水利工程生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中水土流失預(yù)測(cè)

水利工程生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中水土流失預(yù)測(cè)縣魚(yú)欄咀水利工程在施工建設(shè)過(guò)程中，由于壩基開(kāi)挖、渠系工程的明石開(kāi)挖、區(qū)內(nèi)公路建設(shè)、兩岸岸坡清理及采料場(chǎng)的取料等，將涉及大量的土石方開(kāi)挖及棄渣，受雨水的沖刷，不可避免地產(chǎn)生水土流失，是一種典型的人為加速侵蝕，流失類型主要為面蝕、溝蝕。在工程建設(shè)、過(guò)程中，相應(yīng)建設(shè)一定的水土保持設(shè)施工程，水土流失量可得到一定的、有效的控制。1.1水土流失預(yù)測(cè)時(shí)段的劃分本工程次預(yù)測(cè)時(shí)段為建設(shè)期和運(yùn)行期兩個(gè)時(shí)段，重點(diǎn)預(yù)測(cè)時(shí)段為工程建設(shè)期。1.2預(yù)測(cè)的內(nèi)容和方法根據(jù)該工程建設(shè)施工的特點(diǎn)和工程的實(shí)際情況，水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容主要為：（1）工程對(duì)原生地表及植被的占用和破壞情況的預(yù)測(cè)；（2）工程在建設(shè)過(guò)程中的棄渣、棄石、棄土數(shù)量的預(yù)測(cè)；（3）損壞水土保持設(shè)施預(yù)測(cè)；（4）工程建設(shè)及運(yùn)行期可能造成的水土流失量的預(yù)測(cè)，包括工程建成、水保工程完工后的水土流失狀況。1.2.1擾動(dòng)原地貌、損壞土地和植被的面積1、工程永久性占地本工程永久性占地是指被工程建筑物永久占用，不能恢復(fù)原土地功能的永久性用地，包括：壩區(qū)工程、渠系工程（包括水廠）、工程管理范圍以及永久性公路等的占地。工程永久性占地總計(jì)737.70畝，其中：耕地631.66畝（其中田405.73畝，土225.93畝），集體荒地47.30畝，林地58.74畝。2、工程臨時(shí)占地工程臨時(shí)占地是指工程施工中用地，工程完工后可以恢復(fù)原土地功能的臨時(shí)性用地。包括工程建設(shè)中的臨時(shí)公路、臨時(shí)倉(cāng)庫(kù)、臨時(shí)設(shè)施堆放場(chǎng)地、料場(chǎng)、臨時(shí)住房以及臨時(shí)渣場(chǎng)。臨時(shí)占地507.07畝PAGE\#"'頁(yè)：'#'

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'"372.07+2613、水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)征地范圍本工程完工，水庫(kù)蓄水后，在其校核洪水位以下均將受到淹沒(méi)，原地貌水文特性將改變，水庫(kù)水位變幅區(qū)部分植被將被破壞。此部分水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)征地1425.14畝（其中田471.99畝，土444.35畝，河灘地141.6畝，林地356.70畝（用材林62.00畝，薪炭林279畝，防護(hù)林15.70畝），魚(yú)塘4.5畝，苗圃2畝，房屋14869m2，四級(jí)公路3km，山坪塘1座（300m3）。4、工程管理范圍用地包括各水工建筑物周?chē)退畮?kù)土地征地用線以內(nèi)的庫(kù)區(qū)，即：水庫(kù)校核洪水位以下區(qū)域，水庫(kù)大壩坡腳及壩端外100m，擋水、泄水、放水建筑物邊線外50m，渠系（渠頂）兩邊各3m的范圍，及工程施工生產(chǎn)、生活區(qū)的征占地范圍。這些工程管理范圍均已計(jì)入工程永久和臨時(shí)占地中。5、工程影響區(qū)本工程影響區(qū)主要指移民安置區(qū)及渠道開(kāi)挖邊線外5米范圍，移民安置區(qū)動(dòng)遷人口304人，遷建房屋14869m2，恢復(fù)及改道四級(jí)公路3km，移民安置區(qū)面積11.68畝，還建公路面積27畝，渠系影響區(qū)的面積約為521.22畝，共計(jì)561.9畝。根據(jù)以上分析，本工程永久占地、臨時(shí)占地、淹沒(méi)區(qū)征地及工程影響區(qū)總計(jì)占地3332.81畝，這些用地將因工程建設(shè)活動(dòng)的逐步開(kāi)展而受到不同程度的擾動(dòng)和破壞，地表植被極其水保設(shè)施將受到不同程度的影響，使原有水保設(shè)施功能減弱或喪失。魚(yú)欄咀水利工程建設(shè)擾動(dòng)、破壞土地情況詳見(jiàn)表3-1所示。表3-1工程擾動(dòng)、破壞土地分類表單位：畝序號(hào)項(xiàng)目耕地林地荒地灘地苗圃魚(yú)塘合計(jì)1永久占地壩區(qū)工程185.21718.9000221.12渠系工程410.3531.0820.01000461.443水廠（包括進(jìn)廠公路）5.61.41.600012.64辦公及生活區(qū)2.66210005.665永久公路27.855.261.7900036.9小計(jì)631.6658.7447.3000737.76臨時(shí)工程臨時(shí)施工占地211.3211.0321.72000246.077料場(chǎng)104.957.05140001268渣場(chǎng)占地191.320.247.5000261小計(jì)509.5740.2881.22000631.079庫(kù)區(qū)淹沒(méi)918.34356.70141.624.51425.14小計(jì)918.34356.70141.624.51425.1410工程影響區(qū)移民安置1.682800011.6811渠系影響范圍338.5101.5281.2000521.22小計(jì)342.18101.5291.2000536.9合計(jì)2401.75559.24221.72141.624.53332.811.2.2工程棄渣量預(yù)測(cè)根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)和布局，本工程棄渣主要包括壩區(qū)工程、渠系工程、料場(chǎng)、施工場(chǎng)地的建設(shè)及移民拆遷、安置所造成的棄渣。1、壩區(qū)工程建設(shè)棄渣（1）導(dǎo)流工程導(dǎo)流工程土石方開(kāi)挖4330m3，石方洞挖8340m3，棄渣量12670m3。（2）擋水工程擋水建筑物設(shè)計(jì)采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程為356.30m，PAGE\#"'頁(yè)：'#'

'"可P5-9壩軸線長(zhǎng)368.00m，壩頂寬6.00m，防浪墻頂高程357.50m，防浪墻高1.20m，壩高68.8m，最低建基面高程287.50m，水庫(kù)最大壩寬81.31m。其土石方開(kāi)挖339000m3，石方洞挖615mPAGE\#"'頁(yè)：'#'

'"可P5-9（3）溢洪工程工程泄水建筑物溢洪道布置于大壩右岸的基巖上，平面上設(shè)置順直段將洪水泄入河床。溢洪道由控制段、調(diào)整段、反弧段、消力池和護(hù)坦組成，溢洪道全部采用鋼筋砼襯護(hù)，溢流堰采用寬頂堰溢流。其土石方開(kāi)挖155400m3，土石方回填43500m3，棄渣量111900m3。（4）放水工程工程引水建筑物由岸邊直塔式放水塔、塔身前沿設(shè)置攔污柵及放水塔末端2.1m×2.6m(寬×高)城門(mén)洞型無(wú)壓隧洞（長(zhǎng)485.50m）組成。其土石方開(kāi)挖量5742m3，石方洞挖3142m3，土石方回填0m3，棄渣量為8884m3。其中（1）～（4）的棄渣中有176500m3（包括溢洪工程土石方回填43500m3）利用，故以上部分總棄渣340069m3。（5）壩區(qū)公路根據(jù)大壩施工總布置及場(chǎng)內(nèi)交通需要，需新（擴(kuò)）建場(chǎng)內(nèi)公路4.10km，為碎石路面，路面寬6m。根據(jù)實(shí)地情況測(cè)算，開(kāi)挖土石方量為20100m3，回填2530m3，則產(chǎn)生棄土石渣17570m3。2、渠系工程建設(shè)棄渣渠系包括明溝、渡槽、隧洞、倒虹管和提灌站等。干渠總長(zhǎng)PAGE\#"'頁(yè)：'#'

'"可p8-221.89km，支渠總長(zhǎng)10.99km。渠系工程總開(kāi)挖土石方量約為151433m3，石方洞挖10349m3PAGE\#"'頁(yè)：'#'

'"可p8-23、料場(chǎng)棄渣料場(chǎng)根據(jù)大壩所需填筑量的需要開(kāi)采，本工程需要堆石料約112.69萬(wàn)m3，砼所需骨料約8.70萬(wàn)m3。料場(chǎng)開(kāi)采的表土及無(wú)用層可作為料場(chǎng)的回填，可臨時(shí)堆放于料場(chǎng)旁，待于回填，棄渣量不納入本方案的水土流失預(yù)測(cè)范圍。4、水廠及工程區(qū)建設(shè)棄渣因水廠占地12.6畝，工程建設(shè)區(qū)包括施工場(chǎng)地、辦公及生活區(qū)等，占地5.66畝，結(jié)合工程實(shí)際情況，開(kāi)挖土石方量10100m3，回填5300m3，產(chǎn)生棄渣量為4800m3。5、移民拆遷、安置所造成的棄渣魚(yú)欄咀水庫(kù)庫(kù)區(qū)淹沒(méi)共遷移304人，淹沒(méi)房屋面積14869m2，據(jù)抽樣調(diào)查，拆除1m2磚房棄渣為0.1～0.2m3，拆除1m2土坯房棄渣為1.2～1.4m3，按拆遷區(qū)情況可推算移民舊房拆除產(chǎn)生棄渣13382m3，遷后重建約產(chǎn)生棄渣4500m3。因此，移民將產(chǎn)生棄渣17882m3。因此，本工程共產(chǎn)生棄渣約為493771m3，棄渣總量見(jiàn)表3-2所示。表3-2魚(yú)欄咀水利工程總棄土、石渣量單位：m3序號(hào)工程名稱土石方開(kāi)挖土石方回填利用棄土、石渣量1壩區(qū)工程5165691765003400692渠系工程161782307621310203料場(chǎng)04水廠及工程區(qū)10100530048005移民拆遷、安置178826合計(jì)6884512125624937711.2.3損壞水土保持設(shè)施面積和數(shù)量根據(jù)工程實(shí)地調(diào)查，本工程建設(shè)區(qū)征地范圍及原生地貌水土保持設(shè)施主要為梯田梯地、林草地、苗圃、魚(yú)塘及山坪塘，淹沒(méi)區(qū)還將淹沒(méi)公路3km。魚(yú)欄咀水利里工程破壞水土保持設(shè)施情況見(jiàn)表3-3所示。表3-3魚(yú)欄咀水利里工程破壞水土保持設(shè)施統(tǒng)計(jì)表單位：畝水保設(shè)施項(xiàng)目梯田梯地苗圃魚(yú)塘山坪塘（300m3）分區(qū)合計(jì)田土壩區(qū)工程區(qū)16.214.61747.8渠系工程區(qū)49.722.731.08101.48水廠（包括進(jìn)廠公路）0.20.61.44.2辦公及生活區(qū)0.40.322.7永久公路0.50.95.266.66臨時(shí)施工區(qū)24.215.711.0352.93料場(chǎng)11.85.87.0524.65渣場(chǎng)25.317.320.262.8淹沒(méi)區(qū)85.380.7356.724.51（個(gè)）529.2（含300m3山坪塘1個(gè)）移民安置0.70.321.0渠系影響范圍61.319.7101.52182.52合計(jì)=SUM(ABOVE)275.6=SUM(ABOVE)178.6=SUM(ABOVE)559.2424.51（個(gè)）1019.94（含300m3山坪塘1個(gè)）1.2.4可能造成的水土流失量預(yù)測(cè)1、預(yù)測(cè)原則魚(yú)欄嘴水利工程壩基開(kāi)挖，兩岸岸坡清理，公路改擴(kuò)建，管線基礎(chǔ)開(kāi)挖等將涉及大量土石方開(kāi)挖，開(kāi)挖數(shù)量為688451m3，棄渣達(dá)493771m3。管線施工結(jié)束后即可逐步恢復(fù)其自然景觀，其余各施工區(qū)的棄渣處理將成為本工程水土保持的重點(diǎn)，處理不當(dāng)將會(huì)造成新的人為水土流失。根據(jù)工程特點(diǎn)，對(duì)樞紐工程、渠系等擾動(dòng)原地貌、土地和植被造成原地表水土保持功能降低甚至喪失的水土流失，采取以點(diǎn)代面的原則，2、預(yù)測(cè)方法本次典型工點(diǎn)的水土流失強(qiáng)度預(yù)測(cè)，采用水保法計(jì)算工程建設(shè)、使用期可能造成的水土流失量，計(jì)算公式如下：WS=F（E2－E1）＋αEP式中：WS——年新增流失量，t；F——地面擾動(dòng)面積，hm2；E1——原地面侵蝕模數(shù)，t/hm2·a；E2——擾動(dòng)后地面侵蝕模數(shù)，t/hm2·a；EP——工程建設(shè)過(guò)程中年排棄物量，t；α——排棄物流失系數(shù)；地面擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)用數(shù)學(xué)模型法進(jìn)行水土流失預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)公式采用美國(guó)通用水土流失方程（水土流失強(qiáng)度公式）：式中E表示土壤侵蝕模數(shù)（單位：t/km2.a）。式中R的計(jì)算是在標(biāo)準(zhǔn)條件下降雨對(duì)土壤的侵蝕能力，采用Wiwcheier經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：W——全年降雨量mm；Wi——各月降雨量；LS按下式計(jì)算：式中：λ——S——徑流和長(zhǎng)度的平均坡度根據(jù)本工程建設(shè)特點(diǎn)確定式中各參數(shù)值，參數(shù)意義及取值確定見(jiàn)表3-4。表3-4水土流失預(yù)測(cè)參數(shù)及確定取值參數(shù)表示意義參數(shù)值的確定方法R降雨侵蝕因子采用經(jīng)驗(yàn)公式利用水文資料計(jì)算獲得K土壤可蝕性因子據(jù)本工程建設(shè)區(qū)土壤類型和相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取K=0.12LS坡長(zhǎng)坡度因子根據(jù)各單項(xiàng)工程開(kāi)挖回填典型斷面按坡長(zhǎng)與坡度函數(shù)公式C作物管理因子在0.001~1.0之間取值，本工程建設(shè)期取C=1P水土保持措施因子取值在0.25~1.0之間，本工程取P=1對(duì)棄土、棄渣、滑坡等造成的水土流失，則根據(jù)棄土、棄渣堆放場(chǎng)地，堆放高度及滑坡形式特點(diǎn)等按水文分析法進(jìn)行水土流失預(yù)測(cè)。3、預(yù)測(cè)結(jié)果根據(jù)以上確定的參數(shù)和預(yù)測(cè)出的施工期擾動(dòng)原地貌，損壞土地面積，項(xiàng)目區(qū)目前平均侵蝕模數(shù)4333t/km2·年，可計(jì)算出在不采取水保措施情況下的土壤侵蝕強(qiáng)度和流失量?！ぶ黧w工程部分：包括壩樞工程，引水工程，灌區(qū)工程和工程管理范圍以及壩區(qū)公路。總的流失面積737.7畝，建設(shè)期水土流失強(qiáng)度11447t/km2·a，流失量5629.63t/a。·臨時(shí)租地部分：包括采石場(chǎng)、臨時(shí)道路、臨時(shí)工棚、臨時(shí)加工房、臨時(shí)堆渣場(chǎng)以及臨時(shí)管理場(chǎng)等?？偟牧魇娣e為631.07畝，流失強(qiáng)度8548.7t/km2·a，流失量3670.95t/a?！?kù)區(qū)部分：庫(kù)區(qū)主要受工程完工蓄水后的庫(kù)水浸沒(méi)影響而損壞原地貌植被，從而造成水土流失，但其水土流失量流入庫(kù)內(nèi)，成為死庫(kù)容，造成水庫(kù)淤積，除此不會(huì)造成其它影響和危害。·渠系影響部分：該部分區(qū)域由于受施工影響，其水土流失強(qiáng)度較先前有所增加，為6744.51t/km2·a，流失面積521.22畝，流失量為2352.6t/a?！ひ泼癜仓脜^(qū)：由于主體工程未見(jiàn)具體規(guī)劃移民安置區(qū)的場(chǎng)地，其擾動(dòng)破壞原地貌造成的水土流失強(qiáng)度按12000t/km2·a考慮，破壞面積11.68畝，則其產(chǎn)生的流失量為109.44t/a。以上各區(qū)域水土流失量合計(jì)得：施工期間在不采取水保措施的情況下每年產(chǎn)生的水土流失量為11762.62t。魚(yú)欄咀水利工程施工期間總棄渣量為49.4萬(wàn)m3（自然方），按1.35的松散系數(shù)計(jì)算得棄渣量為66.7萬(wàn)m3，在沒(méi)有防護(hù)措施情況下，按水文分析法估算，其水土流失系數(shù)在0.3~0.5之間，按0.4計(jì)算，棄渣可能產(chǎn)生的流失量為26.7萬(wàn)m3，取容量1.4t/m3，則施工期棄渣流失量為373800t，考慮施工期長(zhǎng)36個(gè)月，則每年棄渣產(chǎn)生的流失量為124600t。由上述計(jì)算可得，該工程在施工期間如不采取水保措施，項(xiàng)目區(qū)建設(shè)期每年可能造成的水土流失總量為136362.62t。1.2.5可能造成的水土流失危害分析1、坡面侵蝕本工程所在地為縣的糧食生產(chǎn)基地之一，工程建設(shè)區(qū)基本為耕地，施工建設(shè)時(shí)將擾動(dòng)破壞原生地貌，若不加以防護(hù)、治理，本工程建設(shè)區(qū)水土流失量將急劇增加，造成如下危害：①土地生產(chǎn)力降低。工程施工中的臨時(shí)占地、管理用地及其它影響區(qū)，在施工中受到擾動(dòng)和破壞，造成的水土流失，雖可以恢復(fù)原土地功能，但因水土流失增加，從而減小土壤厚度，降低土壤肥力，影響糧食生產(chǎn)；②淤塞河道、掩埋耕地。施工棄渣的隨意堆放、棄置，會(huì)引起棄渣在雨水等外營(yíng)力的作用下順著隨地表徑流、溝道、坡道，流入河道、農(nóng)田，造成泥沙淤、埋壓莊稼，影響河道行洪及作物正常生長(zhǎng)。；③加劇洪澇災(zāi)害發(fā)生。由于開(kāi)挖、棄渣等建設(shè)活動(dòng)，改變了原有地面徑流，降低了區(qū)域內(nèi)溝道排洪、瀉洪能力，加大了洪澇災(zāi)害發(fā)生頻率；④誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。在工程開(kāi)挖過(guò)程中，若不采取水保措施，任意開(kāi)挖斷面、隨意堆放棄土石方，極易破壞山體穩(wěn)定、堆置體疏松，在暴雨等作用下，可能會(huì)誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，如滑坡、崩塌、泥石流等，造成下游地區(qū)的嚴(yán)重災(zāi)害。以上各種因素都會(huì)影響項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境，使其惡化。本工程渠系雖有小部分局部斷裂，但規(guī)模不大，在建設(shè)中易于清理，對(duì)周邊影響不大，不過(guò)斷裂破碎帶，可使邊坡失穩(wěn)，施工中應(yīng)引起注意。2、棄渣、棄土工程建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的棄渣，利用攔渣壩、擋土墻進(jìn)行支擋，是基本可以避免或減輕其水土流失