引言
佛山市位于中国最具经济实力和发展活力地区之一的珠江三角洲腹地, 与广州共同构成“广佛都市圈”。仙溪水库位于佛山市南海区原大沥镇与狮山镇交界处, 隶属大圃片区, 自2013年3月12日后该水库并入狮山镇管辖。仙溪水库的总库容为300.66万m3, 属于小 (1) 型水库, 工程等级为IV等, 其坝址以上流域集雨面积为6.04km2, 主河道长度4.085km, 河槽平均比降3.21‰, 水库主坝坝顶高程15.42m, 正常蓄水位12.64m (珠基) [1,2]。仙溪水库原设计功能为防洪、灌溉, 随着城镇建设的发展, 灌溉农田面积不断减少, 水库的功能正逐步转向以城市水景观为主的方向, 对水质提出了较高的要求[2], 因而需要更加重视仙溪水库周边建设工程的水土保持方案, 对其方案进行具体分析与研究。
1. 佛山市仙溪水库周边的建设工程概况
环绕在佛山市仙溪水库周边的建设工程主要是目前建设的佛山科学技术学院新校区 (北院) 建设工程, 以及远期立项的校区扩建工程 (在新校区额外的预留发展用地内) , 两项工程的水土保持方案具有相似性, 所以详细研究前一项工程的水土保持方案, 就会对后一项工程的水土保持方案具有借鉴和指导性。
佛山科学技术学院新校区 (北院) 建设工程的规划用地面积为829475.50m2, 总建筑面积为380520.39m2, 共新建41座建筑物, 改建 (建筑不拆除, 仅重新装修) 2座建筑物, 保留 (原样不动) 1座建筑物。工程主要由教学科研用房、体育活动设施、生活服务用房、产学研基础四个功能部分组成。该建设工程分为两个大区, 其中北区为新建区, 位于水库以北, 规划用地面积为563774.70m2;南区为改建区, 位于水库以南, 规划用地面积为265700.80m2。工程总投资约15.89亿元, 其中土建工程投资8.97亿元。工程施工期为2016年3月~2018年8月, 约30个月, 其中北区的施工期为2016年3月~2017年9月, 南区的施工期为2017年10月~2018年8月。工程总挖方67.48万m3, 总填方165.63万m3, 总利用方61.90万m3, 总调入方和总调出方均为15.97万m3;总借方103.73万m3 (其中101.75万m3接收附近其他建设项目的外弃一般土, 余下1.98万m3采取当地市场购买) , 总弃方5.58万m3 (主要由拆除原有建筑墙体和硬化地面产生, 将全部运至政府指定的建筑垃圾合法弃渣场) [3]。
2. 水土保持方案编制要素与防治目标
在编制该建设工程水土保持方案时, 工程尚未开工建设, 方案编制深度确定为可行性研究深度。方案设计水平年取主体工程完工后的第一年, 即2019年。虽然工程所在区域不属于国家和广东省水土流失重点预防区和重点治理区, 但是工程建设对仙溪水库会直接产生重大水土流失影响, 所以将水土流失防治标准执行等级提高至建设类项目一级标准[4]。
防治的总体目标为:项目建设区内原有的水土流失得到基本治理, 新增水土流失得到有效控制;对周边仙溪水库和道路不造成水土流失危害和安全威胁, 生态得到最大限度的保护, 环境得到明显改善;水土保持设施安全有效, 六项指标达到建设类项目一级标准。六项定量防治目标为:扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、拦渣率、林草植被恢复率、林草覆盖率分别为95%、97%、1.0、95%、99%、27%。
3. 水土流失防治责任范围与防治分区
该建设工程的永久占地面积为82.95hm2, 临时占地面积为0.36hm2, 无额外的租用和管辖土地, 所以项目建设区面积为83.31hm2。该建设工程属于点型工程, 施工时场地四周设置砖砌或钢板围墙进行半封闭围护, 以项目建设区范围线外扩2m作为直接影响区, 并结合场地实际占地边界情况进行局部调整, 经图纸测量, 直接影响区面积共1.25hm2。因此, 该建设工程的水土流失防治责任范围为84.56hm2, 水土流失防治责任者为佛山科学技术学院。
按工程建设造成水土流失类型和强度、施工区特点及平面布局将项目建设区划分为2个一级防治分区:北区工程区, 防治面积56.60hm2;南区工程区, 防治面积26.71hm2。详见表1。在一级防治分区的基础上, 将北区工程区细化为3个二级防治分区, 分别为运动场新建区, 防治面积14.34hm2;建筑新建区, 防治面积38.97hm2;水库保留区, 防治面积3.29hm2。其中建筑新建区包括教学科研用房、生活服务用房、产学研基础的建设。将南区工程区细化为3个二级防治分区, 分别为建筑拆除与建设区, 防治面积24.81hm2;建筑改造与保留区, 防治面积0.71hm2;水库保留区, 防治面积1.19hm2。其中建筑拆除与建设区包括教学科研用房、室外体育活动设施、生活服务用房的建设。
4. 防治措施总体布局与主要工程量
各防治分区的防治措施总体布局与主要工程量详列如下, 防治措施体系详见表2。
(1) 运动场新建区:在本区施工前期 (即施工准备期时) 布设本方案新增的1#临时排水沟 (总长度1097m) 、2#临时排水沟 (总长度1004m) 、3#临时排水沟 (总长度251m) 、三级小沉沙池 (总个数1个) 、三级中沉沙池 (总个数5个) 、编织土袋临时拦挡 (总长度474m) 、彩条布临时苫盖 (总面积0.90hm2) 措施, 并且这些临时措施一直延用到本区的施工后期。在施工中后期 (即综合管网工程施工后) 布设主体工程设计已有的雨水排水管 (总长度3826m) 措施。在本区施工后期布设主体工程设计已有的园林景观绿化 (总面积3.55hm2) 措施, 并将临时措施逐渐拆除。
(2) 建筑新建区:在本区施工前期布设主体工程设计已有的临时泥浆池 (总座数2座) 和沉淀池 (总座数2座) 措施, 以及布设本方案新增的1#临时排水沟 (总长度3354m) 、2#临时排水沟 (总长度2417m) 、3#临时排水沟 (总长度553m) 、三级小沉沙池 (总个数4个) 、三级中沉沙池 (总个数9个) 、三级大沉沙池 (总个数1个) 、编织土袋临时拦挡 (总长度730m) 、彩条布临时苫盖 (总面积0.52hm2) 措施, 并且本方案新增的这些临时措施一直延用到本区的施工后期。在施工中后期 (即综合管网工程施工后) 布设主体工程设计已有的雨水排水管 (总长度10555m) 措施。在本区施工后期布设主体工程设计已有的园林景观绿化 (总面积15.19hm2) 、植草护坡绿化 (总面积0.53hm2) 措施, 并将临时措施逐渐拆除。
(4) 建筑拆除与建设区:在本区施工前期布设本方案新增的1#临时排水沟 (总长度2456m) 、2#临时排水沟 (总长度2621m) 、3#临时排水沟 (总长度371m) 、二级小沉沙池 (总个数4个) 、三级小沉沙池 (总个数4个) 、三级中沉沙池 (总个数5个) 、编织土袋临时拦挡 (总长度606m) 、彩条布临时苫盖 (总面积0.70hm2) 措施, 并且这些临时措施一直延用到本区的施工后期。在施工中后期 (即综合管网工程施工后) 布设主体工程设计已有的雨水排水管 (总长度5341m) 措施。
在本区施工后期布设主体工程设计已有的园林景观绿化 (总面积7.77hm2) 、植草护坡绿化 (总面积1.67hm2) 措施, 并将临时措施逐渐拆除。
注:表示主体工程设计已有的水保措施, 其余表示本方案新增的水保措施。
(5) 建筑改造与保留区:主体工程设计没有考虑任何措施, 本方案也无需新增任何措施。
(3) 和 (6) 水库保留区:主体工程设计没有考虑任何措施, 本方案也无需新增任何措施, 保护本区的防治措施在 (1) 、 (2) 和 (4) 区中布设。
5. 新增的临时措施典型设计
雨水设计流量采用坡面清水洪峰流量计算公式计算[5], 计算结果见表3。
排水沟断面设计采用明渠均匀流公式进行计算, 排水沟的水力要素计算及设计尺寸选择详见表4和表5。排水沟的设计断面为矩形, 采用M7.5水泥砂浆砌砖120mm厚, 并用M7.5水泥砂浆抹面衬底20mm厚。
沉沙池断面设计采用准静止泥沙沉降法进行计算, 二级和三级沉沙池的尺寸计算及选择详见表6和表7。
沉沙池设计采用箱型结构型式, 三级大沉沙池的外墙和中间隔墙的MU10砌砖厚度均为240mm, 其余沉沙池的外墙和中间隔墙的MU10砌砖厚度分别为240mm和120mm, 均采用M7.5水泥砂浆抹面衬底30mm。
在运动场新建区、建筑新建区、建筑拆除与建设区的临时堆土场地新增的编织土袋临时拦挡总长分别为407.0m、303.0m和606.0m, 断面尺寸为800mm×800mm (宽×高, 矩形) ;在临时堆土场地新增的彩条布临时苫盖总面积分别为0.90hm2、0.52hm2、0.70hm2, 彩条布应苫盖严实, 搭接长度预留0.4m。在运动场新建区南侧的道路一侧, 也是水库保留区一侧, 需新增临时拦挡措施对其进行防护, 新增的编织土袋临时拦挡总长度为67.0m, 断面尺寸为500mm×500mm (宽×高, 矩形) ;在建筑新建区南侧的道路一侧, 也是南侧的仙溪水库岸边, 需新增临时拦挡措施对其进行防护, 新增的编织土袋临时拦挡总长度为427.0m, 断面尺寸为500mm×500mm (宽×高, 矩形) 。
6. 防治效益分析
实施水土保持方案后, 该建设工程设计水平年的扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、拦渣率、林草植被恢复率、林草覆盖率六项指标分析值分别为100%、100%、1.0、96.8%、99.6%、34.4%, 六项指标达到建设类项目一级标准;北区工程区内原有的7.50hm2裸露地表得到治理, 新增的8880t土壤流失量得到有效控制, 土方工程和场地排水对周边仙溪水库、水库西路、金虹路和广云路不会造成水土流失危害和安全威胁;林草植被面积达到28.70hm2, 其余为建筑物、区内道路、运动场、广场、水库保留区所覆盖, 生态得到最大限度的保护, 环境得到明显改善, 园林景观绿化、植草护坡绿化、雨水排水设施安全有效。
7. 结论与展望
佛山市仙溪水库周边建设工程的水土保持方案重在明确并提高防治目标, 确定水土流失防治责任范围与优化防治分区, 研究防治措施总体布局, 细化新增临时措施的典型设计, 分析实施水土保持方案后的防治效益。截至目前, 该建设工程的北区接近完工, 主体建筑物已经施工完毕, 今年年底就能验证北区的水土保持成效, 工程建设过程中也没有被任何民众或组织对水土流失进行投诉。环绕在佛山市仙溪水库周边远期立项的校区扩建工程可以借鉴该建设工程的水土流失防治经验, 以便指导后续扩建工程的水土保持工作, 进一步提高防治效益, 确保仙溪水库的水质符合城市水景观的要求。
摘要：以佛山科学技术学院新校区 (北院) 建设工程为代表, 分析佛山市仙溪水库周边建设工程的水土保持方案, 着重研究防治措施总体布局和细化新增临时措施的典型设计, 并分析实施水土保持方案后的防治效益, 从而积累水土流失防治经验, 对仙溪水库周边远期校区扩建工程的水土保持方案具有指导性。
关键词：佛山市,仙溪水库,水土保持方案,防治措施,防治效益
参考文献
[1] 佛山市水利水电建筑有限公司.南海区狮山镇仙溪水库排洪渠整治工程 (一期) 可行性研究报告[R].2013: (1) .
[2] 广东粤水电勘测设计有限公司.南海区仙溪水库入库水体处理工程初步设计报告[R].2017: (1~19) .
[3] 广东粤水电勘测设计有限公司.佛山科学技术学院新校区 (北院) 建设工程水土保持方案报告书 (报批稿) [R].2016: (1~145) .
[4] 中华人民共和国水利部.开发建设项目水土流失防治标准GB50434—2008[S].北京:中国计划出版社, 2008: (5~8, 20~21) .
[5] 中华人民共和国水利部.开发建设项目水土保持技术规范GB50433—2008[S].北京:中国计划出版社, 2008: (51~55, 113~131) .