水后將被淹沒，可不采取植物措施。

3.4 棄渣場及中轉(zhuǎn)料場區(qū)

棄渣場及中轉(zhuǎn)料場區(qū)一般包括棄渣場、中轉(zhuǎn)料場和表土堆存場，水土流失環(huán)節(jié)主要為棄渣、中轉(zhuǎn)料和表土堆置活動，該區(qū)也是抽水蓄能電站水土流失重點(diǎn)防治區(qū)域之一。受所處的地理?xiàng)l件限制，抽水蓄能電站工程棄渣綜合利用的可行性較小，一般就近設(shè)置棄渣場堆置。此外，根據(jù)施工需要，應(yīng)就近設(shè)置中轉(zhuǎn)料場和表土堆存場臨時(shí)堆置開挖利用料和表土剝離料。

該區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)前須對各堆放場進(jìn)行選址，特別是棄渣場，在滿足堆渣容量的基礎(chǔ)上，選址還須符合相關(guān)規(guī)程規(guī)范規(guī)定，不得違反強(qiáng)制性條文規(guī)定。一般棄渣場選址應(yīng)遵循以下原則：不得影響周邊公共設(shè)施、工業(yè)企業(yè)、居民點(diǎn)等安全；涉及河道的，應(yīng)符合治導(dǎo)規(guī)劃及防洪行洪的規(guī)定，不得在河道、湖泊管理范圍內(nèi)設(shè)置；禁止在對重要基礎(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)域布設(shè)；避免設(shè)置在高等級公路兩側(cè)可視范圍、自然保護(hù)區(qū)、一級或二級水源保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等敏感區(qū)域內(nèi)；不得在不良地質(zhì)區(qū)域布設(shè)，等等。

選址完成后，在渣體穩(wěn)定性滿足規(guī)定要求的基礎(chǔ)上按“先擋(排)后棄”的原則進(jìn)行水土保持措施設(shè)計(jì)，主要包括攔擋、截排水、沉沙和植被恢復(fù)措施。攔擋工程布設(shè)于堆渣坡腳，截排水工程布置于渣場頂部及兩側(cè)(如截水溝或排水渠)、馬道內(nèi)側(cè)(如馬道排水溝)及渣場底部(如盲溝)。攔擋和截排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參照《水電建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案技術(shù)規(guī)范》《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》和《水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等要求，并結(jié)合渣場堆渣實(shí)際確定，設(shè)計(jì)的擋墻穩(wěn)定性須滿足要求，設(shè)計(jì)的截排水工程過流能力須滿足設(shè)計(jì)洪峰流量要求。當(dāng)上游溝水流量較大時(shí)，需要增加溝水處理措施，如攔擋壩+排導(dǎo)洞。沉沙池布設(shè)于截排水溝末端，按《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范 小型蓄排引水工程》和《水利水電工程沉沙池設(shè)計(jì)規(guī)范》，并參考《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等進(jìn)行設(shè)計(jì)，可兼作蓄水池。棄渣堆置結(jié)束后，進(jìn)行土地整治和跡地恢復(fù)，庫內(nèi)渣場因蓄水后被淹沒不需要恢復(fù)植被。

中轉(zhuǎn)料場和表土堆存場設(shè)計(jì)思路同棄渣場，但因其施工后期將被利用，不永久堆置，其防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)一般低于棄渣場。另外，表土堆存場臨時(shí)堆置表土?xí)r間較長，堆放期間一般采取撒播草籽臨時(shí)綠化措施。

3.5 施工生產(chǎn)生活區(qū)

施工生產(chǎn)生活區(qū)包括永久場地和臨時(shí)場地，其中永久場地一般包括管理用房、業(yè)主營地、永久設(shè)備庫等，臨時(shí)場地包括承包商營地、施工工廠及倉庫、加工系統(tǒng)及施工風(fēng)、水、電系統(tǒng)等。水土流失環(huán)節(jié)主要為各場地開挖填筑、碾壓等施工活動，主要呈點(diǎn)狀分散分布在工程區(qū)內(nèi)，水土保持措施制定時(shí)，宜按各場地所處地形地貌特點(diǎn)采取有針對性的防護(hù)措施。對于填筑邊坡，宜在坡腳設(shè)置擋墻進(jìn)行攔擋；對于上游有一定匯水面積的施工場地，為防止匯水對施工場地的沖刷，在各場地邊坡邊界外側(cè)設(shè)置截水溝截流、排導(dǎo)，截水溝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)扣除已由交通設(shè)施區(qū)、樞紐區(qū)等截排水工程排導(dǎo)分流的部分匯水；在施工場地內(nèi)布置場內(nèi)排水溝，以排導(dǎo)場內(nèi)匯水，防止場地積水；截排水溝出口設(shè)置沉沙池。為減少各坡面水土流失，在保證邊坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能采取生態(tài)護(hù)坡措施。此外，對于永久場地及承包商營地，結(jié)合電站整體景觀規(guī)劃，按園林綠化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綠化，一般采用栽植喬灌木結(jié)合片植花卉和鋪植草皮的方式。工程結(jié)束后，永久場地繼續(xù)保留使用，臨時(shí)場地拆除臨建設(shè)施，按原有土地利用類型進(jìn)行跡地恢復(fù)。

3.6 移民安置區(qū)

移民安置區(qū)包括生活安置、生產(chǎn)安置和專項(xiàng)設(shè)施復(fù)建區(qū)。該區(qū)水土流失環(huán)節(jié)主要為各分項(xiàng)工程開挖填筑活動，特別是復(fù)建道路區(qū)，是防治的重點(diǎn)。

抽水蓄能電站生活安置和生產(chǎn)安置一般采用一次性貨幣補(bǔ)償方式，不需要采取相應(yīng)水土保持措施，但當(dāng)采用集中安置方式時(shí)，則需要根據(jù)生活安置和生產(chǎn)安置所處具體位置采取相應(yīng)水土保持措施，一般包括攔擋、排水和綠化等措施。

對于專項(xiàng)設(shè)施復(fù)建區(qū)，重點(diǎn)對復(fù)建道路做好防護(hù)措施設(shè)計(jì)，一般采取排水、邊坡綠化、下邊坡臨時(shí)攔擋等措施；對因修建道路新增的棄渣場采取攔擋、排水、綠化等防護(hù)措施，措施設(shè)計(jì)同棄渣場；對因修建道路新增的表土堆存場和施工場地采取臨時(shí)攔擋、排水及跡地恢復(fù)措施。供水、供電、通信等施工活動擾動較小，一般采取臨時(shí)覆蓋及跡地恢復(fù)措施即可。

4 結(jié)語及建議

(1)鑒于抽水蓄能電站所處地理位置的特殊性及建成后的旅游功能，在進(jìn)行水土保持措施設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮景觀綠化要求，提高防治標(biāo)準(zhǔn)。

(2)表土作為珍貴資源必須加強(qiáng)保護(hù)，施工前須進(jìn)行表土剝離，設(shè)置專門的表土堆存場進(jìn)行堆置，堆置過程中做好防護(hù)，施工后期作為綠化覆土。

(3)交通設(shè)施區(qū)和棄渣場是抽水蓄能電站水土流失重點(diǎn)防治區(qū)域，特別是棄渣場的選址及防護(hù)是重中之重，渣場所選位置要在滿足容量的基礎(chǔ)上，進(jìn)行充分論證，確保渣體堆置穩(wěn)定，且不得違背棄渣場選址強(qiáng)制性條款規(guī)定和不得違反敏感區(qū)域相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，措施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)須滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范規(guī)定。

[1] 程路，白建華.新時(shí)期中國抽水蓄能電站發(fā)展定位及前景展望[J].中國電力，2013(11):155-156.

S157.2

C

1000-0941(2018)01-0017-03

王靜(1979—)，女，湖北宜昌市人，高級工程師，碩士，長期從事水土保持方案編制、水土保持規(guī)劃、水土保持設(shè)計(jì)、水土保持監(jiān)測及驗(yàn)收評估等工作。

2017-06-10

(責(zé)任編輯 孫占鋒)