水土保持专业本科毕业论文设计.docx

1、水土保持专业本科毕业论文设计xxxx 大 学学 士 学 位 论 文题目名称： 乌江流域水电站水土流失特征及其防治措施-以xxxxxxx 学生姓名： xxxx 院 系：xxxxxxxxx专业年级：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师： xxx 职 称： 副 教 授 2015年 xx 月 xx 日3. 区域水文气候和地貌特征 23.1 水文气候 23.2地质地貌特征 24. 水土流失时段的划分及水土流失特征 44.1水土流失重要时段划分及水土流失特征 44.2 水土流失重要地段划分及水土流失特征 54.3 水土流失特征 54.3.1.厂房及料场治理区的水土流失特征 54.3.2.

2、公路沿线治理区的水土流失特征 54.3.3 大坝治理区的水土流失特征 6致 谢 12乌江流域水电站水土流失特征及其防治措施xxxxxxxxx姓 名：xxx 专 业：水土保持xxx指导教师：xxx摘 要：乌江流域水电站建设对工程区域内的自然生态环境和水土保持带来负面影响。本文以大花水电站工程为例,对水电站工程建设造成的水土流失特征进行了分析，并提出切实可行的水土保持防治措施,为保证小水电站工程的安全发电、保护生态环境提供科学依据。关键词：水土流失特征，防治措施，大花水电站。Wujiang river basin hydropower stations of soil and water loss

3、 characteristics and control measures - in big hydropower station as an exampleName：xxxxxx Major：soil and water conservation and desertification combating major Tutor：xxxxxxxxAbstract: Wujiang river basin hydropower station construction in engineering area of natural ecological environment and soil

4、and water conservation have a negative impact. In big hydropower station as an example, this paper characteristics of soil and water loss caused by the hydropower projects construction are analyzed, and put forward practical and feasible prevention measures of soil and water conservation, to ensure

5、the safety of small hydropower station power generation, and provide a scientific basis for protecting ecological environment.Keywords: soil erosion characteristic. controlling measure. The big hydropower station1.前言乌江流域是我国较大的水电能源基地之一, 同时由于水电站的建设和开发利用，也使其成为生态环境脆弱、水土流失较为严重的地区。水电工程在施工建设中,由于工期长、弃渣量大、扰动

6、程度高,造成的水土流失危害也较大，而在水电站建成后的运营阶段，由于地貌特征、水位等的变化，原有的生态、地貌平衡被破坏，也容易加剧水土流失。水电建设项目造成的人为水土流失是十分强烈的，由于松散堆积物堆积不当, 防治不力, 曾造成过重大的滑坡、泥石流等灾害, 不仅对开发项目本身的安全运行造成了严重威胁, 还造成了重大的人员伤亡和财产损失。因此, 分析水电站开发建设中重要时段和关键部位的水土流失特点, 设计完善水土保持措施体系, 对预防和治理施工建设期的人为严重水土流失有重要意义。本文以乌江流域清水河大花水电站为研究对象,在分析水土流失特征的基础上，结合其特点提出适用于乌江流域水电站的水土保持措施防

7、治体系,为该地区水电建设水土流失防治提供借鉴和依据。中国是世界水土流失最为严重的国家之一，由于特殊的自然地理条件和社会经济条件，使水土流失成为中国主要的环境问题。因此，小水电站水土流失危害及水土流失因素进行分析,研究工程建设中产生水土流失的重点工程与环节,将主体设计优化与工程建设中水土保持措施有效地结合起来,总体布局应针对各防治分区所处位置、地形地貌、自然条件、施工工艺及水土流失产生特点,结合主体工程具有水土保持功能工程,采取有效的工程措施、植物措施、临时防护措施进行全面防护,以形成完整、科学的水土流失防治体系,达到良好的防治效果。尤其在喀斯特地貌条件的工程建设造成水土流失相当严重，在喀斯特地

8、貌中河流密布，各种小水电站随之而起，工程建设中造成严重的水土流失。2.大花水电站概况大花水电站是贵州省“十五”期间计划开工建设修建的“西电东送”和省内重点项目之一，大花水水电站位于清水河中游的福泉市与开阳县交界处，支流独木河河口2.5km的河段，是一座以发电为主，兼顾防洪及其它效益的综合水利水电枢纽。为清水河干流水电梯级开发的第三级，大花水坝址控制流域面积4328 km2，坝址多年平均流量75.8 m3/s，年径流量2.41亿m3。水库正常蓄水位868.00m，死水位845.00m，调节库容为1.355亿m3，库容系数为0.056，具有季调节能力，电站装机容量180MW，多年平均发电量7.23

9、亿kWh。工程于2003年12月开始施工准备，2004年11月22日胜利截流，历时33个月，于2007年8月16日16时16分成功下闸蓄水，并于2007年11月并网发电。3. 区域水文气候和地貌特征3.1 水文气候清水江流域属于亚热带季风气候区，冬季主要受西风北支急流的影响，夏季由于太平洋副热带高压北上西伸，东南季风带着巨厚的暖湿气流进入本流域，湿润多雨，同时也因地处云贵高原，地势较高的高原面与地势较低洼的河谷，气候有明显的差异。随着海拔高度的递增，其气候由西南的低温区向东北的高温区变化。全年降雨天数大约为179天到280天，清水江流域多年平均降雨量为1130mm。降雨的年内分配极不均匀，41

10、0月降水量约占全年的86.5左右，支流独木河上游为多雨区，多年平均降雨量为 1200mm以上，下游洞头水文站以下为少雨区，多年平均降雨量为1000mm以下。清水江流域气温变化受地理位置及地形影响十分明显，一般市区受温室效应略为偏高，根据大花水电站附近的贵定、开阳气象站19571990年和瓮安气象站19601990年资料统计，本流域多年平均气温为12.815.0，极端最高气温为35.4（开阳，1959年8月21日），极端最低气温-10.1（开阳，1970年1月6日）1。清水江流域气候温和湿润，其多年平均相对湿度一般都在75%以上。根据大花水电站附近的贵定、开阳气象站19571990年和瓮安气象站

11、19601990年资料统计，多年平均相对湿度为7985%。根据洞头水文站19531996年共44年资料统计，多年平均水面蒸发量（全部换算为E601）为661.7mm，年内七八九三个月蒸发量最大。最大年蒸发量为860.3mm（1988年），最小年蒸发量为503.7mm（1995年），年内各月蒸发量以八月最大为164.4mm，一月最小为16.1mm。3.2地质地貌特征清水江两岸地形不对称，断层及构造裂隙发育，弱风化带内及断层带附近发育有溶蚀夹泥层，左岸古河床下岩溶发育强烈，枯水季左岸存在地下水位低槽带。坝址区为岩溶中高山地形，左岸坡顶高程1070m，右岸1200m，至现代河床高差约500m。由于地

12、壳的间歇性抬升，两岸在830、800、770m高程三级阶地较明显，级阶地为侵蚀阶地，沿左岸790-810m高程顺河展布的级阶地为堆积阶地，此级阶地为典型的残留古河床，原河床两岸的岸蚀现象较明显，底部冲积砂卵砾石层保存较好；级阶地在左岸为堆积阶地，右岸为侵蚀阶地。坝址区位于平寨向斜的东翼，岩层倾左岸略偏上游，基本为顺向河谷。右岸坡面除沿垂直河向断层发育有较典型的溶沟、溶槽外，无大型冲沟发育，坡面较完整；830m高程以下为约70的陡壁，以上至坡顶为1527度斜坡。左岸地形不平整，以P2w1泥页岩软弱地层为界，由790（上游）820m（下游）高程以下至河边约70的陡壁，790820m高程以上至820

13、865m高程为约1020的缓坡台地，820865m高程以上为近50的陡坡；左岸边坡主要为吴家坪组地层构成的逆向坡，受岩性软硬互层的影响，坡面沿硬岩呈台阶状爬升；受垂直河向发育的陡直“X”型小断层的影响，左岸坡面上亦呈“X”状发育有小型的冲沟，但源短沟浅，无常年流水。河床基岩面起伏不规则，多有岩礁分布，高程758755m，无纵向深槽。坝址下游约150m后，右岸河谷突然开阔，近东西向横亘与河流呈70 交角、高约100余米的陡壁（临空面），陡壁由栖霞茅口组（P1q+m）坚硬灰岩组成，底为梁山组（P1l）、大湾组（O1d）泥页岩、粉砂岩、砂岩，构成二元结构边坡，受长期卸荷影响，陡壁上卸荷裂隙较发育，并

14、发生崩塌等现象。陡壁脚为地形较平缓的大型古滑坡体及崩塌堆积体，覆盖层较厚。区域出露的岩石地层由老至新依次出露寒武系娄山关群（2-3ls）、奥陶系奥陶系桐梓组（O1t）、红花园组（O1h）、大湾组（O1d），二叠系梁山组（P1l），栖霞茅口组（P1q+m），峨眉山玄武岩组（P2），吴家坪组（P2w）（细分为P2w1、P2w2、P2w3三层），长兴组（P2c）。缺失志留系、泥盆系及石炭系地层。O1d、P1L、P2w1泥页岩属软岩，2-3ls、O1t属中硬岩，P2w2、P2w3属软硬互层类岩体，O1h、P1q+m、P2c为坚硬岩。沿软岩常形成台地及沟谷等平缓地形或负地形。第四系主要分布在左岸8008

15、50m高程缓坡台地上，以及坝址上游右岸的古滑坡体部位；左岸800850m高程缓坡台地上的堆积物主要为坡积、崩塌堆积层及古河床冲积物，上部为棕红色、黄色粘土夹块石、碎石，底部为古河道冲积卵砾石、细砂等，一般厚1115m。下游古滑体厚约60m 左右，靠上游陡壁脚堆积有崩积块石及公路修建时的人工堆积块碎石。河床冲积层较薄，大部分为基岩裸露，部分河床槽谷中冲积砂卵砾石深13m。坝址区位于平寨向斜的东翼，岩层单斜，倾左岸略偏上游，坝址河谷近似为走向谷。由于坝址区距平寨向斜核部较近，岩层产状由坝址段的N10 W，SW25 27 ，转至清水河大桥一带的N2035 W，SW25 35 ；代表性岩层产状N10

16、W，SW27 。坝址区断层以近垂直河流的北西西向N55 80 W，NE70 85 及北东东向N65 90 E，SE70 85 两组最为发育，沿河此两组小断层呈陡直的“X”型同序次发育，甚为密集，呈棱型网格状分布，间距3070m，综合计算， 34条/100m；北东东向断层表现为左行压扭性质，北西西向断层表现为右行压扭性质。近顺河断层仅见发育有f23、f25两条。以上断层中规模较大且对枢纽建筑物及坝肩抗滑稳定有影响者主要有f1、f2、f3、f4、f23、f25、f29、f30等8条断层2。4. 水土流失时段的划分及水土流失特征 水电站建设的不同时段和不同地段水土流失特点和流失量明显不同，因此，划分

17、水电站建设的水土流失不同时段和地段，探讨其水土流失特点和流失量，对于水电站建设水土保持治理和防治具有重要意义。4.1水土流失重要时段划分及水土流失特征根据水土流失类型、特征及流失量大小，将水电站水土流失时段划分为三通一平阶段、主体施工阶段和运营阶段等三个重要时段。三通一平阶段是指基本建设项目开工的前提条件，具体指水通、电通、路通和场地平整。该阶段是水电站主体工程的房屋建筑物,施工道路、弃渣场、料场、仓储、施工营地、供水供电等辅助设施建设阶段。三通一平阶段土石方开挖量大, 弃渣不易集中堆放, 也是水土流失最严重的阶段。主要表现在, 从施工时序上来说, 先建设营地、设备运输道路和弃渣道路, 再修建

18、弃渣场, 之前弃渣只能临时堆放, 甚至不合理堆放或任意堆放, 为大量松散堆积物的流失创造了物质基础;从施工条件来讲, 沿高山峡谷区江河两岸施工, 道路建设以开挖为主, 随挖随运难度很大, 堆积边坡线长量大;从水土保持方案的措施设计来讲, 大都把道路边坡开挖土石方按挖填平衡处理, 从土石方量计算结果看, 数量并不大, 但挖填不可能平衡, 甚至无填方路段, 理论上的填方都变成了弃渣, 临时道路的防治措施也以临时措施为主, 水土流失持续时间很长。主体施工阶段是大坝浇筑前后的施工阶段, 大坝浇筑前后的上下游围堰、大坝基础、导流洞、弃渣场、料场、施工辅助设施都开工建设, 该阶段最易形成高陡边坡, 水土流

19、失的特点是流失点多, 流失面大, 因此这个阶段是水土流失的重要时段。而从大坝浇筑开始,土石方量不多, 水土流失点少, 面小。据统计水电站建设三通一平阶段、大坝浇筑前阶段和大坝浇筑及后期阶段土石方量分别约占土石方总量的20%、70%和10 %。运营阶段是水电站完成建设，进行蓄水的阶段。该阶段由于水库蓄水，河流及水库库区水位上涨或发生变化，同时由于工程建设，周围岩石、土层收到扰动而脱落或松动，极易造成河流及水库库区的水土流失。4.2 水土流失重要地段划分及水土流失特征施工道路：施工道路建设扰动地表面积大, 土石方开挖量大, 回填利用少, 松散土石方沿途自然堆积多, 是水土流失中最严重的部位之一。该

20、地段施工现场渣场松散堆积物集中堆放, 对基础处理, 径流截排, 分台碾压堆积要求高, 水土流失隐患大, 危险高, 是水土流失最敏感的部位之一。大坝枢纽、厂房、施工营地等部位：大坝枢纽、厂房、施工营地等部位, 虽然也存在突发水土流失的隐患, 但这些部位直接关系主体工程安全和施工管理人员生命安全, 施工期较短, 不是水土流失的重要部位。其它施工辅助工程一般选址容易, 占地面积小, 开挖量不大, 也不是水土流失的重要部位。大花水电站两岸地形不对称，断层及构造裂隙发育，该部位容易引起崩塌、裂陷等地质灾害的发生。4.3 水土流失特征4.3.1.厂房及料场治理区的水土流失特征厂房及料场属于大坝修建工程中所

21、必须的临时铺助工程设施，一般情况下选址较容易，占地面积不大，水土流失小队较弱。大花水电站的厂房及料场建立在大坝上游右岸1km处的1号弃渣场场地平整后场地上。因此，产生的水土流失现象不明显，本区的水土流失主要是由整个一号弃渣场产生。4.3.2.公路沿线治理区的水土流失特征大花水电站工程施工交通较为便利，共计7条公路从水电站附近通过，分别为省级公路、县级公路、乡村公路。根据工程施工需求新修7条临时公路分别为 临时施工道路特性表 编号起点高程m终点高程m长度m开挖量m3结 构R1817.0800.0200.03120泥结路面公路R2740.0740.0270.0泥结路面R3767.0765.0146

22、.0泥结路面R4757.0765.0200泥结路面R5873.0873.080.04000泥结路面B1900.0873.0140.0470简易公路B2873.0900.060.0简易公路合计10967590 7条公路总长为1069m，开挖量为7590m3。平均每米开挖量为6.9m3，而且新修道路没有任何防护措施，土石随挖随运困难，造成暂时的土石方堆积。整个施工都造成大量的水土流失，工程结束后也不能很快恢复。因此，临时公路的水土流失在整个工程中都会产生，待工程结束也有水土流失产生，所以整个公路沿线的水土流失大而漫长。4.3.3 大坝治理区的水土流失特征 大花水电站大坝治理包括上下游围堰、大坝基础

23、、导流洞、弃渣场、料场、施工辅助设施都开工建设,大花水电站土石方明挖总量约60万m3，其高峰月强度为17万m3/月3，该阶段形成大高陡边坡，面积大，加之本地区雨量大，大量的雨水冲刷，形成了大坝的水土流失流失点多，面积大，流失量强。从大坝浇筑开始,土石方量不多, 水土流失点少, 面小。5. 水土流失治理措施5. 1 大坝治理区治理措施5.1.1合理布置施工道路、集碴平台利用左岸坝肩现有的县级公路，作为主要出碴道路，由于左岸坝肩开挖量大，重力坝修建上坝公路830m高程和800m高程出碴道路并扩宽形成集碴平台，外侧采用岩坝或块石钢筋笼形成拦碴墙挡碴。 右岸施工道路：右岸坝肩开挖量不大，利用右岸坝肩岸

24、坡上的县级公路修建一条施工便道至坝顶873m高程，另一条是4级公路延伸至760m高程，可作为清理两岸落入河床石碴的道路。5.1.2河床清碴清理措施开挖前修理坡面，清除凸坎，形成垂直平顺面，使平台往下推或转运石碴中能顺着坡面滑落或自由跌落，避免出现因石碴下落而在途中跳动而抛入河床。落入河床的石碴，从右岸4级公路，延伸至765.0m高程进行出碴，左岸利用施工道路出碴，并对落入河床边坡上的大孤石进行爆破，用长臂反铲定期清理落入河床的石碴。5.2厂房及料场治理区防治措施厂房及料场等临时办公及生活设施主要布置在大坝下游清水河砼永久桥左岸附近的施工场地内，建筑面积为1970 m2，总占地面积约5350m2

25、。生活和生产用水在满足生活、生产要求的前提下，坚持以节约用水为原则，尽量减少生活污水、生产废水的排放量。生活污水、生产废水必须进行专项处理，达标后用于道路除尘降温、浇灌花草等，或按监理人的指示排放。在生活区和混凝土拌和站旁边各设1个污水处理池，依次编为1号、2号，负责本标生产废水的沉淀处理工作。1号污水处理站由调节池、单体房构成，主要承担生活区及施工辅助企业区的生产废水处理，污水处理能力为50m3/d。生活区的厕所按照卫生要求设计，做到无蚊无蝇。各种生活污水经排水沟集中后排入污水处理站进行处理。生活污水采用A/O（厌氧+好氧）法处理工艺。处理后的水须达到污水综合排放标准（GB 89781996

26、）4中的一级标准：悬浮物70mg/L、BOD520mg/L、COD100mg/L、NH3-N15mg/L。处理达标后的水主要用于施工机械冲洗、道路除尘降温等。2号污水处理站由沉沙池、沉淀池、加药池、清水池及水泵房组成，主要承担混凝土生产系统废水处理，污水处理能力为80m3/d。处理达标后的出水主要用于施工机械冲洗、道路除尘降温等。5. 3 公路沿线治理区治理措施临时施工道路特性表5编号起点高（m）终点高（m）长度（m）平均纵坡%路面净宽（m）开挖量m3R1817.0800.0200.08.58.03120R2740.0740.0270.0108.0R3767.0765.0146.018.0R4

27、757.0765.0200.04.08.0B1900.0873.0140.019.34.0470B2873.0900.060.028.34.0合计10967590 公路水土流失治理主要以新修临时道路为主，为了防止产生滑坡，泥石流等大的水土流失灾害。在公路沿线采用工程措施修建挡土墙，排水沟等和植物措施，选择性种植生长速度快、深根性的植物如柳树等，并且成立专业的养路维修队，定时维修道路。待工程结束后，封闭不必要的临时道路，进行覆土处理，并种植物。5. 4 渣场治理区治理措施5. 4. 1 挡土墙大花水电站工程土石方开挖弃碴料弃往业主规划的1号、2号、3号碴场，1号碴场位于大坝上游右岸，距坝址约为1

28、 km；2号碴场位于大坝下游左岸，距坝址约为1.8km；3号碴场位于大坝下游右岸，距坝址约为0.3km。1号碴场主要承担重力坝800m830m高程开挖碴料的堆放，堆渣量为363864m3；2号碴场主要承担重力坝830m高程以上开挖土石方碴料的堆放，堆渣量为89790m3（其中873高程以上21341 m3）6。3号碴场主要承担拱坝及护坦开挖碴料的堆放，堆渣量为90685m3。设计墙体形时，稳定及应力计算以最大断面为控制，必须满足规范的各项要求。挡土墙设计体形采用重力式，建筑材料为M8.0 浆砌块石，容重22.5 kN/m3。摩擦系数f = 0. 55 ，填土主动土压力+自重+ 墙顶堆积荷载+

29、水压力，堆渣内摩擦角45。1号渣场的靠河边坡为1:1，高为12m，顶宽为1m。2号渣场的靠河边坡为1:1，高为15m，顶宽为1m。3号渣场的靠河边坡为1:1，高为19m，顶宽为1m。 5. 4. 2 护坡护坡按1 1.52 放坡，渣体放坡表面采用块石护坡，每5 m设一级马道，马道宽2 m，计算堆渣后的渣面稳定按圆弧滑面计算，计算方法采用刚体极限平衡法中不考虑分条作用力的瑞典条分法。6. 结语通过大花水电站工程新建工程实地调查和工程分析，对所造成的水土流失进行了预测和评价。确定了该工程水土流失防治范围为4328 hm2 ，分析了工程建设期可能产生的水土流失量及其危害，提出了工程措施和植物措施相结

30、合的防治原则。经分析比较，提出各防治区的防治措施，构筑了水土流失防治体系措施，并提出了方案的实施保证措施。只要组织强有力的领导机构，资金到位，加强管理，工程水土保持方案实施后，责任区的水土流失将基本控制，对于改善当地生态环境质量有明显的作用，有利大花水电站工程长期正常、安全运行。7.讨论大花水水电站位于清水河中游，支流独木河河口2.5km的河段，为清水河干流水电梯级开发的第三级。投产后不但可以提高我省电网的调峰能力，改善电网的供电质量，对促进附近地区原材料工业的发展、加快清水河干流梯级的滚动开发及流域内少数民族地区脱贫致富也将起到推动，为富民兴黔发挥积极的作用。通过对大花水电站的深入调查和查阅

31、网上资料得出对大花水电站的水土保持方案。更加深了我对本专业了解，为以后我的学习水土保持方面的知识有了更大的提升，为今后参与更大规模水电修建治理或流域治理打下坚实的基础。参考文献1 贺恭.关于加快水电发展的再认识和若干建议 J .贵州水力发电, 2008, (4).2 晏国顺.浅谈我国水电建设项目土地复垦工作 J .贵州水力发电, 2009, (2)3申元村.三峡库区植物篱坡地农业技术水土保持效益研究J.水土保持学报,1998,4(2):61一66.4方创琳,冯仁国,黄金川.三峡库区不同类型地区高效生态农业发展模式与效益分析J.自然资源学报,2003,18(2):228233.5廖和平,邓旭升,卢艳霞.三峡库区坡地资源优化利用模式与途径J.山地学报,2005,23(2):197202.6高中其.长江三峡库区生态农业模式及其技术体系D.北京:北京林业大学,2005.7龙健,李娟等.贵州高原喀斯特环境退化过程土壤质量的生物学特性研究.水土保持学报,2