引江濟(jì)淮試驗(yàn)段工程棄渣場(chǎng)綜合治理方案分析

王寶存， 鄒玉波， 崔 敏

(安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230088)

引江濟(jì)淮工程從長(zhǎng)江下游引水向淮河中游地區(qū)補(bǔ)水，是解決安徽、河南兩省水資源缺乏困境的重要工程舉措，也是我國(guó)綜合性的戰(zhàn)略水資源配置工程和具有標(biāo)志性意義的重大調(diào)水工程[1-4]。引江濟(jì)淮工程在建設(shè)實(shí)施過(guò)程中產(chǎn)生大量棄渣，棄渣考慮分段集中堆至各棄渣場(chǎng)。大量的棄渣侵占土地面積極大，容易產(chǎn)生破壞原有土地類型及灌排屬性、污染周邊環(huán)境、棄渣場(chǎng)滑坡坍塌等風(fēng)險(xiǎn)，且在風(fēng)力、降雨的侵蝕下，極易產(chǎn)生棄渣場(chǎng)水土流失淤積附近河道等問(wèn)題[5-10]。為此，需對(duì)棄渣場(chǎng)進(jìn)行綜合治理，降低其對(duì)自身及周邊生態(tài)環(huán)境的破壞，減小棄渣場(chǎng)所帶來(lái)的不良影響。

1 工程概況

引江濟(jì)淮試驗(yàn)工程棄渣設(shè)計(jì)棄渣量473.90萬(wàn)m3，臨時(shí)征地116.94萬(wàn)m2(其中耕地面積78.55萬(wàn)m2)，實(shí)際棄渣360萬(wàn)m3，占地約55萬(wàn)m2。后期J006-1標(biāo)招標(biāo)時(shí)要求向試驗(yàn)段棄渣場(chǎng)繼續(xù)棄渣，棄渣總量調(diào)整為760萬(wàn)m3。目前J006-1標(biāo)已向試驗(yàn)段棄渣場(chǎng)棄渣約290萬(wàn)m3，尚有擬棄于試驗(yàn)段棄渣場(chǎng)的110萬(wàn)m3需堆高或調(diào)整棄渣場(chǎng)解決。J006-1標(biāo)已棄渣的D區(qū)、E區(qū)和試驗(yàn)段已棄渣的⑤區(qū)具備復(fù)墾條件，受J006-1標(biāo)棄渣道路布置影響，試驗(yàn)段已棄渣的1～4區(qū)尚不具備復(fù)墾條件。試驗(yàn)工程和J006-1標(biāo)棄渣位置見圖1。

圖1 試驗(yàn)工程和J006-1標(biāo)棄渣位置

2 棄渣場(chǎng)治理存在問(wèn)題

(1) 由于試驗(yàn)段棄渣場(chǎng)棄渣量相比原設(shè)計(jì)方案增加約285萬(wàn)m3，棄渣頂高程抬高5m左右，棄渣場(chǎng)可復(fù)墾成耕地的面積約50萬(wàn)m2，遠(yuǎn)小于棄渣場(chǎng)棄渣前占用的耕地面積(78.55萬(wàn)m2，其中基本農(nóng)田70.58萬(wàn)m2)。

(2) 試驗(yàn)工程標(biāo)段在棄渣場(chǎng)南棄渣區(qū)(圖1中的③區(qū)、④區(qū)和⑤區(qū))頂部棄置了崩解巖，不符合原復(fù)墾方案要求(棄渣場(chǎng)頂面1m范圍內(nèi)應(yīng)為粘壤土、不得有石渣)，需采取覆土或換填等措施。

(3) 棄渣場(chǎng)因苦驢河、村村通道路分隔以及堆高影響，現(xiàn)狀形成5塊，土地復(fù)墾利用率減小，灌排、交通等輔助設(shè)施工程量增加，且不利于后期機(jī)械化耕作和土地流轉(zhuǎn)。

(4) 目前棄渣場(chǎng)苦驢河以北3區(qū)(圖1中的①區(qū)、②區(qū)和DE區(qū))渣頂高程36～42m，東南區(qū)渣頂高程37.5～45m，西南區(qū)渣頂高程43～47m，頂面高低不平，頂面平整工程量大。

(5) 棄渣場(chǎng)坡面占地約40%，邊坡水土保持工作量大，沿苦驢河兩側(cè)的邊坡高度近20m，安全隱患大。

(6) J006-1標(biāo)棄渣運(yùn)輸?shù)缆凡贾?、棄渣沉降未穩(wěn)定等因素制約，目前棄渣場(chǎng)僅部分分區(qū)區(qū)(圖1中的DE區(qū)、⑤區(qū))具備復(fù)墾條件。

(7) 渣場(chǎng)占用水塘約5萬(wàn)m2，后期灌溉用水自苦驢河抽取，需在苦驢河上建設(shè)攔河蓄水建筑物。

(8) 現(xiàn)有棄渣場(chǎng)若不繼續(xù)堆高，棄渣容量滿足不了J006-1標(biāo)約定的400萬(wàn)m3要求，約90萬(wàn)m3需變更棄渣場(chǎng)導(dǎo)致運(yùn)輸費(fèi)用增加。

3 綜合治理方案

原復(fù)墾方案設(shè)計(jì)中，復(fù)墾后的渣場(chǎng)頂部0.3m為耕植土層，下部為1.5m粘土作為保水層。棄渣場(chǎng)因苦驢河、村村通道路分隔成A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)等四區(qū)，渣場(chǎng)分區(qū)見圖2。

圖2 棄渣場(chǎng)分區(qū)示意圖

3.1 方案1: 按堆渣現(xiàn)狀分塊進(jìn)行整治

在棄渣場(chǎng)現(xiàn)狀堆渣基礎(chǔ)上進(jìn)行整治，每個(gè)區(qū)域通過(guò)平整，將頂部1.8m深度范圍內(nèi)的崩解巖挖除或在其上回填厚度1.5m的粘土，平整后頂部覆蓋厚度0.3m的耕作土。

(1)棄渣場(chǎng)頂部平整與崩解巖處理。A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)平整工程量分別為17萬(wàn)m3、15.7萬(wàn)m3、1.4萬(wàn)m3和6.2萬(wàn)m3。A區(qū)頂部15萬(wàn)m2為崩解巖，需將崩解巖挖除至高程43.0m，換填粘性土和耕作土，挖除、換填量約14.4萬(wàn)m3，治理后棄渣場(chǎng)頂高程仍為44.8m。B區(qū)頂部均為崩解巖，需在平整后的渣面上回填1.5m以上的粘性土和0.3m左右的耕作土，粘土回填量約20萬(wàn)m3(利用J006-1標(biāo)挖方)，耕作土回填4萬(wàn)m3，治理后棄渣場(chǎng)頂高程42m。C區(qū)滿足復(fù)墾要求。D區(qū)頂部3.27萬(wàn)m2為崩解巖，將該部分崩解巖挖除至高程39.0m，換填粘性土，挖除、換填量約1.5萬(wàn)m3，處理后棄渣場(chǎng)頂高程仍為40.5m。

(2)坡面防護(hù)。渣場(chǎng)邊坡整治面積為40.07萬(wàn)m2，邊坡坡面覆蓋0.5m厚的耕作土或腐殖土，坡面種植草皮，并種植欒樹、大葉女貞等小喬、灌木，坡腳和馬道處布置縱向排水溝，坡面橫向排水溝每100m左右布置一道。

(3)提水泵站。A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)復(fù)墾后分別建設(shè)提水泵站一座，提水設(shè)計(jì)流量分別為0.155m3/s、0.064 m3/s、0.009 m3/s和 0.033 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程分別為22m、19m、10m和17m。

3.2 方案2：抬高村村通道路分南北兩區(qū)進(jìn)行整治

方案2在方案1的基礎(chǔ)上利用J006-1標(biāo)的棄渣將原穿越渣場(chǎng)的村村通道路抬高，同時(shí)將南側(cè)水塘作為棄渣區(qū)，增加棄渣容量50萬(wàn)m3，增加棄渣頂面積4.8萬(wàn)m2，水塘上游來(lái)水通過(guò)新建雷北村排澇涵排水至苦驢河。渣場(chǎng)整治后劃分成AB區(qū)、C區(qū)、D區(qū)，其中苦驢河南岸為AB區(qū)(形成整體)，北岸為C區(qū)、D區(qū)。

(1)棄渣場(chǎng)頂部平整與崩解巖處理。AB區(qū)、C區(qū)、D區(qū)平整工程量分別為45.5萬(wàn)m3、1.4萬(wàn)m3和6.2萬(wàn)m3。A區(qū)頂部15萬(wàn)m2為崩解巖，將高程41.7m以上的崩解巖挖除，換填粘性土和耕作土，挖除、換填量約18萬(wàn)m3，處理后棄渣場(chǎng)頂高程為43.5m。B區(qū)頂部均為崩解巖，現(xiàn)狀高程37.5～45m，高程41.7m以上的崩解巖(面積約5萬(wàn)m2)需挖除墊高低洼地，崩解巖挖除量約22.5萬(wàn)m3，后期利用A區(qū)的粘性土填高至高程43.5m，滿足復(fù)墾需要。C區(qū)、D區(qū)處理方式同方案1。

(2)坡面整治。渣場(chǎng)邊坡整治面積為36.92萬(wàn)m2，整治方式同方案1。

(3)村村通道路。村村通道路因棄渣場(chǎng)占?jí)涸访?，需在棄渣頂面恢?fù)，該道路橫斷面組成：土路肩2×0.5m，車行道6.0m(錯(cuò)車道段)。村村通道路路面結(jié)構(gòu)形式為：20cm厚水泥混凝土面層+20cm厚級(jí)配碎石基層，路面以下80cm范圍內(nèi)填土需分層壓實(shí)，壓實(shí)度0.96(重型擊實(shí)試驗(yàn))。道路兩端與現(xiàn)狀路面連接，道路長(zhǎng)度540m，最大縱坡不大于6%。

(4)雷北村排澇涵。因棄渣場(chǎng)AB區(qū)占?jí)涸艥硿虾湍蟼?cè)水塘，需修筑一排澇涵將雷北村沖溝來(lái)水排至苦驢河。雷北村排澇涵位于雷北村西側(cè)，匯水面積約3.5km2，設(shè)計(jì)流量8.0m3/s(20年一遇)。

(5)提水泵站。AB區(qū)、C區(qū)和D區(qū)復(fù)墾后分別建設(shè)提水泵站一座，提水設(shè)計(jì)流量分別為0.242m3/s、0.009 m3/s和 0.033 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程分別為20m、10m和17m。

3.3 方案3：苦驢河大改道形成一個(gè)堆渣區(qū)進(jìn)行整治

方案3將苦驢河改道，將渣場(chǎng)內(nèi)的苦驢河改道至渣場(chǎng)北側(cè)(征地紅線范圍內(nèi))，在改道河道通水后進(jìn)行棄渣場(chǎng)頂面平整，并利用J006-1標(biāo)待挖土方和渣場(chǎng)平整土方將原苦驢河填平，抬高村村通道路，從而將這個(gè)渣場(chǎng)連城一片，同時(shí)滿足J006-1標(biāo)向試驗(yàn)工程棄渣場(chǎng)棄渣400萬(wàn)m3的施工合同約定。

(1)苦驢河改道。改道后苦驢河設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，河道設(shè)計(jì)水位為28.74m～27.50m，河道設(shè)計(jì)底寬12m，河道兩側(cè)邊坡1∶2，河底以上3m處設(shè)寬1.0m的平臺(tái)，平臺(tái)以下坡面采用格賓網(wǎng)護(hù)坡，平臺(tái)以上采用草皮護(hù)坡。

(2)棄渣場(chǎng)頂部平整與崩解巖處理?？囿H河改道后，棄渣場(chǎng)邊線距河道頂邊線距離10m，再將棄渣場(chǎng)整平(含老苦驢河)，并保證J006-1標(biāo)向該棄渣場(chǎng)棄渣400萬(wàn)m3進(jìn)行整平設(shè)計(jì)，平整工程量為125萬(wàn)m3。A區(qū)約15萬(wàn)m2頂部均為崩解巖，將高程40m以上的崩解巖挖除，利用J006-1標(biāo)棄土填平，挖除量約15萬(wàn)m3。B區(qū)頂部均為崩解巖，現(xiàn)狀高程37.5m～45m，高程40m以上的崩解巖(面積約6.5萬(wàn)m2)需挖除墊高低洼地，崩解巖挖除量約6.5萬(wàn)m3，利用J006-1標(biāo)棄土填平。C區(qū)、D區(qū)處理方式同方案一。

(3)渣場(chǎng)邊坡整治。渣場(chǎng)邊坡整治面積為19.7萬(wàn)m2，整治方案同方案1。

(4)村村通道路。村村通道路因棄渣場(chǎng)占?jí)涸访?，需在棄渣頂面恢?fù)，道路兩端與現(xiàn)狀路面連接，道路長(zhǎng)度540m，道路結(jié)構(gòu)同方案2。村村通道路跨改建的苦驢河橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路-II級(jí)，采用空心板結(jié)構(gòu)，橋面高程32.00m，單跨跨度10m，計(jì)5跨，總跨度50m。公路橋結(jié)構(gòu)同方案2。

(5)雷北村排澇涵。雷北村排澇涵位于雷北村西側(cè)，緊臨村村通道路，將來(lái)水排至苦驢河，匯水面積約3.5km2，設(shè)計(jì)流量8.0m3/s(20年一遇)。

(6)提水泵站。棄渣場(chǎng)復(fù)墾后灌溉面積82.8×104m2，共布置泵站2座，提水設(shè)計(jì)流量分別為0.206m3/s和 0.213m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程均為17.5m。

4 方案比較

為比較3種治理方案，分別從耕地面積恢復(fù)、整治效果、實(shí)施難度、復(fù)墾進(jìn)度和可比投資等方面進(jìn)行綜合比較分析。其中對(duì)復(fù)墾后耕地面積小于原耕地面積(78.55×104m2)的方案，需通過(guò)購(gòu)買耕地指標(biāo)以滿足耕地?cái)?shù)量不減少的要求，購(gòu)買指標(biāo)費(fèi)用約300元/m2。三種方案綜合比較如表1所示。

表1 3種方案綜合比較結(jié)果

目前棄渣場(chǎng)治理存在主要問(wèn)題是如何保證耕地?cái)?shù)量不減少，方案1和方案2主要通過(guò)外購(gòu)耕地指標(biāo)來(lái)解決(方案一外購(gòu)指標(biāo)24.86×104m2，方案2外購(gòu)指標(biāo)21.89×104m2)，方案3可通過(guò)征地范圍內(nèi)新建工程來(lái)解決。從存在問(wèn)題解決角度看，方案3相比其他兩個(gè)方案更好。

經(jīng)綜合比較，方案3相較方案1和方案2而言，除復(fù)墾進(jìn)度較慢以外，其耕地面積滿足復(fù)墾要求，整治效果良好，且實(shí)施難度較小，此外可比投資最小。由此可知，方案3是3種方案當(dāng)中最好的治理方案，擬采用方案3對(duì)引江濟(jì)淮試驗(yàn)段工程棄渣場(chǎng)進(jìn)行綜合治理。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)改道棄渣場(chǎng)內(nèi)的河道、優(yōu)化設(shè)計(jì)邊坡等其他工程措施，做到引江濟(jì)淮試驗(yàn)工程棄渣場(chǎng)治理后土地質(zhì)量不降低，耕地面積不減少。相比其他方案具有更好的治理效果、可操作性和性價(jià)比，為引江濟(jì)淮工程后續(xù)的棄渣場(chǎng)治理工程提供良好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。