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本期期刊速读内容来自《中国水土保持》杂志2023年第9期文章《水利工程水土保持方案编制与审查关键问题探讨》,作者孟繁斌,易仲强,王治国。
孟繁斌(1973—),男(满族),辽宁抚顺人,正高级工程师,博士,主要从事水土保持方案审查及规划、规程、规范编制等工作。
摘要
在水利部加强水利工程水土保持工作的背景下,急需进一步强化水利工程水土保持方案的约束和指导作用。根据近年来从事水利工程水土保持方案技术审查的工作实践,分析了当前水土保持方案中存在的关键问题,从方案编制基础工作、主体工程评价、弃渣场设计、表土保护与利用设计、措施布局与设计、临时防护工程规划设计、移民安置工程水土保持问题等方面提出了加强水利工程水土保持方案编制与审查的对策与建议。
要确保方案编制与审查的质量,提高水土保持方案编制单位和人员的责任感和技术水平是根本,强化水土保持方案审查单位和专家的专业性和严格要求是保障。
正文
水利工程是国民经济基础设施的重要组成部分,事关战略全局、事关长远发展、事关人民福祉。我国水利工程投资规模巨大,根据各年度全国水利发展统计公报数据,2011—2020年全国水利建设共计完成投资亿元(其中中央项目2379亿元、地方项目亿元),10a间年均在建水利建设项目项(其中中央投资项、地方投资9626项)。
2022年全国完成水利建设投资更是历史性地迈上万亿元台阶,为新中国成立以来水利建设投资完成最多的一年。为深入贯彻落实习近平生态文明思想,进一步加强水利工程水土保持工作,2021年5月,水利部办公厅发布了《关于加强水利建设项目水土保持工作的通知》(办水保〔2021〕143号),强调做好水利建设项目水土保持工作是贯彻新发展理念、推动生态保护和高质量发展的必然要求,并要求深化项目前期水土保持论证工作。
2022年9月,水利部又发布了《关于进一步加强生产建设项目水土保持方案质量管理的通知》(水保监督函〔2022〕21号),强调水土保持方案是预防人为水土流失的第一道防线,要充分发挥方案源头预防作用。
2023年1月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于加强新时代水土保持工作的意见》,强调要依法落实生产建设项目水土保持方案制度,并针对不同区域、不同行业特点,明确了差异化针对性要求。
因此,水利工程水土保持方案作为水土流失防治的重要技术文件和项目前期水土保持论证的重要抓手,须深化方案编制相关工作,严格落实水土保持相关法律法规及标准规范要求,合理确定水土流失防治的范围、目标、措施和投资,切实提高方案编制质量,以指导和约束水利工程后续水土保持工作的开展。
截至目前,水利工程水土保持方案编制与规划设计的标准体系已基本建立健全,相关技术规定和要求非常明确,为规范水利工程水土保持方案编制与审查起到了重要作用。
水利部水利水电规划设计总院(以下简称“水规总院”)于2020年5月也专门下发了《关于加强水利水电工程水土保持方案编制与技术审查工作的通知》(水总环〔2020〕81号,以下简称《通知》),进一步明确了水利工程水土保持方案编制与技术审查的要点。
笔者结合《通知》施行以来的情况和近年来水规总院组织的水利工程水土保持方案技术审查工作实践,分析梳理了方案中的关键问题,并提出了相应的对策与建议。
1 存在的关键问题分析
1.1 方案编制所需的调查勘测基础工作不扎实
对水利工程项目区地质、地形、植被、土壤等基础资料开展调查勘测工作,是水利工程水土保持方案编制必不可少的环节,更是水土保持措施布局和设计有效性的基本前提和保证。然而,当前这些基础工作未得到足够重视,实际实施过程中做得并不扎实,主要表现在:
一是地质调查与勘察方面,虽然绝大多数项目对于水利枢纽范围4级及以上弃渣场的地质勘察基本能落实,但也存在个别项目弃渣场地质勘察未落实而直接借用大坝坝基地质勘察成果的情形,并且输水工程沿线的4级及以上弃渣场地质勘察未落实的问题仍然突出。
二是地形测量方面,根据以往工程经验,主体工程的测量范围有时并不能涵盖弃渣场、料场的全部范围,对部分典型弃渣场、料场及防护工程布置区未开展地形测量工作,而直接采用收集的不满足编制阶段深度要求的地形图作为设计底图的情况仍然不少。
三是植被调查方面,对于工程区的主要植被类型、林草覆盖率和主要树(草)种等情况,特别是乡土适生种和引进适生种,大多项目仍是引用当地植物志等资料,现场实际调查明显不足。
四是土壤及表土资源调查方面,目前关注点集中于工程区典型地段的表土层厚度调查,对土壤类型及其实际分布范围、土壤养分、可剥离条件等关注不够。
1.2 主体工程和水土保持设计中生态理念薄弱
新发展阶段对水利建设提出了更高要求,应坚持“绿水青山就是金山银山”理念,将生态优先、绿色发展贯穿推动水利高质量发展始终,以实现人水和谐共生。当前大部分水利工程设计“重安全,轻生态”的设计理念未得到根本改变,极少做到主体工程与水土保持生态恢复及绿化美化工程统筹考虑、统一布置,导致难以满足水土保持生态文明建设要求。
从目前审查及开工建设的大型水利工程来看,仍然缺乏从生态设计理念出发的顶层宏观规划,以及应用水土保持生态设计理念开展的系统性设计,未能从生态的角度对工程总体布置、施工组织、后期运行管理等多方面进行优化,常常将绿化美化等同于生态系统修复,与党的二十大报告提出的注重生态系统的多样性、稳定性、持续性要求仍有较大差距。
如某水利工程的输水隧洞进出口设计采用大开挖方案,致使土石方量和弃渣量大,植被破坏和损毁严重;再如多个水利枢纽工程的坝肩、场内道路等边坡防护大面积采用喷混凝土或浆砌石砌筑等硬性防护措施,与周边环境极不协调;另外少数位于山区的引调水、灌溉工程采用绕山大开挖方式布置线路走向,造成生态大面积破坏。
除以上情形外,如今大多数水利工程建设开挖土石方在考虑回填和骨料利用后,其余土石方的处置思路基本为直接废弃,极少考虑将弃渣“变废为宝”来营造和增加绿化用地,以改善当地生态环境。
1.3 弃渣场选址和设计深度难以达到规范要求
弃渣场选址是水土保持法赋予水土保持方案的法定责任,也是水利工程水土保持方案的核心内容之一,同时也直接关系到水利工程施工总布置方案的确定,对水利工程建设具有重要影响。当前针对水利工程弃渣场的选址及设计,能达到规范深度要求的尚未覆盖工程所有弃渣场。
尤其是引调水、灌溉工程等线性工程的弃渣场选址和设计,因工作深度不够导致后续变更较多。有的设计单位为了规避设计深度问题,减少4级及以上弃渣场地质勘察及稳定分析等工作,刻意将弃渣场等级人为降至4级以下,导致弃渣场数量和后续变更增多,扰动和破坏加重。
根据水规总院2016—2019年组织的水利工程水土保持方案技术审查情况统计,审批水土保持方案变更报告和弃渣场补充报告共35项,其中弃渣场补充报告20项,占比57%,水土保持方案变更报告15项,占比43%,且水土保持方案变更报告中也是以弃渣场的变更为主,可见方案变更的根本是由弃渣场变更所致。
此外,位于高山峡谷地区的水利工程弃渣场呈现数量多、位置分散、单个弃渣场堆渣量小等特点,部分项目针对5级弃渣场所选取的典型弃渣场设计数量不足,导致推算其他弃渣场的防护措施工程量及投资精度较低。
1.4 表土保护与利用全过程设计精细程度不够
表土是难以再生的珍贵资源,对水利工程建设后期的植被恢复以及周边农业生产有着不可替代的作用。虽然当前行业内已经形成保护表土的共识,但实际工作中仍未引起各方足够的重视,尚缺乏表土保护与利用的顶层规划指导和具体操作指南。
2019年水规总院发布了《水利水电工程水土保持技术规范(—2012)补充技术要点(试行)》(水总环〔2019〕635号),首次提出了在水利工程水土保持方案中将“表土保护与利用设计”独立列成1章,且下分4节内容。
从方案审查情况看,此章大多是基于各水土流失防治区开展的表土资源平衡分析,然而每个防治区内的关键节点、主要地块、典型区段究竟如何开展表土剥离、运输、暂存、调配、回覆等各环节工作却无法具体反映,即以防治区开展表土分析的空间尺度较大、精细程度不够,难以保证其指导性和可操作性。
1.5 水土保持措施的合理性和有效性仍需提升
水利工程水土流失防治目标能否顺利达成,水土保持措施布置与设计是关键。部分水利工程的水土保持方案中,虽然提出了工程、植物和临时措施相结合的综合防治措施体系,从各防治分区措施布局角度看,水土保持措施体系也是完整的,但是具体到防治区各部位或区段,水土保持工程措施类型、布置形式及断面尺寸和植物措施所选取的树草种类型、种植密度等设计内容大体一致,并非从某个弃渣场、料场或某段施工道路边坡的实际状况出发,综合考虑与原地形的适应性、取材便利性、与周边环境协调性、实施可操作性等方面来进行措施布设,措施体系缺乏针对性和特色,水土流失防治效果和水土保持功能难以保证,最终导致整个方案的指导性欠佳。
如某水利工程输水线路的10余个弃渣场,无论沟道型、坡地型还是平地型,均未考虑各弃渣场上游汇水情况和下游敏感因素的差异,对各弃渣场设计的水土保持措施类型、布局、体系几乎完全一致,措施工程量也相差无几,只注重了措施体系的完整性,忽略了措施设计的有效性和指导性。
1.6 临时防护工程的规划设计未受到足够重视
水利工程施工周期往往长达数年,建设过程中水土保持临时防护工程不到位,将造成较长时期的严重水土流失。根据各地水利工程水土保持监督检查结果,注重永久防护、轻视过程防控的问题几乎普遍存在,一方面是由于建设期的水土保持施工管理不及时、不到位,另一方面也与水土保持方案中的临时防护工程规划设计不合理、难实施有关。
当前施工期临时防护工程设计仍未受到足够重视,具体表现在:
一是尚未结合工程特点及施工组织设计深入分析和预判施工期间易造成水土流失的地段或部位,防护重点比较模糊;
二是缺乏现场设代经验和施工期现场调查,临时防护工程布设存在考虑不周全或遗漏的情形;
三是临时防护工程布置及选用的工程类型、材料、数量等设计存在照搬套用、不切实际的现象,导致临时防护工程实施效果不佳,或者因造价过高或施工难度过大无法落地实施。
1.7 移民安置及专项复改建工程水土保持问题突出
2011—2020年,水利工程可行性研究立项184项,其中移民安置及专项复改建工程投资占工程总投资比例大多为30%~90%。移民安置及专项复改建工程的组成主要包括新建集中安置点,迁建企事业单位,改扩建公路、铁路、输变电工程,修建防护工程等。
受移民安置及专项复改建工程的复杂性和阶段设计要求所限,在可行性研究阶段其设计深度往往较浅、设计内容较粗,导致水土保持相关内容也无法准确确定。然而移民安置及专项复改建工程属于项目的组成部分,必须纳入水土保持方案中,为了报告的完整性,移民安置及专项复改建工程弃渣场选址通常为与地方政府协商后的意向性选址,水土保持措施设计和工程量以类比设计为主,措施投资采用投资指标测算而得,因此移民安置及专项复改建工程水土保持方案后续变更的概率较大。
如福建白濑水利枢纽、四川李家岩水库等水利工程水土保持方案发生变更,均主要由移民安置及专项复改建工程的弃渣场发生变化所致。
2 对策与建议
水利工程是兴水利、除水害的重要物质基础,是国民经济基础设施的重要组成部分,保障水利工程安全关乎人民群众基本利益。水土保持是江河保护治理的根本措施,是生态文明建设的必然要求。
水利工程和水土保持工程作为“治水”民生工程,两者需要高度结合,协同发展。在推动新阶段水利高质量发展的背景下,必须着力推动水土保持高质量发展。
水土保持方案作为水利工程水土保持工作的先导和抓手,要切实把控好方案对水土流失防治的约束控制和优化指导作用,找准问题,制定对策,切实提高水利工程水土保持方案的质量。
2.1 加强方案编制基础工作
水利工程水土保持调查与勘测应严格按照《水土保持工程调查与勘测标准》(GB/—2018)规定的任务、内容和方法,扎实开展水土保持现场调查、测量和勘察工作,重点是要加强弃渣场地质调查勘察、弃渣场及料场地形测量、表土资源调查和当地植被情况调查。
一是要严格落实开展4级及以上弃渣场的地质勘察和5级弃渣场的地质调查工作,每个弃渣场勘探线不应少于2条,每条勘探线的勘探点数量不宜少于3个,当地质条件复杂或遇到软土、软弱夹层等情形要增加勘探点;
二是当典型弃渣场、料场及防护工程布置区地形图无法通过收集资料获得或地形图比例尺不满足要求时,要开展地形测量工作且测量比例尺要满足1∶1000~1∶2000的精度要求;
三是要全面开展工程占地范围及水库淹没区内表层土壤类型及其分布范围、表土层厚度、土壤养分等调查工作,必要时要挖掘剖面辅助调查,并结合各场地情况及运输条件对表土剥离后可能的临时堆存场地进行同步调查;
四是要对工程区主要植被类型、林草覆盖率和主要树(草)种等情况,特别是乡土适生种和引进适生种进行调查,为施工结束后水土保持植物措施设计优选树草种和提高植物成活率提供依据。
2.2 加强主体工程水土保持评价
水土保持评价是水土保持方案的主要内容之一,要充分认识到其重要性,但只为迎合主体设计方案的老思想要摒弃,要真正利用好评价工作所赋予的“权力”,树立对主体工程设计的约束性理念,从水土保持角度分析论证主体工程设计的不合理之处,并提出优化工程设计的水土保持意见和建议。
在“生态优先、绿色发展”和建设生态水利工程的形势下,要将水土保持生态设计理念贯彻于水利工程顶层设计中,尤其是在主体工程设计特别是选线选址、工程布置与设计、施工组织设计中加以落实。要统筹考虑主体工程建设与水土保持生态建设的综合要求,充分发挥水土保持在水利工程建设中的作用,提升水利工程生态文明建设的质量和水平。
针对山区、丘陵区的引调水、输水及施工道路等线性工程,若采取深挖、高填和大弃渣量等可能导致地表土壤与植被破坏严重的设计方案,则要明确提出进行隧洞、渡槽等替代方案论证,以最大限度减少地表扰动和破坏,且隧洞设计要尽可能采用“未到山体之前先进洞水利水电水土保持工程师,水利工程水土保持方案编制与审查关键问题探讨,尽量远离山体后再出洞”,即“早进洞,晚出洞”方案,让隧洞口周围的植被得到妥善保护,维持原有生态地貌。
在高山峡谷地区,施工场地和生活营地布置困难时,不能再搞大挖大填式的大平台场地平整,要优先考虑采用台阶式小平台布置方案,以避免大量土石方工程造成严重水土流失和生态破坏。
对于大坝坝基、输水隧洞、河道整治等工程开挖的土石方,应优先考虑综合利用,减少借方和弃方,在不影响建筑物使用和安全的前提下,分析论证能否通过调整建筑物或场地平面定位及断面高程来消纳利用工程自身多余的土石方,降低土石方外借量,从而大大减轻水土流失及其危害,甚至有条件的还可利用多余土石方在永久征地范围内合理进行“填凹式”或起伏式立体布局,消纳土石方进行绿化造地,以增加植被恢复和绿化面积,改善工程区生态环境。
如河南省沁河河口村水库工程将弃渣变废为宝用于坝后压戗和景观微地形打造,弃渣利用率达56%以上,建成的坝后滨河公园和河心滩是弃渣与造景相融合的典范工程。
在符合主体功能要求且不影响工程安全的前提下,大坝、厂房、泵站、闸站、场内道路等形成的各类边坡优先采用生态型护坡措施,对于稳定岩质边坡及主体设计已采取浆砌石、混凝土等护坡设计的,要避免全坡面硬化,具备条件的也应采取覆绿或恢复植被措施,以最大程度恢复其水土保持生态功能。
如贵州省黄家湾水利枢纽在大坝左右坝肩、溢洪道、导流洞等开挖边坡喷混护坡的基础上,通过采取安装植生板+挂网+厚层基质喷播灌草种子技术绿化坡面,将混凝土护坡优化成了生态护坡。
2.3 加强弃渣场设计
根据水土保持法和有关文件规定,弃渣场选址及其防护措施属于水土保持方案的主要内容。弃渣场稳定安全事关重大,因此弃渣场设计与审查是水土保持方案编制和审查中必须把握的核心问题。
对于水利工程弃渣场设计,不论是大坝枢纽、泵站等点型工程区的弃渣场,还是引调水、输水、灌区等线性工程区的弃渣场,均要加强弃渣场选址比选论证,确保弃渣场选址的合法合规性和技术经济合理性。
要遵循弃渣场选址基本原则,避让严禁设置弃渣场的各类情形,在此基础上,从地形、地貌、工程地质和水文地质条件,周边敏感因素及可能造成的水土流失危害,弃渣场汇水面积、占地类型与面积、容量、运距、运渣道路、防护措施及其投资,以及弃渣场后期利用方向等多方面进行场址比选,经综合分析后逐一确定弃渣场位置,同时还要征求当地县级自然资源、水利、环保等行政主管部门的意见并办理弃渣场选址确认函,以减少后续弃渣场变更。
要合理确定弃渣场堆置要素和稳定计算参数水利水电水土保持工程师,避免出现弃渣场堆渣高度、坡比、台阶高度、平台宽度等堆置要素明显不合理,避免出现稳定计算参数的选取与地质勘察或调查成果不吻合或矛盾,确保弃渣场稳定计算的可靠性。
2.4 加强表土保护与利用设计
表土保护与利用是水土保持方案的特色内容,要进一步细化设计,提高设计精度,强化可操作性。
首先要依据表土调查所确定的可剥离范围与面积,结合表土厚度、土壤肥力、分布均匀程度、施工运输条件,以及表土分布区域是位于动土区还是占压区、是永久征地还是临时占地等因素,遵循“先好土后差土、施工先易后难”的原则,判定并划分可供剥离的表土分布区域和储量的优先级。
其次,根据工程施工后期绿化、植被恢复和复耕面积,合理确定回覆表土的需求量。
最后,基于前两步工作,在可供剥离表土区域内,按照可供剥离表土的优先级依次确定具体的剥离范围、面积、剥离量和剥离时段。对于水库工程,当可剥离的表土储量不足或剥离难度大时,可考虑将库区淹没范围内的表土择优剥离。
表土剥离后的去向问题也是难点,如果施工时序上能够衔接,后期剥离的表土应优先考虑直接用于前期已完工工作面的绿化覆土,以减少表土倒运和土壤流失,节省投资;利用后剩余的表土再考虑在施工空地堆存,或转运至专门的表土堆存场暂存。
通常情况下水利工程施工用地有限,需要考虑设置表土堆存场的情况居多,而一般表土运输成本占剥离成本的40%左右,从技术经济合理性和可操作性角度,应遵循“就近堆存、就近利用”的原则,结合主体工程总布置就近灵活选择表土堆存场位置,以确保表土剥离、保存与利用能够顺利实现。
2.5 加强水土保持措施布局与设计
水土保持措施布局与设计是水土保持方案最终的落脚点,只有构建并落实完整有效的防治措施体系,才能真正发挥防控水土流失、保护生态环境、保障工程安全运行的作用。水利工程水土保持措施总体布局应突出生态优先理念,按照“因地制宜、因害设防”的思路布设综合的、完整的水土流失防治措施体系,并注重措施体系的协调性和实效性。
主体工程区要注重水土保持拦挡、排水、护坡等工程措施与主体设计相衔接,以及重要建筑物和节点水土保持设计与生态景观的协调性。工程永久办公生活区要注重景观绿化设计,合理开展草坪建植、观赏性乔灌花卉种植、灌溉设施配套设置等。弃渣场要注重排洪排水及拦挡措施设计的合理性和安全性,尤其是沟道型弃渣场要合理布置排洪排水系统,准确开展水文水力学计算,确保上游洪水排导问题处理妥当,避免在降雨集中情况下因排水不畅而发生冲刷、垮塌甚至形成泥石流,威胁下游安全。
国内多起弃渣场(尾矿库、排土场)等滑坡事故的发生均与排洪排水相关,如备受关注的2015年广东深圳光明新区红坳渣土受纳场“12·20”特别重大滑坡事故的直接原因就是受纳场没有建设有效的导排水系统,受纳场内积水未能导出排泄,致使堆填的渣土含水过饱和,形成底部软弱滑动带,最终导致事故发生。
料场区要注重开采边坡和台阶的植被恢复措施设计,根据不同土石边坡类型和坡比,选择恰当的植物护坡或工程与植物相结合的综合护坡形式。如今我国边坡绿化技术发展迅速,有条件的鼓励采用各类喷播绿化等新技术和新工艺。施工生产生活区要注重临时排水和完工后的恢复措施设计,根据场地最终规划利用方向,合理确定土地整治、复耕和植被恢复措施布局,最大限度地恢复土地使用功能或生态功能。施工道路区要注重山区道路下边坡挡护和上下边坡生态护坡措施设计,避免出现顺坡溜渣和边坡严重冲刷。
2.6 加强临时防护工程设计
水土保持临时防护工程是控制施工期水土流失的必要措施和关键措施,提供切实可行的临时防护工程规划设计方案,能为最终落地实施提供先决条件。水利工程施工期间易造成水土流失的部位主要是开挖回填形成的土质边坡、临时堆土、施工场地和施工道路周边等区域,但由于临时防护工程只在施工期间建设并发挥作用,具体到工程哪些部位在哪个环节应采取何种临时防护工程才能有效防护,则必须具备一定的施工现场经验,如施工场地周边设置砖砌排水沟还是土沟、施工道路下边坡采取编织袋挡墙还是竹排拦挡、临时堆土选择临时苫盖还是临时种草等,均与施工实际紧密关联,因此有必要加强对工程自身施工组织方式的了解分析和开展周边同类工程施工期水土保持现场调查,综合施工时段、地形条件、建筑材料来源、工程造价和施工难度等各方面择优选择。
可见,作为设计人员,有条件时应多开展工程现场设代工作,在施工现场去不断发现问题和解决问题,从而反馈指导方案设计。
2.7 加强移民安置工程水土保持问题的解决
水利工程的移民安置及专项复改建工程通常比较复杂,具有其特殊性,涉及地方政府、专项设施行业主管部门、安置人员等各方意见的协调处理,导致可行性研究阶段移民安置及专项设施复改建工程设计深度难以达到与主体工程设计相同深度,进而也无法满足水土保持方案编制的深度要求。
结合当前工作实际,强行要求提高移民安置及专项设施复改建工程设计深度不够现实,但由于水利工程移民安置及专项设施复改建工程的水土流失时段长、范围广,缺乏水土保持方案的指导将可能造成严重水土流失,因此建议出台有关文件、规定,在水利工程水土保持方案中先提出移民安置及专项设施复改建工程水土保持要求,待后续设计深度达到条件后,再编制移民安置及专项设施复改建工程整体或分项工程的水土保持专题补充报告,并上报原先水利工程水土保持方案审批机关进行审查审批。
3 结束语
水利部门是水土保持行业主管部门,水利工程水土保持工作的扎实开展和取得的显著成效将起到示范和引领作用,有助于带动其他各行业水土保持工作向前发展。
进入新发展阶段,水利高质量发展对水利工程水土保持提出了新的更高的要求,要严格落实水利工程水土保持方案制度,确保方案编制与审查的质量,提高水土保持方案编制单位和人员的责任感和技术水平是根本,强化水土保持方案审查单位和专家的专业性和严格要求是保障,这样才能不断促进水利工程水土保持方案向更科学、更合理的方向迈进,为新阶段水利高质量发展提供有力的支撑。
/ End.
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