1、1水电站工程水土流失预测存在的问题及对策【摘要】保护好流域生态环境是水资源可持续发展的前提，抽水蓄能电站的兴建对周围生态环境的影响较为复杂。若规划不周，在施工期产生的“三废一噪”可能对周围生态环境造成不利影响，因此应采取必要措施予以防治，本文将围绕水电站工程水土流失预测存在的问题及对策进行讨论。 【关键字】水电站工程 水土流失预测问题对策 中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号： 一、水土流失预测 1、水土流失预测范围及预测单元 根据工程建设对项目区及周边地区的扰动破坏，确定工程水土流失预测范围包括：工程征用、占用的全部永久占地和临时用地。依据程工建没新增水土流失特点及“自然环境
2、相同，扰动机理一致”的原则确定工程预测单元包括：枢纽工程区、管理占地区、道路工程区、库周、黏土料场、临时生产生活区和弃渣场占地区。 2、水土流失预测时段 水电站工程一般属一次性建设项目，工程带来的地面扰动、植被损坏、弃土弃渣等新增水土流失因素集中产生于工程建设期，在此期间的闸厂区边坡开挖、隧洞进出口洞脸开挖、施工企业兴建、施工公路建设、弃渣堆放、料场开采等施工活动，以及工程永久占地、临时占地、水库2淹没影响的专项设施迁建对地表的开挖、扰动或再塑，将使地表和植被受到破坏，失去其固土防冲的功能，产生新的水土流失。电站运行期间，水库淹没区和生产区都不会再造成新增水土流失。工程新增水土流失的预测时段主
3、要为工程建设期，同时考虑工程施工影响的后续效应，预测时段将延至的时期。 3、常见的预测方法 (1)实地调查与引用资料法。对工程原地貌损坏情况预测、损坏水土保持设施预测、弃渣量预测和可能造成的水土流失危害预测，可采用实地调查与引用资料的方法。其中调查可分为普查和详查两部分。普查主要是对调查范围内的土地利用现状、水土流失现状、水土保持设施、土壤植被、耕地与种植结构等进行调查，重点核定生产建设所破坏的地貌、植被及其他水土保持设施和水土流失面积。 鉴于渣场地形、地貌的特征，将弃(存)渣场列为重点详查对象。在调查的基础上进行必要的地质和测量补充工作，分析该区域产汇流特点，结合地方水文手册等资料进行设计暴
4、雨或设计洪水计算，提出渣场防护及防洪排水工程的初步布置方案。 （2）工程类比法 工程类比法是预测小水电水土流失中经常采用的一种方法，它是根据已建成投产项目的水土流失试验观测资料来预测拟建项目水土流失的方法。该方法要求选择的类比工程与拟建项目应属于同一种类型，属一个自然地理区域，相似性越多预测的精度就越高。如果难以找到具备区域上、工程类别上相似的可类比工程，那么只好选择较为相似的其他工3程，但是在引用资料时必须对其中的一些因子进行修正后使用。类比法能够充分利用已有的观测资料和研究成果较准确地进行定性或定量预测，具有简单易行、节省时间、节省费用等特点。 （3）数学模型法 数学模型法是利用各地水土保
5、持研究所、试验站的观测资料和研究成果(主要是降雨、地形、植被、地面物质组成、管理措施等因子与土壤流失的定量关系)建立相应的数学模型，进行流失量预测。目前应用较多的是 2 0 世纪 7 0 年代传入我国经修正后的美国通用土壤流失方程(RUSLE)，该方程对参数的选取要求较高，一些学者对其在开发建设项目水土流失预测中的适用性持谨慎态度，如何正确地选择参数有待于进一步探讨。 二、存在的问题 1、预测分区混乱、不合理 很多水电站方案的编制中，新增水土流失量预测分区混乱、不合理。在涉及到加速侵蚀面积计算的时候，容易出现的问题有，一是将围堰的占地面积包含进去；二是将施工临时占地中的施工便道、施工场地、生活
6、区等作为一个整体来计算，没有进行更详细的划分，而在这些分区当中，其加速侵蚀系数的取值是不相同的。例如，生活区因对原地表、地貌扰动程度较小，加速侵蚀系数的取值将远小于施工便道；三是将渣场等的占地面积包含到加速侵蚀面积中，而这部分占地被弃土弃渣覆盖，产生的新增水土流失是通过弃土弃渣的流失量来反映的：四是将梯级电站中的引水隧洞占地面积也包括进去，这部分是在山体中开挖，不受外4界降雨条件的影响，只跟开挖过程中的岩隙涌水和施工工艺有关，不能简单的用加速侵蚀模数乘以占地面积来计算新增水土流失量。 2、预测面积不准确 预测面积不准确主要存在两方面的问题。一是大多数水电站方案把水土流失预测面积等同于防治责任范
7、围面积，也即将水库淹没面积计算在加速侵蚀面积当中，这样来计算预测面积是不正确的。因为，水电站建设当中并没有对淹没区的原地表、地貌进行扰动和损毁。也就是说淹没区范围内，并没有导致新增水土流失量的发生，而只是保持原地貌的侵蚀状态。第二，问题表现在运行期的水土流失预测面积上，将水库淹没面积、建筑物占地面积、硬化后的场地和公路面积计入到水土流失预测面积当中。其实，在运行期，这些区域将不在发生水土流失，也即水土流失量为零，这部分面积不能包括在水土流失预测面积当中。存在的预测面积不准确现象，也可以最终归结为预测分区混乱、不合理。第三，将围堰的面积包括在加速侵蚀面积当中，而围堰在拆除时其流失量将等于围堰的体
8、积，也即如果不采取任何防护措施时，用于围堰的土石方将全部流失。 3、原地貌侵蚀模数取值不合理 部分水电站方案编制中在预测原地貌水土流失量时，用工程建设区的平均侵蚀模数来代替不同立地类型的侵蚀模数背景值，也有的方案直接用工程建设区所在流域的平均侵蚀模数来代替工程建设区的平均侵蚀模数。这样会导致侵蚀模数取值偏大或偏小，预测结果跟实际发生的水土流失量偏差较大，不能正确的反映工程建设区的原地貌侵蚀量。 54、流失系数取值过大 现阶段关于弃土弃渣的预测大多数采用流弃比法来进行，笔者见到的水电站方案都存在一个流失系数取值单一化的问题，不同类型的渣场流失系数取值均为 03。而这样笼统将流_失系数取同一值来预
9、测弃土弃渣流失量的方法过于简单、不科学，不能真正的反映实际的流失量状况。根据贵州省水土保持监测总站近两年对某个水电站的实际观测结果表明，有很多渣场，在施工工期内的弃土弃渣的流失量远小于采用流失系数 0.3算下来的数据。流失系数的取值跟渣场所在区域的气候因素、渣场所处的位置(顺坡堆、沿天然沟道堆放)、渣体形状(堆渣高度、堆渣坡度、是否有堆渣平台)、堆渣体的组成物质、堆渣密实度和渣场周围的地形地貌等条件相关。例如，渣场周围的地形会使渣场上方产生较大汇水面积时，流失系数将取一个较大值。反之，将取一个较小值。 5、预测时段划分不正确 大多数开发建设项目的预测时段都取的是工程的施工期，而不同功能区的水土
10、流失面积随工程建设进度而发生变化。其表现为：不同的功能区，流失得以发生和得到控制的时间不同；同一功能区，流失面积随工程建设进度而发生变化 121。因此，在预测新增水土流失量时，必须合理的划分预测时段。 三、水电站工程水土流失预测问题的对策 1、防治目标 水土流失防治目标是预防和控制项目建设中新增的水土流失，并在工程顺利建设和安全的前提下，保护和合理利用水土资源，提高土地生6产力，重建新的更好的生态环境。根据项目区所在地理位置的水土保持分区，本项目确定采用二级防治标准，具体目标为：对因工程施工扰动、占压的土地分区合理安排水土流失防治措施及实施进度计划，扰动土地治理率达 N95以上。在工程建设期，
11、首先建设各渣场的工程防治措施，将工程开挖产生的弃渣集中堆放在规划的渣场内，发挥工程措施防治效益，拦渣率达到 95以上。工程完工后，开发建设区水土保持方案措施全部到位，项目区的水土流失得到有效治理，水土流失治理程 度达到 85以上，使建设区的水土流失强度低于项目区原生水土流失，控制比达 0.7 以上；项目建设区恢复植被指数达到 98以上，项目区林草覆盖率达 N25以上。 2、水土流失分区防治体系 水电站水土保持分区防治体系由主体工程区、弃渣场区、料场区、施工道路区、施工场地区、移民安置区等 6 个水土保持区构成。其中主体工程区、弃渣场区、料场区、施工道路和施工场地区的表土剥离、拦挡措施、排水措施
12、以及沉沙措施，以及移民安置区的建筑垃圾处理、区域绿化等都已计入主体投资，因此，水土保持方案主要补充施工期的临时措施和施工完毕后的植被恢复措施，如图 1 所示。 3、具体措施 （1）合理划分预测时段 各项目区的预测根据生产工艺和施工工艺情况进行合理的时间段划7分，不能统一的应用施工工期来作为预测的时间段。如水电站工程中的施工便道为线形工程，线形工程建设是分段进行的，所以在预测时必须分时间段进行预测。如果旖工工期作为整个施工便道的预测时间段，则预测结果偏大，结果经不住推敲。正确的预测时段划分应根据功能区和不同功能区的工程建设进度。 2、合理确定水土流失预刺面积 水电站工程在施工中，造成的新增水土流
13、失的砸积包括：主体工程征占地面积、临时工程占地区面积(如施工便道、施工场地、生活区等)、移民安置区面积、土石料场面积、直接影响区面积(主体工程、施工临时占地对周边及下游的影响区面积、水库淹没区影响区面积)等。这些面积之和应等于水电站工程水土保持方案防治责任范围面积减去水库淹没面积、渣场面积和围堰面积。如果是梯级电站，还要减去引水隧洞的占地面积。 运行期的水土流失预测面积为水电站工程水土保持方案防治责任范围面积减去水库淹没面积、建筑物占地面积和已硬化的公路面积。 值得注意的是在预测原地貌水土流失量时，水库淹没面积应包括在内。 3、原地貌侵蚀模数的正确取值 水土流失流失背景值，是指工程建设区和直接
14、影响区在工程施工前的原地貌水土流失量。水电建设地点位于山区，涉及到的占地类型复杂，有林地、梯田、坡耕地等不同立地类型。林地、梯田的原地貌侵蚀模数可以根据其拦沙效益来计算。如下式： 8工程建设区平均侵蚀模数式中：不同立地类型的原生侵蚀模数；拦沙效益系数，根据相关的水文资料及实测数据(南方) 的取值范同在 8090之间。 4、科学的确定流失系数 弃土弃渣的预测应科学的选择流失系数。利用外围条件相同、工程性质一致的有关研究和实测成果进行类比，正确的确定流失系数值的大小。毗邻工程类比必须严格把握和理解“类似”二字。一般说来， “类似”可从以下几个方面把握：一是侵蚀因子类似，包括气候条件(主要是降雨因子
15、)、地形地貌、地面组成物质等日；二是选择弃土弃渣堆放形状、堆放位置、堆放高度、堆渣边坡和渣体的组成物质相类似的已有研究成果或实际观测成果的同类工程进行类比。例如，黄委会西峰水保站根据研究成果，提出了黄土高原降雨少于 400mm 地区弃土弃渣在不同堆放部位、不同物质组成的弃土弃渣流失系数，见表 l： 5、工程实例中的具体措施 （1）边坡防治措施 工程建设中开挖的边坡应根据坡度的陡缓和土质，采用适当的工程措施和植物措施进行防护。大坝和临建工程占地处开挖的边坡，坡度较大，不适于种草和树木，应采用砌石的方式进行防护，护坡片石必须全部丁砌，并垂直于坡面，片石下面应随边坡土质的不同设置适当厚度的9垫层，垫
16、层采用砂砾卵石或中粗砂卵石混合组成。由于厂房后边坡坡度较缓，采用种植藤本植物和草皮护坡措施进行防护，草种选择白茅，播种前用氮肥作底用，翻地耙平。在铺设草皮时，草皮网格应小于0.8m0.8m，或行距小于 0.5m，这样既能起到防蚀护坡的作用，同时又能达到美化环境的作用。河道两岸的边坡，可先在路垫滑体上筑天沟排水，而后种植乔、灌树种并全部或局部造林防护。 （2）料场的水土保持措施 a.建挡土墙工程。挡土墙是为了防止固体堆积物和覆土的冲蚀或发生滑塌、崩塌，或稳定人工挖石场形成的高边坡，或避免滑坡体前缘再次滑坡而修建的水土保持工程。在采石场坡度较陡的地段，由于大量石料开采，改变了原地貌，一旦降雨，在地
17、表径流的作用下可能会产生滑坡，造成新的水土流失，影响周围环境建设。因此，在采石料场停止使用后，应覆土绿化后，在下方修建挡土墙，挡土墙的规格要求可根据开采量的规模确定，并保证挡土墙使用期间的稳定性。 b.建排水沟工程。为防止雨水对采石料场及挡土墙的冲刷，应修建排水沟，排水沟顺山坡方向位于挡土墙的上方开挖，排水沟断面为梯形，底宽 0.5m，深 0.5m，边坡 1：2，用浆石片喷护。根据地形特点，共设置6 条排水沟，平均长度 150m。 施工道路的水土保持措施 本工程建设施工道路为盘山路，新修临时施工道路 6km，改造连接料场与大坝的道路 2.5km，共需整治道路 8.5km。道路防护整治主要由挡墙
18、、高边坡排水沟及绿化体系组成。在施工现场开挖路基时，应因地制宜，10就地取材，修建挡墙，防止弃渣直接进入汇湾河道。在冲沟及陡坎地段应修建浆砌石挡土墙，根据地形确定挡土墙的高度，一般控制在 3 年以内。在道路高边坡修建排水沟，将坡面汇流引至排水涵洞，避免对坡面土体的冲刷。在新修道路内侧，修建草沟型植草排水道，其排水量依据排水面积估算的径流量计算，以 10 年一遇的频率设计排水道的大小，对于特别长的排水道，其排水量应依据排水面积变化分段计算：短的排水道，以排出口以上的面积进行计算。本工程道路施工区植被覆盖度较高，仅需在修建挡土墙的填方边坡脚、护坡道栽植公路防护林，一绿化，林木结构为单行乔木。根据成活率和适应性考虑，树种选择当地枝叶茂密、生长迅速的优良树种。 c. 施工临时用地防治措施 工程施工中，砂石料拌和、木材、钢材加工厂、风水电系统等临时占地和临时房屋建筑，在工程完工时均应拆除。对施工临时用地的防治措施：一是实施土地整治工程；二是实施造林绿化工程。 【参考文献】 1王治国;段喜明开发建设项目水土流失预测的若干问题讨论期刊论文-中国水土保持 2000(04) 2李智广;曾大林开发建设项目土壤流失量预测方法初探期刊论文-中国水土保持 2001(04) 3姜德文论水土保持方案的质量评价体系期刊论文-水电站设计 2000(04)
