水土保持方案编制注意的问题

今天我重点讲二个方面内容：一是水土保持工作的重要性；二是编制水土保持方案应注意几个问题。水土保持工作的重要性，你们工作在第一线比我认识更为深刻，在这里我简要讲一下几个重要数字的理念，从宏观上表述水土保持工作的重要性。1区域降水总量及其分配特性（1）福建全省降水总量2023亿m3/a，折算降水深度为1667mm；（2）福建全省山坡地表水866亿m3/a，占降水总量的42.8%；（3）福建全省土壤水855亿m3/a，占降水总量的42.3%；（4）福建全省地下水302亿m3/a，占降水总量的14.9%；*在相近的气候条件下，地下水补给河流基流量的增减量，水土保持生态功能则起到主导作用。*全省供水总量183亿m3，其中73%的水源大部分来自河流基流量和流域饱和带地下水，表明河流基流量在供水系统中的重要支撑作用。*河流基流量是河流生态系统的生命线，是衡量河流健康生命的重要指标。2区域产沙量概况（1）福建全省天然产沙总量4500万t/a，分区平均土壤侵蚀模数200～500t/km2·a。（2）1999～2004年大中型开发建设90个项目，预测水土流失总量3500万m3，以水土保持控制率90%计算，将减少水土流失量达3150万m3，折算其重量为4410万t。1编制水土保持方案应注意几个问题杨家坦根据国家水利部水保[2007]184号“关于严格开发建设项目水土保持方案审查审批工作的通知”的13条红线规定，结合我省工作实际，据之提出编制水土保持方案应注意几个问题，主要内容包括土石方平衡计算问题、弃渣场选址与弃渣堆放问题、防洪排水计算问题、水土流失预测问题和水保方案后续设计问题等五个方面。1土石方量平衡计算问题土石方量平衡计算是项目水土保持方案重要的基础资料，是施工设计的重要依据。工程的土石方平衡、废弃土石渣利用应达到规范要求。项目土石方量平衡计算，包括主体工程和新增的水保工程，应分析所依据的地形图可靠性和其比例尺的合适性。说明土石方量平衡计算方法，提出土石方量分项分段流程图表。下面谈二个好的实例方案：石狮市引水二期工程配套自来水厂水土保持方案报告书，主设单位提供了厂区占地面积17.11hm2，地面设计标高13.50m，挖方18.98万m3，填方10.32万m3，绿化覆土1.13万m3，弃渣量7.54万m3。编制单位根据厂区的地形地貌，厂区地坪高程有抬高的空间，建议将厂区地坪高程平均抬高0.44m，则厂区的土石方量基本平衡，达到基本没有弃渣。此建议得到评审专家认可。国家高速公路网北京至台北公路、福州至银川公路联络线、武夷山至邵武高速公路水土保持方案报告书。该项目路线全长94.4km，划分45路段，设置37个弃渣场，逐段进行土石方平衡计算，将每一段弃渣量的排放渣场都平衡清楚，其分析较到位。22弃渣场选址与弃渣场堆放问题弃渣场选址有3条约束性规定：（1）不得影响周边公共设施、工业企业、居民点等的安全。不得影响饮用水源的水质。（2）涉及河道管理范围的，弃渣场应选在堤外或防洪设计水位以上，应符合河流治导规划及防洪行洪规定，并应取得河道管理部门的批准。（3）利用弃渣并经碾压平整作为施工用地时，应充分考虑周边来水及防排洪问题。对重要基础设施、生命安全、行洪有重大影响的应禁止；对过水流量较大沟道和山坡应尽量不设弃渣场。弃渣场弃渣堆放有3条约束性规定：（1）弃渣的堆放时应“先拦后弃”，临时堆渣应集中堆放，并设置拦挡措施；施工完毕应对其场地进行整治。（2）渣料在运输过程中应采取保护措施，防止沿途散溢，造成水土流失。（3）可能造成环境污染的废弃渣应设置专门的处置场，并适当提高防治标准，防止水土流失和污染。省道206线尤溪西城至街面二级公路水土保持方案报告书，规划设计的1#弃渣场堆放容量为3.3万m3，我们到现场察看，该渣场已堆积达8.0万m3，大大超过其负荷，并将影响支流河道行洪。4#和6#弃渣场均未建挡渣墙，存在安全性问题。都必须整改才行。3防洪排水计算问题水土保持工程的安全性至关重要，首先要根据有关法律和技术规范确定工程3等级和洪水设计标准。福建宁德核电厂一期工程水土保持方案报告书，主设单位提供了主体工程设计厂坪标高10m，以防御最大可能台风暴潮。我们在评审中认为，其设计值可能偏低。据有关资料，2006年第8号超强台风“桑美”，在福鼎台山岛合掌岩测则到最大风速达75.8m/s，风力为19级。在该厂区气象站也观测到最大风速达60多m/s。评审专家建议对其厂坪标高设计重新核定。拦渣工程所在的小流域大多数无实测流量资料，在计算设计洪水主要采用由设计暴雨推算设计洪水方法，主要内容分述如下：3.1设计暴雨计算设计暴雨的计算包括推求设计暴雨量及其在时间上的分配过程。设计暴雨量所采用的统计历时，分为长历时和短历时，根据福建流域降雨径流形成规律，长历时取用1天、3天和7天，短历时取用24小时、6小时和1小时。暴雨频率计算所依据的样本一般应不少于30年系列，经验频率公式可采用P=m/（n+1），线型采用PⅢ型，频率曲线及其统计参数的确定一般采用适线法。根据福建暴雨研究成果，暴雨的Cs与Cv比值，一般地区为3.5左右。暴雨的均值是随着历时增加而增加的。而变差系数CV随历时的变化，可概化为单峰铃形曲线。即当历时较短时，Cv较小，随历时的增加Cv亦增大，当历时增加即一定程度时，Cv出现最大值。然后，随着历时的继续增加，Cv又逐渐减小。Cv值在地区分布呈现沿海地区大于内陆山区。对这些重要的规律性认识将有助于项目区设计暴雨分析计算。4设计暴雨的时程分配就是设计暴雨的降雨强度过程线，也称设计雨型。技术关键在于选择对工程的安全的典型暴雨过程，按分段控制同频率放大法进行缩放。项目区无实测暴雨系列资料，设计暴雨量及其时程分配，可采用福建省暴雨图集及相关资料。3.2设计洪峰流量计算根据SL289-2003《水土保持治沟骨干工程技术规范》的规定，设计洪峰流量计算采用推理公式法，按下列两式联解：hQρ=0.278×τF（1）Lτ=0.278×mJ1/3Qρ1/4（2）式中Qρ为设计频率最大洪峰流量，m3/s;h为净雨，mm，在全面汇流时代表相应于τ时段的最大净雨，在部分汇流时代表单一洪峰对应的面平均净雨；F为流域面积，km2;τ为流域汇流历时，h；L为沿主沟道从出口断面至分水岭的最长距离，km;m为汇流参数；J为沿流程L的平均比降（以小数计）。该规范在条文说明中给出在无资料条件下确定m值，见表1，表中θ=L/J1/3，L、J定义同前。5表1小流域下垫面条件分类推理公式洪水汇流参数m值类别雨洪特性、沟道特性、土壤植被条件的简单描述θ＝1～10θ＝10～30θ＝30～901植被条件较差，以荒坡、梯田或少量的稀疏林为主的黄土丘陵沟壑区，旱作物较多，沟道呈宽浅型、间隙性水流，洪水陡涨陡落1.00～1.301.30～1.601.60～1.802植被条件一般，以稀疏林、针叶林、幼林为主的黄土丘陵沟壑区或流域内耕地较多0.60～0.700.70～0.800.80～0.953植被条件良好，以灌木林、乔木林为主的黄土丘陵沟壑区，治理度达40%～50%，沟床多砾石、卵石，两岸滩地杂草丛生，大洪水多为尖瘦型，中小洪水多为矮胖型0.30～0.400.40～0.500.50～0.60根据径流成因公式，洪峰流量应出现在汇流面积曲线与相应净雨过程对应乘积之和最大时。当净雨历时tc大于或等于流域汇流时间τ时，洪峰流量是由全流域汇流所形成，当tcτ时，洪峰流量只部分流域面积汇流所形成。由暴雨公式和产流计算代入式（1），导得：SP当tc≤τ时Qρ=0.278(τn-μ)F（3）nSPtc1-n当tc≤τ时Qρ=0.278τF（4）式中：SP为设计频率P时的雨力参数，mm/h；n为暴雨公式中暴雨递减指数；μ为净雨历时流域平均损失率，mm;其它符号定义同前。6根据福建全省暴雨系列资料。已编制出SP和n值全省分布图可供查用。有的研究成果，μ值取值为3.5mm/h；有的研究成果μ值随降雨强度增大而增大，采用线性外延应受到上限控制，否则计算成果会出现异常不合理状态。应用上述公式求解洪峰流量可电算程序完成，或由图解分析法亦很便捷。3.3设计洪水总量计算推理公式法推算设计洪水总量，可按下式计算：Wp=αHpF（5）式中Wp为设计洪水总量，104m3;Hp为设计频率P的流域中心点24h雨量，mm；α为设计洪水总量的径流系数。F为流域面积km2。3.4设计洪水过程线计算根据推理公式法计算的设计洪峰流量和设计洪水总量，采用概化线法推求设计洪过程线。这个概化线法的形状系数则由实测洪水过程线综合分析而得，形状系数计算式：Wpｒ=Qp×T×3600（6）式中ｒ为概化线的形状系数；Wp为设计洪水总量，Wp为=R×F×1000；T为洪水历时，取50h；R为设计最大24小时暴雨量的净雨深,mm;7F为流域面积，km2。根据概化过程线的形状系数，可查表推求设计洪水过程线。3.5实例计算（1）设计暴雨计算根据某项目所在地某市雨量站实测暴雨量系列资料，统计样本取用年最大值的24小时暴雨量、6小时暴雨量和1小时暴雨量，其统计成果见表2。表2某市雨量站实测暴雨量统计表最大暴雨量（mm）最大暴雨量（mm）最大暴雨量（mm）年24h6h1h年24h6h1h年24h6h1h195211172471967695626198265533853101552268109754583686848546839316911673328483502755683623706334318514597515610262337114375338611255285711472487215464368793632458817464731236359889557235998986474126111488912580286010810258758552419016399346114383337689664991182923862149704777102755892152992863985646788062449386825664144111477967563094125684065148904580493231958049256619813740817843269617110346暴雨频率计算依据表2实测暴雨量统计的45年资料，经验频率采用P=m/(n+1)，P为大于或等于某暴雨量值的经验频率；m为暴雨量由大到小排列的8序号；n为观测资料的总年数，即样本容量。线型采用PⅢ型，频率曲线及其统参数的确定采用适线法，计算成果见表3。表3项目区暴雨频率计算成果表年最大暴雨量统计参数设计暴雨量(mm)暴雨时段均值(mm)CVCSP=1%P=2%P=10%P=20%24h1100.403.5CV2542291681416h710.383.5CV158143107901h390.363.5CV84765849由上表可知，项目区100年一遇暴雨量，24h为254mm，6h为158mm，1h为84mm，10年一遇暴雨量，24h为168mm，6h为107mm，1h为58mm。据之可进一步论述暴雨对水土流失的危害程度。（2）设计洪峰流量计算某弃渣场要求用推理公式法计算P=10%的设计洪峰流量。①流域特征值F、L、J的确定由地形图（1：10000）上量得设计断面以上流域特征值：流域面积F=5.0km2；流域最大汇流长度L=6.0km；主河道平均比降J=20.0‰。②暴雨参数SP和n的确定暴雨参数SP为某频率1h暴雨量，由表3可得P=10%的1h暴雨量为58mm。n为暴雨递减指数，可据表3由P=10%的6h暴雨量107mm和1h暴雨量58mm，在双对数纸上两点直线的斜率即为n=0.68，③产汇流参数μ和m的确定根据研究成果，取用产流参数μ=3.5mm/h，汇流参数m用经验公式，m=0.062613.04131)]/([FJL，（J以千分率计）。④联解二个方程式计算设计洪峰流量9采用全面汇流方式：Qm﹒p=0.278(mt-nps)F与汇流时间的计算公式：t=0.278L/mJ1/3Qm1/4。可根据上列各个参数联解二个方程