水利工程生产建设过程中水土流失预测

水利工程生产建设过程中水土流失预测县鱼栏咀水利工程在施工建设过程中，由于坝基开挖、渠系工程的明石开挖、区内公路建设、两岸岸坡清理及采料场的取料等，将涉及大量的土石方开挖及弃渣，受雨水的冲刷，不可避免地产生水土流失，是一种典型的人为加速侵蚀，流失类型主要为面蚀、沟蚀。在工程建设、过程中，相应建设一定的水土保持设施工程，水土流失量可得到一定的、有效的控制。1.1水土流失预测时段的划分本工程次预测时段为建设期和运行期两个时段，重点预测时段为工程建设期。1.2预测的内容和方法根据该工程建设施工的特点和工程的实际情况，水土流失预测内容主要为：（1）工程对原生地表及植被的占用和破坏情况的预测；（2）工程在建设过程中的弃渣、弃石、弃土数量的预测；（3）损坏水土保持设施预测；（4）工程建设及运行期可能造成的水土流失量的预测，包括工程建成、水保工程完工后的水土流失状况。1.2.1扰动原地貌、损坏土地和植被的面积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，不能恢复原土地功能的永久性用地，包括：坝区工程、渠系工程（包括水厂）、工程管理范围以及永久性公路等的占地。工程永久性占地总计737.70亩，其中：耕地631.66亩（其中田405.73亩，土225.93亩），集体荒地47.30亩，林地58.74亩。2、工程临时占地工程临时占地是指工程施工中用地，工程完工后可以恢复原土地功能的临时性用地。包括工程建设中的临时公路、临时仓库、临时设施堆放场地、料场、临时住房以及临时渣场。临时占地507.07亩PAGE\#"'页：'#'

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'"372.07+2613、水库淹没区征地范围本工程完工，水库蓄水后，在其校核洪水位以下均将受到淹没，原地貌水文特性将改变，水库水位变幅区部分植被将被破坏。此部分水库淹没区征地1425.14亩（其中田471.99亩，土444.35亩，河滩地141.6亩，林地356.70亩（用材林62.00亩，薪炭林279亩，防护林15.70亩），鱼塘4.5亩，苗圃2亩，房屋14869m2，四级公路3km，山坪塘1座（300m3）。4、工程管理范围用地包括各水工建筑物周围和水库土地征地用线以内的库区，即：水库校核洪水位以下区域，水库大坝坡脚及坝端外100m，挡水、泄水、放水建筑物边线外50m，渠系（渠顶）两边各3m的范围，及工程施工生产、生活区的征占地范围。这些工程管理范围均已计入工程永久和临时占地中。5、工程影响区本工程影响区主要指移民安置区及渠道开挖边线外5米范围，移民安置区动迁人口304人，迁建房屋14869m2，恢复及改道四级公路3km，移民安置区面积11.68亩，还建公路面积27亩，渠系影响区的面积约为521.22亩，共计561.9亩。根据以上分析，本工程永久占地、临时占地、淹没区征地及工程影响区总计占地3332.81亩，这些用地将因工程建设活动的逐步开展而受到不同程度的扰动和破坏，地表植被极其水保设施将受到不同程度的影响，使原有水保设施功能减弱或丧失。鱼栏咀水利工程建设扰动、破坏土地情况详见表3-1所示。表3-1工程扰动、破坏土地分类表单位：亩序号项目耕地林地荒地滩地苗圃鱼塘合计1永久占地坝区工程185.21718.9000221.12渠系工程410.3531.0820.01000461.443水厂（包括进厂公路）5.61.41.600012.64办公及生活区2.66210005.665永久公路27.855.261.7900036.9小计631.6658.7447.3000737.76临时工程临时施工占地211.3211.0321.72000246.077料场104.957.05140001268渣场占地191.320.247.5000261小计509.5740.2881.22000631.079库区淹没918.34356.70141.624.51425.14小计918.34356.70141.624.51425.1410工程影响区移民安置1.682800011.6811渠系影响范围338.5101.5281.2000521.22小计342.18101.5291.2000536.9合计2401.75559.24221.72141.624.53332.811.2.2工程弃渣量预测根据本工程的施工特点和布局，本工程弃渣主要包括坝区工程、渠系工程、料场、施工场地的建设及移民拆迁、安置所造成的弃渣。1、坝区工程建设弃渣（1）导流工程导流工程土石方开挖4330m3，石方洞挖8340m3，弃渣量12670m3。（2）挡水工程挡水建筑物设计采用混凝土面板堆石坝，坝顶高程为356.30m，PAGE\#"'页：'#'

'"可P5-9坝轴线长368.00m，坝顶宽6.00m，防浪墙顶高程357.50m，防浪墙高1.20m，坝高68.8m，最低建基面高程287.50m，水库最大坝宽81.31m。其土石方开挖339000m3，石方洞挖615mPAGE\#"'页：'#'

'"可P5-9（3）溢洪工程工程泄水建筑物溢洪道布置于大坝右岸的基岩上，平面上设置顺直段将洪水泄入河床。溢洪道由控制段、调整段、反弧段、消力池和护坦组成，溢洪道全部采用钢筋砼衬护，溢流堰采用宽顶堰溢流。其土石方开挖155400m3，土石方回填43500m3，弃渣量111900m3。（4）放水工程工程引水建筑物由岸边直塔式放水塔、塔身前沿设置拦污栅及放水塔末端2.1m×2.6m(宽×高)城门洞型无压隧洞（长485.50m）组成。其土石方开挖量5742m3，石方洞挖3142m3，土石方回填0m3，弃渣量为8884m3。其中（1）～（4）的弃渣中有176500m3（包括溢洪工程土石方回填43500m3）利用，故以上部分总弃渣340069m3。（5）坝区公路根据大坝施工总布置及场内交通需要，需新（扩）建场内公路4.10km，为碎石路面，路面宽6m。根据实地情况测算，开挖土石方量为20100m3，回填2530m3，则产生弃土石渣17570m3。2、渠系工程建设弃渣渠系包括明沟、渡槽、隧洞、倒虹管和提灌站等。干渠总长PAGE\#"'页：'#'

'"可p8-221.89km，支渠总长10.99km。渠系工程总开挖土石方量约为151433m3，石方洞挖10349m3PAGE\#"'页：'#'

'"可p8-23、料场弃渣料场根据大坝所需填筑量的需要开采，本工程需要堆石料约112.69万m3，砼所需骨料约8.70万m3。料场开采的表土及无用层可作为料场的回填，可临时堆放于料场旁，待于回填，弃渣量不纳入本方案的水土流失预测范围。4、水厂及工程区建设弃渣因水厂占地12.6亩，工程建设区包括施工场地、办公及生活区等，占地5.66亩，结合工程实际情况，开挖土石方量10100m3，回填5300m3，产生弃渣量为4800m3。5、移民拆迁、安置所造成的弃渣鱼栏咀水库库区淹没共迁移304人，淹没房屋面积14869m2，据抽样调查，拆除1m2砖房弃渣为0.1～0.2m3，拆除1m2土坯房弃渣为1.2～1.4m3，按拆迁区情况可推算移民旧房拆除产生弃渣13382m3，迁后重建约产生弃渣4500m3。因此，移民将产生弃渣17882m3。因此，本工程共产生弃渣约为493771m3，弃渣总量见表3-2所示。表3-2鱼栏咀水利工程总弃土、石渣量单位：m3序号工程名称土石方开挖土石方回填利用弃土、石渣量1坝区工程5165691765003400692渠系工程161782307621310203料场04水厂及工程区10100530048005移民拆迁、安置178826合计6884512125624937711.2.3损坏水土保持设施面积和数量根据工程实地调查，本工程建设区征地范围及原生地貌水土保持设施主要为梯田梯地、林草地、苗圃、鱼塘及山坪塘，淹没区还将淹没公路3km。鱼栏咀水利里工程破坏水土保持设施情况见表3-3所示。表3-3鱼栏咀水利里工程破坏水土保持设施统计表单位：亩水保设施项目梯田梯地苗圃鱼塘山坪塘（300m3）分区合计田土坝区工程区16.214.61747.8渠系工程区49.722.731.08101.48水厂（包括进厂公路）0.20.61.44.2办公及生活区0.40.322.7永久公路0.50.95.266.66临时施工区24.215.711.0352.93料场11.85.87.0524.65渣场25.317.320.262.8淹没区85.380.7356.724.51（个）529.2（含300m3山坪塘1个）移民安置0.70.321.0渠系影响范围61.319.7101.52182.52合计=SUM(ABOVE)275.6=SUM(ABOVE)178.6=SUM(ABOVE)559.2424.51（个）1019.94（含300m3山坪塘1个）1.2.4可能造成的水土流失量预测1、预测原则鱼栏嘴水利工程坝基开挖，两岸岸坡清理，公路改扩建，管线基础开挖等将涉及大量土石方开挖，开挖数量为688451m3，弃渣达493771m3。管线施工结束后即可逐步恢复其自然景观，其余各施工区的弃渣处理将成为本工程水土保持的重点，处理不当将会造成新的人为水土流失。根据工程特点，对枢纽工程、渠系等扰动原地貌、土地和植被造成原地表水土保持功能降低甚至丧失的水土流失，采取以点代面的原则，2、预测方法本次典型工点的水土流失强度预测，采用水保法计算工程建设、使用期可能造成的水土流失量，计算公式如下：WS=F（E2－E1）＋αEP式中：WS——年新增流失量，t；F——地面扰动面积，hm2；E1——原地面侵蚀模数，t/hm2·a；E2——扰动后地面侵蚀模数，t/hm2·a；EP——工程建设过程中年排弃物量，t；α——排弃物流失系数；地面扰动后侵蚀模数用数学模型法进行水土流失预测，预测公式采用美国通用水土流失方程（水土流失强度公式）：式中E表示土壤侵蚀模数（单位：t/km2.a）。式中R的计算是在标准条件下降雨对土壤的侵蚀能力，采用Wiwcheier经验公式计算：式中：W——全年降雨量mm；Wi——各月降雨量；LS按下式计算：式中：λ——S——径流和长度的平均坡度根据本工程建设特点确定式中各参数值，参数意义及取值确定见表3-4。表3-4水土流失预测参数及确定取值参数表示意义参数值的确定方法R降雨侵蚀因子采用经验公式利用水文资料计算获得K土壤可蚀性因子据本工程建设区土壤类型和相关工程经验数据，取K=0.12LS坡长坡度因子根据各单项工程开挖回填典型断面按坡长与坡度函数公式C作物管理因子在0.001~1.0之间取值，本工程建设期取C=1P水土保持措施因子取值在0.25~1.0之间，本工程取P=1对弃土、弃渣、滑坡等造成的水土流失，则根据弃土、弃渣堆放场地，堆放高度及滑坡形式特点等按水文分析法进行水土流失预测。3、预测结果根据以上确定的参数和预测出的施工期扰动原地貌，损坏土地面积，项目区目前平均侵蚀模数4333t/km2·年，可计算出在不采取水保措施情况下的土壤侵蚀强度和流失量。·主体工程部分：包括坝枢工程，引水工程，灌区工程和工程管理范围以及坝区公路。总的流失面积737.7亩，建设期水土流失强度11447t/km2·a，流失量5629.63t/a。·临时租地部分：包括采石场、临时道路、临时工棚、临时加工房、临时堆渣场以及临时管理场等。总的流失面积为631.07亩，流失强度8548.7t/km2·a，流失量3670.95t/a。·库区部分：库区主要受工程完工蓄水后的库水浸没影响而损坏原地貌植被，从而造成水土流失，但其水土流失量流入库内，成为死库容，造成水库淤积，除此不会造成其它影响和危害。·渠系影响部分：该部分区域由于受施工影响，其水土流失强度较先前有所增加，为6744.51t/km2·a，流失面积521.22亩，流失量为2352.6t/a。·移民安置区：由于主体工程未见具体规划移民安置区的场地，其扰动破坏原地貌造成的水土流失强度按12000t/km2·a考虑，破坏面积11.68亩，则其产生的流失量为109.44t/a。以上各区域水土流失量合计得：施工期间在不采取水保措施的情况下每年产生的水土流失量为11762.62t。鱼栏咀水利工程施工期间总弃渣量为49.4万m3（自然方），按1.35的松散系数计算得弃渣量为66.7万m3，在没有防护措施情况下，按水文分析法估算，其水土流失系数在0.3~0.5之间，按0.4计算，弃渣可能产生的流失量为26.7万m3，取容量1.4t/m3，则施工期弃渣流失量为373800t，考虑施工期长36个月，则每年弃渣产生的流失量为124600t。由上述计算可得，该工程在施工期间如不采取水保措施，项目区建设期每年可能造成的水土流失总量为136362.62t。1.2.5可能造成的水土流失危害分析1、坡面侵蚀本工程所在地为县的粮食生产基地之一，工程建设区基本为耕地，施工建设时将扰动破坏原生地貌，若不加以防护、治理，本工程建设区水土流失量将急剧增加，造成如下危害：①土地生产力降低。工程施工中的临时占地、管理用地及其它影响区，在施工中受到扰动和破坏，造成的水土流失，虽可以恢复原土地功能，但因水土流失增加，从而减小土壤厚度，降低土壤肥力，影响粮食生产；②淤塞河道、掩埋耕地。施工弃渣的随意堆放、弃置，会引起弃渣在雨水等外营力的作用下顺着随地表径流、沟道、坡道，流入河道、农田，造成泥沙淤、埋压庄稼，影响河道行洪及作物正常生长。；③加剧洪涝灾害发生。由于开挖、弃渣等建设活动，改变了原有地面径流，降低了区域内沟道排洪、泻洪能力，加大了洪涝灾害发生频率；④诱发地质灾害。在工程开挖过程中，若不采取水保措施，任意开挖断面、随意堆放弃土石方，极易破坏山体稳定、堆置体疏松，在暴雨等作用下，可能会诱发地质灾害，如滑坡、崩塌、泥石流等，造成下游地区的严重灾害。以上各种因素都会影响项目区生态环境，使其恶化。本工程渠系虽有小部分局部断裂，但规模不大，在建设中易于清理，对周边影响不大，不过断裂破碎带，可使边坡失稳，施工中应引起注意。2、弃渣、弃土工程建设过程中产生的弃渣，利用拦渣坝、挡土墙进行支挡，是基本可以避免或减轻其水土流失