邱 浩,赵 莹,周士勇
(山东省水利科学研究院,山东 济南 250014)
潍坊市地处胶东半岛,属暖温带季风型半湿润大陆型气候,多年平均降水量为664.8 mm,降水量时空分布极为不均,降水量年内变幅大,容易遭旱、涝威胁。潍坊市水资源短缺,区域经济状况与水资源禀赋条件不协调,水资源支撑能力明显不足。随着经济社会不断发展和人口的增长,水资源供需矛盾越来越尖锐。潍坊市水资源地区分布不均,总趋势是东南部水资源总量较西北部丰富,水资源年际年内变化剧烈,这一自然特点在容易造成洪涝、干旱等自然灾害的同时,也给水资源综合开发利用带来困难和挑战。潍坊市中心城区分布有白浪河、虞河、白沙河、张面河、浞河等河道,是潍坊市重要的水系景观载体,由于天然径流量小外加上游拦蓄等原因,上述河道城区段在枯水年份及非汛期期间时常发生断流,严重影响河道生态环境及市容市貌。
胶东半岛战略水源地提质增容工程通过调引峡山水库上游入潍河中水及入汶河中水,利用管道输水至潍坊市中心城区主要河道的上游,对潍坊市城区白浪河、虞河、张面河、白沙河、浞河实施生态补水,在保障峡山水库水质安全的同时,优化水资源配置,提高中水资源利用率。
胶东半岛战略水源地提质增容工程线路涉及诸城市、安丘市、峡山区、坊子区、奎文区5 个县(市、区),主要建设内容包括:中水收集工程、输水工程、配水工程、湿地工程和河道生态治理工程。中水收集工程主要包括潍河中水收集工程、汶河中水收集管道、峡山湖湿地引水管道及各污水厂接入支管等,共计敷设中水收集管道78.85 km,配套各类管道井150 余座;输水工程包括峡山湖湿地至汶河输水管道和汶河至虞河输水管道,配套各类管道井88 座;配水工程管道总长9.72 km,配套管道井29 座。湿地工程包括峡山湖湿地改造工程和人工湿地工程,峡山湖湿地改造工程改造渠系连通6 km,种植水生植物5.52 hm2,新建箱涵6 座,新建、改建管理道路6.85 km;人工湿地工程规划湿地有效面积约5.8 hm2,湿地设计处理能力约为5 800 m3/d。河道生态治理工程包括铁沟河治理6.435 km,种植水生植物13.59 hm2;韩信沟治理7.151 km,种植水生植物5.00 hm2,改建生产桥4 座;虞河土楼水库支流源头段疏通长度3 km,改建3 座生产桥。工程占地总面积共计约1 027.98 hm2。
项目区内土壤有机质含量高,沿线土壤以棕壤土为主,土层较厚,约2~3 m 左右,土体发育完全,表土厚度约30 cm 以上,呈中性至微碱性,质地适中为壤土,保肥保水,熟化程度高,土壤抗蚀性较差。流域内农作物以小麦、玉米、花生为主。山区坡地植有刺槐树、板栗及苹果、桃、栗子、山楂等果树。项目区林草覆盖率约为30%。
本工程为引调水工程,由于线路长,扰动范围广,扰动类型多,地形复杂多样,建设活动会不同程度破坏项目区自然植被、林地及耕地,产生一定程度的水土流失并使项目区周边生态环境质量下降。经核算,本工程总挖方913 万m3,其中表土剥离162.29 万m3;总填方898.99 万m3,其中表土回覆162.29 万m3,弃方14.01 万m3运至5 km 外,用于在建高速公路路基填方。工程施工期临时堆土主要为后期需要回填利用的表土,设计数量与剥离表土数量一致,临时堆土高度不超过3 m,堆土边坡1∶1。据水土流失预测,工程施工新增水土流失总量可达7 万t 以上,且施工扰动会不同程度地改变地面物质组成和土壤结构,降低抗侵蚀能力,造成土地生产力降低,给生态恢复造成困难。另外,由于工程建设产生临时堆土量大,堆土表面结构松散,土方易流失,所以容易导致附近水域泥沙含量增加或进入下游河道影响行洪。
为有效防治水土流失,在主体工程设计方面,设计管沟开挖回填后剩余的土方除用于增加管顶及管道两侧压实度外,剩余的部分在保证运距合理的前提下,部分运至周边线路用作施工作业面填坑和场地整平,其余部分则用于河道整治和人工湿地立体造景填方。河道整治工程产生的剩余土方用于在建高速公路路基填方。另外,通过优化施工组织设计,使工程土石方内部平衡,对于工程内部无法调配使用的少量无用层弃方,不随意丢弃,通过多种方式进行综合利用。
同时,采用以工程措施为基础结合植物措施,并辅以临时措施加以防护。根据主体工程施工进度,先采取水土保持工程措施或临时措施,再进行施工。在具体实施时,针对工程施工区域、地段,施工工艺、施工特点与施工季节,因地制宜,因害设防,制定行之有效的防治方案,重点遏制施工裸露作业面和临时堆土新增水土流失的发生与发展。施工尽量避开大雨、大风天气,难以避开时加强此时段的水蚀临时防护措施;在各施工区,水土保持防治措施结合主体工程施工进度安排,及时分期、分批实施。
本工程水土流失防治分区分为管道工程区、河道整治工程区、人工湿地工程区、施工临时设施区和临时堆土场工程区。主体工程设计采取了具有水土保持防护功能的表土剥离及回覆、土地整治和栽植乔、灌、草等植物措施来减少工程建设引发的水土流失危害。表土剥离的土方由于其富含有机质,疏松透气,有利于作物生长,是水土保持植物措施加以保护的重要资源。工程施工前对区域内有肥力的原始表土层采用机械进行表土剥离,将剥离表土运送堆放到管沟一侧进行堆放,作为后期土地整治和复耕覆土使用。复耕复植之前,对需要复耕复植的区域进行土地整治,清除建筑垃圾,整平坑凹不平的土地。本工程后期整地深度取0.4 m,去除土壤中不利于植物生长的碎石、建筑垃圾等杂物后,按表层土清理—施有机肥—深耕方案进行。
主体工程设计在铁沟河、韩信沟河道治理区域堤防边坡上进行乔灌草绿化撒播种草,其中韩信沟生态绿化14.41 hm2,铁沟河生态绿化面积15.42 hm2,峡山湖湿地生态绿化0.06 hm2,汶河湿地草皮护坡1.59 hm2。另外,为避免裸露地面造成的水土流失,在原地貌为林地段的部分管道工程区,在完成管顶表土回覆后,进行撒播草籽临时绿化。考虑到狗牙根多生长于村庄附近、道旁河岸、荒地山坡,根茎蔓延力强,广铺地面,是良好的固堤保土植物,故本工程水土保持草种选择以狗牙根为主,预计需撒播草籽面积180 hm2,草种用量标准为80 kg/hm2。除管道工程区外,在部分河道和临时堆土场工程区进行边坡绿化,累计绿化撒播狗牙根草籽约7.69 hm2。
由于工程区在施工过程中会出现面积不等的裸露地表,为防止地表裸露产生水蚀、风蚀危害,方案设计采用防尘网临时覆盖防护措施。管道工程区防尘网覆盖在管沟坡面及沟底重点部位,河道整治工程区防尘网覆盖在各支流河道河岸受河道清淤、子槽扩挖、新建建筑物及新建生产堤、生产路等施工影响而出现的面积不等的裸露地表上。人工湿地工程区防尘网覆盖在对现状抬田、沟、水塘进行整治而出现的裸露地表上。在建设期,施工临时设施区和临时堆土场工程区由于进出场施工车辆的不断碾压,施工道路两侧会出现面积不等的裸露地表,为防止产生水土流失危害,在该区域采用防尘网临时覆盖防护措施。覆盖防尘网可根据主体工程施工组织安排的实际要求循环利用,本工程预计使用防尘网共计421.7 万m2。除防尘网临时覆盖外,本工程还在施工临时设施区设计排水沟。临时排水沟采用梯形断面,底宽0.3 m,深0.55 m,边坡1∶1,开挖土方累计约0.92 万m3。
本项目水土保持措施实施后,水土流失治理达标面积986.86 hm2,水土流失治理度达到96%,超过防治目标综合值95%;土壤流失控制比1.3,超过防治目标综合值的1.2;渣土拦护率和表土保护率均为98%;林草植被覆盖率为97%;至设计水平年,项目区林草植被面积280.85 hm2,项目建设区面积扣除复耕后为555.49 hm2(复耕面积472.49 hm2),林草植被恢复率为51%,达到防治目标。本项目工程建设期内水土流失总量预测为7.2 万t,通过防治措施可大幅减少水土流失量6.41 万t。通过上述分析,本项目通过采取植被恢复等水土保持措施,项目建设区基本无裸露地表。实践证明,该工程对于减少水土流失危害,减少下游河道含沙量,增加植被覆盖率,促进生态安全,对当地及周边经济社会的持续发展都具有积极意义。