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摘要 大渡河大岗山水电站渣场环境影响及防治措施研究 摘要 作者简介：廖方，男，1 9 8 1 年1 2 月出生，在读环境工程硕士研究生。 随着国民经济发展和政策的带动，我国水利水电建设取得了长足的进步。在水电建 设过程中，如何与自然环境相协调，既保护自然环境，又发展社会经济，走可持续发展 之路，这是2 1 世纪环保的一项十分紧迫的课题。研究水电建设对环境的影响，有利于 最大限度地减轻水电建设对环境的危害，同时为水电建设环保措施提供理论依据，对促 进水电建设、经济繁荣和环境协调发展具有重要的现实意义。 本文以大渡河大岗山水电站为例，对水电站建设项目中的渣场引起的环境问题研 究。通过对渣场进行野外调查和室内分析实验，在对渣场造成水土流失的重要参数影响 分析的基础上，进行水土流失程度预测计算，同时尝试采用生物量方法预测计算生物损 失与生物补偿；在土壤及水质污染分析评价基础之上，得出相对应的合理的环境保护措 施以及环境治理建议。 通过对大渡河大岗山水电站渣场环境问题定量化研究，得出如下结论： ( 1 ) 桃坪渣场为轻度流失区域，较之挖角渣场和桃坝渣场水土流失更加严重。水 土流失造成土壤变薄，土壤肥力下降，土壤砂质化和石质化过程增强，粘粒及有机质含 量减少，另外含水率也越来越少。通过室内试验结果，上述现象得到了应证，土壤资源 生产力越来越低。 ( 2 ) 渣场占地使生物资源主要是植被损失严重，即使通过后期的坡面绿化，仅能 补偿8 6 6 的生物量，绝大多数植被无法得到恢复。 实践证明，仅用水土流失综合预测方法不能很好的说明其危害性；将室内试验成果 与水土流失计算相结合，可以将水土流失所造成的危害定量化。 关键词：土地资源植物生产力生物量水土流失环境保护 成都理t 人学硕i 。学位论文 e n e i r o nm e n t a li m p a c ta n dp r o t e c t i o nm e a s u r e so n t h ed r e gf i e l di nd a g a n gs h a nh y d r op o w e rs t a t i o n o fd a d nr i v e r a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to f n a t u r a le c o n o m ya n di m p e t u so f p o l i c y , w a t e rc o n s e r v a t i o na n d w a t e re l e c t r i c i t yc o n s t r u c t i o ni nc h i n ag e t sar a p i dp r o g r e s s h o wt oc o o r d i n a t ei tw i t l ln a t u r a l e n v i r o n m e n ta n dp r o t e c tn a t u r a le n v i r o n m e n t 、d e v e l o p m e n ts o c i a le c o n o m y 、s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ti sb e c o m i n g ae x t r e m e l yu r g e n tt o p i co f e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni n2 1 “c e n t u r y s t u d yo nt h ee n v i r o n m e n t a le f f e c to fw a t e rc o n s e r v a t i o na n dw a t e re l e c t r i c i t yc o n s t r u c t i o n , w h i c hi sa d v a n t a g e o u st ol i m i tt h eh a r mo fw a t e rc o n s e r v a t i o na n dw a t e re l e c t r i c i t y c o n s t r u c t i o na n dp r o v i d e st h et h e o r yb a s i so fe n v i r o n m e n t p r o t e c t i o nm e a s u r e m e n t s ，h a s p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ei ni m p r o v i n gt h ec o o r d i n a t ed e v e l o p m e n tb e t w e e nw a t e rc o n s e r v a t i o n a n dw a t e re l e c t r i c i t yc o n s t r u c t i o na n ds o c i a le c o n o m ya n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s t h i sp a p e rt a k e sd ag a n gs h a nh y d r o p o w e rs t a t i o ni nd ad ur i v e ra se x a m p l e s ， a n a l y z e st h ee n v i r o n m e n t a lq u e s t i o n so f w a t e rc o n s e r v a t i o na n dw a t e re l e c t r i c i t yc o n s t r u c t i o n b yi n v e s t i n gi nt h eo p e nc o u n t r ya n dm a k i n ge x p e r i m e n ti nt h er o o m t ot h ed r e gf i e l d s ，b a s i n g o na n a l y s i st h ei m p a c to fi m p o r t a n tf a c t o r sa b o u ts o i la n dw a t e rl o s sp r o b l e m ，w em a k ea p r e d i c t i o nc a l c u l a t i o na b o u ts o i la n dw a t e rl o s s i nd e g r e e s o nt h eo t h e rh a n d ，w em a k ea c a l c u l a t i o na b o u tv e g e t a t i o nd e s t r u c t i o ni nb i o l o g yp r o d u c t i v ef o r c e sm e t h o d sf o rb i o l o g y c o m p e n s a t e sa n db i o l o g yl o s s b a s i n go na n a l y s i so fs o i la n dw a t e rp o l l u t i o n , w eg e t r e a s o n a b l ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nm e a s u r e sa n de n v i r o n m e n t a lp r o c e s s i n gs u g g e s t i o n s b yq u a n t i t a t i v er e s e a r c ho fe n v i r o n m e n tq u e s t i o nt ot h ed r e gf i e l d si nd ag a n gs h a n h y d r op o w e r s t a t i o ni nd a d ur i v e r , w eg e ts o m ec o n c l u s i o n s f i r s t ：t a op i n gd r e gf i e l di sm i l d l yd r a i n sr e g i o n i ti sm o r es e r i o u st h a nt a nb ad r e g f i e l da n dw aj i a od r e gf i e l d s o i le r o s i o nc r e a t e st h es o i lt oc h a n g et h i n n e r , t h es o i lf e r t i l i t y d r o p s ，t h es o i la n df o s s i lp a r t i c l em a t e r i a l i z a t i o np r o c e s ss t r e n g t h e n s ，c l a ya n do r g a n i cm a t t e r a n dm o i s t u r ec o n t e n ta r em o r ea n dm o r ef e w t h r o u g ht h er o o m sa n a l y s i sr e s u l t ，t h ea b o v e p h e n o m e n o no b t a i n e dh a db e e np r o v e d ，t h es o i lr e s o u r c e sp r o d u c t i v ef o r c e sw a sm o r ea n d m o r el o w s e c o n d ：t h ed r e gf i e l d sp i l eo nt h es o i la n dc a u s et h eb i o l o g i c a lr e s o u r c e sm a i n l yt h e p l a n ts e r i o u s l yh a v et h el o s s ，e v e ni fl a t e rp e r i o dm a k e ss l o p ef a c ee n v i r o n m e n t a lp r o c e s s ，h a s c o m p e n s a t e d8 6 6 b i o m a s s e s 。b u tt h eo v e r w h e l m i n gm a j o r i t yo f v e g e t a t i o nc a l ln o tr e s t o r e t h r o u g ht h ea c t u a lt h e o r ya p p l i c a t i o ni ni t ，w ed i s c o v e r e d ： u s i n gt h es o i le r o s i o no n l yt op r e d i c tt h es o i la n dw a t e rl o s sc a n n o ts h o wh a z a r d o u s w e l l i i a b s t r a c t a n a l y z e dt h ed a t aw h i c hw a so b t a i n e di nt h ee x p e r i m e n tr o o m , c o m b i n i n ga n a l y s i sr e s u l tt o t h es o i le r o s i o nc o m p u t a t i o n ，w h i c hq u a n t i t a t i v ee x p l a i nt h eh a r mo fs o i la n dw a t e rl o s s ，i s b e t t e r k e y w o r d ：t h el a n dr e s o u r c e ；v e g e t a b l ep r o d u c t i v ef o r c e ；b i o m a s s ；s o i la n dw a t e r l o s s ；e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛壑堡王盍堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名舞弓 妒7 年月2 r 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛壑堡王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛壑堡王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 枷7 年月 乃 2 日 第1 章前占 1 1 研究意义及选题依据 1 1 1 研究意义 第1 章前言 进入2 0 世纪8 0 年代后，环境问题已从区域走向全球，环境和发展成为国际社会更 加关注的主题。保护自然资源和环境，实现可持续发展是全人类面临的紧迫而艰巨的任 务。可持续发展的核心思想是经济建设应当建立在公正和环境、生态可持续的前提下， 既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害。 近年来，随着国民经济发展和拉动内需政策的带动，我国水电站建设事业得到蓬勃 的发展。水电站的发展，一方面促进了社会经济的发展，另一方面，建筑废渣堆积存放 不仅占用了大量耕地，对区域植被生态造成破坏，而且加剧了土地流失，土壤退化贫瘠， 土壤生产力大幅度下降。作为最大水土流失的水电站渣场，不只危害到周围居民的生存 和可持续发展，对于下游也可能造成泥沙淤积，影响调洪、灌溉和航运，加剧了洪涝灾 害。此外，渣体物质也可能会使当地水质和土地质量受到污染影响。因此，在水电站建 设中，如何与自然环境相协调，既保护自然环境，又发展社会经济，走可持续发展之路， 这是2 1 世纪的一项十分紧迫的环保课题。研究水电站建设渣场对环境的影响，有利于 最大限度地减轻渣场建设项目对环境的危害，同时也为渣场建设环保措施提供理论依 据，对促进水电站渣场建设与社会、经济、环境效益协调发展具有重要的现实意义。 1 1 2 选题依据 水电站渣场建设对环境的影响主要表现在以下三个方面： ( 1 ) 渣场工程长期占用土地，使地表植被( 包括农田、林地、灌丛、草地等植被 类型) 遭受损失或损坏；在施工期间，对施工便道、营地进行施工作业，取、弃土石方 作业，使原有地表植被遭受破坏，影响到了生态群落功能。 ( 2 ) 改变原有土地面貌，水土流失加剧，使土壤肥力下降，土地贫瘠，农作物产 量降低，土地生产力下降，同时加剧了水资源供需矛盾。另外水土流失使水库淤积和河 床抬高对水电站运行也构成危害。 ( 3 ) 渣体本身所含化学成分，对当地土壤和水都会形成危害，改变原有的物质组 成都理丁人学硕i ：学位论文 成。 针对以上情况，以大岗山水电站渣场建设项目为例，通过对渣场进行野外调查和室 内分析，在对渣场造成水土流失的重要因素进行影响分析、以及对植被破坏和污染等问 题进行分析基础之上，提出合理的环境保护措施以及环境治理建议等，对于渣场建设环 境保护具有指导意义。 1 2 研究现状评述 1 2 1 国内外研究历史回顾 ( 1 ) 国外研究情况 世界各国极其重视工程建设中废弃渣对环境的影响问题，废弃渣对于环境影响除了 对于植被、水系生态影响外，还有就是最突出的水土流失影响。美国在6 0 年代初开发 的的u s l e ( u n i v e r s a ls o i ll o s se q u a t i o n ) 及其7 0 年代的改进版r u s l e ( r e v e r s e d u n i v e r s a ls o i ll o s se q u a t i o n ) ，是最早将坡度、坡长、气候因子( 降雨) 、不同植被的保 护功效、土壤可蚀性引入土壤侵蚀预报的一个十分简洁的土壤侵蚀预报模型。该模型的 表达式为： a - - r x k x l x s x c x p 式中： 一一年均土壤侵蚀量( t a ) ；r 一一降雨侵蚀度因子，为降雨强度与降雨量 的度量；f 一一土壤可蚀性因子，为特定土壤在2 2 m 长、坡度为9 的坡地上单位降雨的 侵蚀率；l 一一坡长因子；s 一一坡度因子；卜一作物( 管理) 因子，作物覆盖地表与 露地侵蚀量之比；p 一一水土保持措施因子，与水土保持措施有关。 虽然该模型称之为通用( 万能的) 土壤流失方程，但其使用的数据库是基于美国洛 基山脉以东地区，模型限于坡度为0 7 的坡地，土壤为蒙托土。模型在理论上的缺陷 为，相互作用的变量重复计算，如式中的r 与c 、l 与p ，而其他因子间的交互作用则 被忽略，如在降雨强度大的地区坡度占有相对重要的地位。与土壤侵蚀紧密相关的一个 因素径流未包含在方程之内，该方程多用于土地利用的规划与评价。由于该方程不 能预报土壤侵蚀的时空分布，因此对于深入理解土壤侵蚀的机理并无帮助，对于防止水 土流失措施的选取也无能为力。 于是美国农业部农业研究局、林业局、水保局及国家土地管理部组织进行了土壤侵 2 第1 章前占 蚀预报模型一w e p p ( w a t e re r o s i o np r e d i c t i o np r o j e c t ) 的研究工作。项目始于1 9 8 5 年，于 1 9 9 5 年基本完成，前后有以美国为主的全世界近2 0 0 名科学工作者参与了研究工作。 w e p p 模型是一个迄今为止最为复杂的描述与土壤水蚀相关物理过程的计算机程 序。w e p p 中所涉及的过程包括降水入渗、灌溉、地表径流、土壤剥离、泥沙输运与沉 积、植物生长、残茬分解等。这一模型可以模拟每天多层土壤的含水量变化及作物的生 长与残茬的腐烂，还能模拟耕作方式及土壤压实对土壤侵蚀的影响。 w e p p 模型共有三个版本，基本模型为坡面( h i l ls l o p e ) 版，该版本用于预报任意 长度( 不变) 坡面上的土壤侵蚀。坡面可具有复杂的形状，但不随时间变化，也可延坡 面包括多种不同的土壤和作物。这一版本是其他两个版本的基础。流域版( w a t e r s h e d ) 将不同具有均匀宽度的坡面单元与侵蚀沟及积水单元联系起来。w e p p 中网格版( g r i d ) 或g i s 版，将许许多多坡面联系在一起，来模拟一个大区域的土壤侵蚀和泥沙输运过程， 这一版本可模拟一次降雨过程中全区域内的产沙量。 w e p p 的坡面土壤侵蚀用两种方式表达；( 1 ) 在沟间坡面上，土壤颗粒由于雨滴的 打击和片流的作用而剥离；( 2 ) 在沟内，土壤颗粒由于集中水流的作用而剥离、输运或 沉积。侵蚀计算以单位沟宽或单位坡面宽为基础。描述坡面侵蚀过程中泥沙运动是基于 稳态的泥沙连续方程： d g d x 2 d i + d r ( 1 2 1 2 ) 式中：x 一一向坡下的距离；g 一一泥沙含量；d i 一一沟间泥沙向沟内的输运量；d r 一一沟内侵蚀量。 d e = k r ( f f - z c ) ( 1 2 1 3 ) 式中：tf 与tc 一一分别为水流对土壤的剪切应力与土壤的临界抗剪切应力；k r 一一沟内可蚀性参数。 国外对于水土流失研究主要集中在建立模型上的研究，对于水污染与生态影响研 究，经过3 0 年的发展，也有1 0 0 多个国家建立了较为完善的环境影响评价制度。环境 影响评价的内涵不断扩展，从对自然环境影响评价发展到社会环境影响评价；自然环境 影响评价不仅考虑环境污染，还注重了生态影响；开展了风险评价；关注对积累性影响 的评价并开始对环境影响进行后评估；环境影响评价从最初单纯的工程项目环境影响评 价，发展到区域开发环境影响评价和战略影响评价；环境影响技术方法和程序也在发展 中不断地得以完善。 目前，国外也开始运用g i s 、r s 、g p s 等3 s 技术于水土保持中的研究和分析，对 成都理t 人学硕f ：学位论文 于废弃渣场的环境影响研究已经不单纯是某单学科的研究，基本是多学科的联合研究分 析基础上在建立合理的模型用于实践。 ( 2 )国内研究情况 国内对于渣场环境影响主要也是着重水土流失的影响研究，跟国外研究的情况不一 样，比较注重模型的改进，更加注重工程实践防治。 我国水土流失研究始于本世纪2 0 年代，由当时的会陵大学森林系部分教师在晋鲁 豫进行水土流失调查及径流观测，3 0 年代在该校开设土壤侵蚀及其防治方法课程。1 9 3 3 年原黄河水利委员会成立并设置林垦组，从事防治土壤冲刷工作。4 0 年代黄瑞采等学者 对陕甘黄土分布、特性与土壤侵蚀的关系等进行了深入的考察研究。次后，相继在天水 ( 1 9 4 1 ) 、西安、平凉和兰州( 1 9 4 2 ) 、西江和东江( 1 9 4 3 ) 、南京和福建( 1 9 4 5 ) 建立 了水土保持实验站，可以说这个时期是我国土壤侵蚀学科发展的初期阶段。我国大规模 开展土壤侵蚀研究并取得重要成果则是从5 0 年代开始的。关于我国土壤侵蚀2 0 年代至 8 0 年代的研究进展，陈永宗、唐克丽等老一辈科学家和水土保持研究所进行了详细的论 述。而目前最新对水土流失的研究主要体现在土壤侵蚀类型和侵蚀方式、土壤侵蚀定量 评价、土壤侵蚀分区、土壤侵蚀预报、土壤侵蚀研究方法、土壤侵蚀危害及其评价和土 壤侵蚀防治等方面取得的主要理论研究成果。 实践研究成果一是通过生态修复技术对出现的水土流水问题进行治理，在2 0 0 6 年 1 0 月，我国明显加大了水土保持力度，根据相关资料显示，在这期间，全国综合防治水 土流失5 4 万平方公里，其中综合治理2 4 万多平方公里，审批并实施水土保持方案2 0 多万个，开发建设单位投入水土流失防治经费6 0 0 亿元。著名的“多用型”水土保持植物 百喜草应属首选，通过百喜草具有粗壮发达的“辫子”状匍匐茎，紧密缠结地表，强 劲的须根系达1 3 2 0 m 以上，能提高土壤渗透率和有机质含量，增加土壤含水量，从 而减少径流量，有效地控制肥沃表土不被流失。另外就是利用林草相结合的植被，由于 树冠有截持降雨以减少雨滴对地表的溅蚀作用，草本植物能阻挡和分散径流，减缓流速， 增加入渗量，从而使地表径流变成地下水，达到削减洪峰和洪水总量、延长径流汇流历 时、减轻或缓解洪涝灾害的目的。 二是开展坡面工程和沟道工程，坡面工程主要是在“按土地的可利用限度去利用， 按土地的需要去处理”的原则指导下，修建梯田、山边沟等，推广复合经济、立体种植 和生态农业。值得一提的是以廖绵浚博士为首的水土保持专家组创新的台湾山坡地开发 利用的水土保持新技术 系指在原坡面( 不修梯田) 种植作物( 农作物或果茶等) 的同时， 4 第1 章前占 在坡面修建山边沟和联络道；结合种植覆盖作物( 百喜草等) 和敷盖；山边沟沟面和路面 及其上下边坡植草；农田道路与排水沟种草等一系列组合措施 ，该技术把农地水土保 持与省工经营密切起来，同时为替代梯田工程提供了创新措施，具有环境保护及环境绿 化、美化等多种功能。在台湾已形成了颇具特色和规模的水土保持方法。在坡面基本控 制水土流失的前提下，沟道工程包括拦沙坝、淤地坝及水库等水利工程，条条沟道节节 拦蓄起来，就能达到积少成多、由小变大的拦蓄径流、削减洪峰和补给地下水的目的。 另外，是加强对河道的疏理整治，使其具备一定保证率的水量、水位和泄洪能力。 三是以实地观察、测量、建立侵蚀产沙与若干影响因子之间的经验统计关系( 模型) 为主。 总之国内对于水土流失的研究更加注重工程的运用，在于对工程破坏以后进行修复 和评价。除了强调工程实践以外，理论计算和研究主要是从水保法和水文法着手。传统 水保法是根据水土保持实验站对各项水土保持措施蓄水拦沙的观测资料，按各项措施分 项计算后逐步累加，考虑流域产沙在河道中的冲淤变化以及人类活动影响的一种方法。 主要是用于计算蓄水拦沙效益，后期这类方法得到改进，是根据洪水来计算沙。水文法 是利用水文泥沙观测资料分析包括水土保持蓄水拦沙作用在内人类活动影响的一种方 法，也分为数学模型和统计模型，数学模型对降雨和下垫面资料要求较高，有的参数难 以准确确定，模型对产沙机制有待于深入研究，同时这类模型难以分离各种水土保持措 施的作用，存在着模型经验性带来的局限性问题。统计模型的缺陷主要是精度不高误差 大，而且模型以月为计算时段，而暴雨产沙往往是几个小时就形成，模型对于暴雨产流 产沙过程反映不够。 1 7 1 前国内研究分别开展了针对不同类型区产流产沙机制研究；还有泥沙影响机理研 究；水土保持措施蓄水拦沙指标体系的评价和研究；水土保持措施对水资源泥沙影响评 价模型研究。 而对于渣场的水土化学影响，则是从环境监测方面对水质与土壤进行评价，通过综 合评价方式对照国家环境水质土壤标准进行评价。对生态影响的评价，自国务院关于 印发全国生态环境保护纲要的通知发布以来，国家对生态影响类建设项目的环境影响 评价工作，从深度和广度上都提出了更高的要求。尤其是生态类建设项目施工期的环境 保护工作，相对与运营期更明显、更直接，为了保护生态环境和便于施工期环境监控， 在近期的一些大型的建设项目中该项目备受关注。因此，可以看出国家对生态环境影响 评价的重视高度。渣场对于生态环境的破坏与影响，尤其是对植被的破坏影响尤为引人 成都理t 人学颂i ：学位论文 关注。 另外，生态环境影响评价的自身特点也决定了它的重要，主要是因为生态影响类建 设项目有别予一般的工业污染型建设项目。工业项目的主要表现在生产工艺及其废物排 放过程中的污染物对环境空气、水、土壤等的影响，而非污染类建设项目则主要表现在 对项目区及其周边生态环境的破坏和影响，尤其是对土地资源的环境影响。 1 2 2 现有渣场环境研究存在的主要问题 虽然国内国外对渣场环境影响都作出了一定的模型和具体的工程实践方法理论，但 由于人类活动对环境的影响是十分复杂而多样的，一种是直接影响，一般是有计划的， 可以预期环境的改变，另一种是间接影响，一般属于非计划的，从社会、经济角度不希 望发生的变化。这种效应时常在初始影响以后的一段时间才会显现出来，而且是长期的 积累效应，多数是不可逆的。间接效应通常不易识别，所以预测和评价比较困难，这也 是环境影响评价中存在的最主要问题。在目前渣场环境影响评价中，大多采用定性分析 的方法，但仅用定性方法描述环境质量显得远远不够的，而且也不能对渣场建设造成的 环境影响做出较为科学的分析和评价。 同时，在目前渣场建设对土地资源的影响研究中，主要集中在对农业生产的研究或 临时用地的植被恢复等方面的研究，较少进行比较全面的从生物生产力等方面进行综合 研究。对于水土流失的研究也是一个动态的工程，给出的预测值都是事后的预测，受人 的主观意志影响较大，受空间和时间的影响及其它动态因子变化而变化。即使美国的 w e p p 模型在一定程度上解决了些问题，但是对于不同的侵蚀情况下采用的模型都有制 约性，不是万能模型，因此给最终预测和评价带来了很大的问题。国内研究主要着重修 护和产流产沙等方面的研究，对于渣场水土流失的实际预测大多采用r s 技术，只给出 一个估计量，在采取一定的定性评价和措施就完成，没能将其更加细致的反映出来，深 入到具体工程评价因子确定到最终结果方面并没有作出成果。同时渣场的水土污染问题 也是一个动态的过程是属于间接的影响，是有一个长期的积累效应在里面，不易识别， 给预测分析带来很多的麻烦，在实际的工程中一般很少项目考虑过污染等问题。因此针 对以上所存在的问题选用一种更为综合全面科学定量的评价水土污染、流失、及土地生 物生产力方面的方法更加重要。 6 第1 章前占 1 3 渣场环评的主要研究内容和技术路线 1 3 1 渣场环评的主要研究内容 本论文在对渣场环境问题的理论基础、基本原则、评价分析方法等理论问题研究的 基础上，以大岗山水电站建设为本课题具体结合的工程实例，分别从宏观上及微观上针 对渣场环境问题进行了研究。在宏观上由全国第2 次土壤侵蚀摇感资料分析得出一个水 土流水的平均侵蚀模数及水土流失量。微观上通过调查气候气象条件、地质地貌条件、 土壤及地面物质组成、植被条件、洪水影响分析和渣体整体稳定性分析以及采集样品和 现场调查获得环境影响计算参数的基础之上，进行水土流失影响分析和对生物量、生长 量、物种量的影响分析以及环境水土污染、土壤肥力研究分析，根据分析的结果，采取 合理的环境保护措施，对措施成果讨论，得出结论。 1 3 2 渣场环评的技术路线 图1 3 2 - 1 ：研究路线图 7 成都理丁人学顾i ：学位论文 第2 章大岗山水电站渣场区域环境现状 2 1 研究区域自然环境概况 2 1 1 地理位置 大岗山水电站位于大渡河中游上段，雅安市石棉县挖角乡境内，坝址距下游石棉县 城约4 0 k i n ，距上游泸定县城约7 2 k i n ；水电站总的有三处渣场，分别为桃坪渣场、桃坝 渣场、挖角渣场，具体平面位置见图2 1 卜1 ： 2 1 2 地貌及地质概况 图2 1 卜l各渣场分布图 ( 1 ) 区域地质构造 大岗山水电站坝区所处区域范围内总体构造线呈“y ”字型，由北西构造、北东构 造和南北构造所组成。北西构造起始于元古期早期，发育于晚震旦世，止中生代进一步 加强、新生代强烈活动。代表的断裂有磨西断裂、石棉断裂、金坪断裂、美罗断裂、黄 8 第2 章大岗山水电站渣场区域环境现状 草山断裂等，褶皱包括大王岗坪向斜和宜东向斜等。北东构造以n e 龙门山断裂带和二 郎山断裂带为代表。南北构造代表断裂有大渡河断裂、湾东断裂、大泥沟断裂、湾坝断 裂，褶皱主要为毛坪北背斜、草科向斜、f r 湾背斜等。渣场附近地质构造位于川滇南北 向构造带北段，为s n 向与n w 向、n e 向等多组构造的交汇复合部位。具体构造是处于由 磨西断裂、大渡河断裂和金坪断裂所切割的黄草山断块上。 ( 2 ) 地貌特点 坝区所在地属强烈切割的构造剥蚀中一高山区，区内最高峰与大渡河谷高程差1 3 5 0 左右，整个坝区大渡河地貌基本特点是宽谷套狭谷。大渡河峡谷为“u ”型谷，在平面 山受北东及北西向断裂带控制，其形态具有圈谷特点，共有v 级阶地，特征见表2 1 2 1 ： 表2 1 2 - 1 ：区域地貌统计表 类型高程( 米) 级别 组成物质及特征 峡谷宽谷峡谷 宽谷 砂卵石层夹透镜状砂 i基座侵蚀堆积9 5 89 4 5 7 层 基座 堆积 9 8 09 6 7 3 卵砾石层夹粉砂层 上部泥砂角砾石层， m基庳基座1 0 5 51 0 4 1 7 下部为漂卵石层夹砂 层。 上部浅黄色泥砾，f 基座 基_ 唪 1 2 0 01 1 8 9 7 部具砂卵石层。 v 基库基座 1 6 0 01 5 9 4 7 浅黄褐或棕红色泥砾 坝区在第四纪以来处于强烈地壳上升地带，中更新世( q 2 ) 曾发育大渡河宽谷地貌。 宽谷宽度可达2 0 0 0 4 0 0 0 米。之后在q 2 末期湿热气候条件下，地表岩体受到强烈风化， 形成含有黄色粘土为代表的风化残积层。到晚更新世( q 3 ) ，该地区抬升到雪线以上而 发育冰川。冰川下达至坝区，在强烈刨蚀作用下，形成了受北东及北西向断裂带控制的 环形u 谷，成为了如今大渡河大岗山河谷的雏形。 ( 3 ) 地层岩性 坝区出露岩性以澄江期花岗岩为主，包括二长花岗岩、钾长花岗岩等。其次还出露 了大量辉绿岩脉以及钾长花岗岩脉、细晶花岗岩脉、花岗斑岩脉、玢岩脉。花岗岩主要 分粗粒肉红色花岗岩( y2 4 之) 和细粒微红色花岗岩( y2 4 - 1 ) 。 9 成都理t 入学坝l ：学位论文 ( 4 ) 水文地质条件 坝区岩体含裂隙水，为中等含水的岩体，并具有承压性。最大承压水位高出孔口3 0 1 2 0 米，地下水埋藏分布总的分为风化卸荷裂隙水和浅部构造裂隙水( 包括断层破碎带 及影响带和花岗岩中分散发育的张及张扭性裂隙、破碎的辉绿岩脉) 还有就是深部构造 裂隙水( 富含地下热水的构造裂隙水) 。同时将坝区地下水系分为三大水系：河谷地带 地下水系( 上坝址干鸡子河坝地下水系) 、坝址区东侧地下水系( 和平沟切刀崖地下水 系) 、坝址区西侧地下水系( 桃坪铜槽沟地下水系) ，而渣场主要都处于坝址区西侧地 下水系。在桃坪渣场出露温泉，有深部构造裂隙水热水活动，而在桃坝和挖角渣场地下 水文条件较简单，主要是浅表的循环带，都未有地表泉水，地下水以隐伏排泄为主。 2 1 3 气候及气象概况 该水电站位于大渡河中游偏上河段，属亚热带湿润气候区，气候随高程的变化明显。 河谷地区四季分明，桃坪渣场地处泸定县内，多年平均气温1 5 4 c ，极端最高气温是3 6 4 ，极端最低气温是5 o 。c ，多年平均年蒸发量为1 5 2 6 9 m m ，多年平均相对湿度6 6 ， 最大风速1 5 m s ，多年平均年降水量6 4 2 9 m m ，历年最大同降水量为7 2 3 m m ，年平均降 水日数1 4 3 d 。 而桃坝渣场和挖角渣场地处石棉县内，多年平均气温1 6 9 。c ，极端最高气温是3 9 2 ，极端最低气温是3 9 c ，多年平均年蒸发量为1 6 3 7 5 m m ，多年平均相对湿度6 9 ， 多年平均风速2 3 m s ，多年平均年降水量8 0 1 3 m m ，历年最大同降水量为1 0 8 6 m m ，年 平均降水同数1 4 3 d 。 最高气温几个渣场多发生在7 、8 月。由于地形复杂，迎风坡与背风坡降水量差异 较大，该渣场所处两县范围内干流沿岸因受焚风影响为一少雨区，多年年降水量在 7 0 0 m m 左右；区域主要气象灾害有暴雨、冰雹、低温阴雨等。 2 1 4 水资源概况 大渡河流域水文站点的布设基本上控制了干支流的水情变化，下面是大岗山电站水 文分析计算各相关水文站资料年限统计表2 1 4 1 ： 1 0 第2 章人岗山水电站渣场区域环境现状 表2 1 4 一l ：大岗山电站相关水文站水文资料情况表 至河口距离 序号河名站名集水面积( k m 2 )测量年限 ( k m ) 1 人渡河干流泸定 5 8 9 4 33 8 01 9 5 2 4 2 0 0 4 2人渡河干流农场6 4 7 4 62 7 91 9 8 l 2 0 0 4 3支流田湾河人泥口1 2 9 6 7 61 9 8 8 2 0 0 4 1 9 6 0 1 9 6 1 ： 4 支流松林河安顺场 1 4 5 2o 5 1 9 6 6 6 2 0 0 2 水位观测枯期每日8 、2 0 时定时观测，丰水期每日2 、8 、1 4 、2 0 时定时观测四次， 流量测定在中低水多为流速仪测量，高水以浮标法测量。 在径流方面主要来自于降水，其次是地下水和冰雪融水补给。由于流域面积大，植 被较好。地表岩层大多较破碎。裂隙发育，有利于降水下渗，故流域调蓄能力较大，径 流具有丰沛稳定和年际变化小的特点。对大岗山电站，集水面积6 2 7 2 7k m 2 ，径流均值 l o l o m 3 s ，径流深5 0 7 8 m m ，测量年限1 9 5 2 2 0 0 4 。在洪水调查方面，见表2 1 4 - 2 ： 表2 1 4 2 ：泸定石棉河段洪水调查表 调查洪水实测最人 集水面积 河名 河段首人洪水次犬洪水 ( k m 2 ) 年份流量统计年限 年份流量年份流量 1 9 5 2 泸定 5 8 9 4 31 9 0 47 1 7 01 9 4 35 2 3 01 9 9 25 8 0 0 丈渡2 0 0 4 河1 9 5 2 石棉6 5 9 4 61 9 0 48 1 5 01 9 3 96 8 0 01 9 6 55 7 2 0 1 9 8 7 2 2 生态环境概况 2 2 1 水土流失概况 该水电站工程区所处的泸定县和石棉县之间，由全国第二次土壤侵蚀遥感资料分 析，两县的土壤侵蚀面积共为1 6 3 2 3 8 k i n 2 ，占两县幅员面积的3 4 4 1 ，两县的平均土壤 侵蚀程度以轻、中度为主；受地形及水流影响，河谷地区尤为严重。根据实地调查结果， 确定本工程各建设区土壤侵蚀强度背景值，计算出该水电站工程扰动范围内水土流失平 均侵蚀模数约为1 7 0 5 t k m 2 a ，平均流失强度为轻度。 成都理t 人学硕l ：学位论史 在主体工程施工期间潜在最大水工流失场所为渣场，预测在该期间水土流失量达 7 0 4 5 6 力t ，平均侵蚀模数在1 3 0 0 0 t k r n 2 a 水土流失的影响主要发生在地表覆盖层，水 土流失属剧烈水土侵蚀。评价标准见表2 2 1 1 ： 表2 2 1 1 ：水土流失程度评价判断表 覆盖度十壤侵蚀量水十流失划区 9 0 5 0 0t k m 。a 无明显水十流失区 9 0 7 0 5 0 0 2 5 0 0t k m 2 a轻度水十流失区 7 0 5 0 2 5 0 0 5 0 0 0t k m 2 a 中度水十流失区 5 0 3 0 5 0 0 0 8 0 0 0t k m 2 a强度水十流失区 3 0 2 5 8 0 0 0 1 3 0 0 0t k m 2 a 极强水士流失区 3 0 2 5 坡耕地 1 3 0 0 0t k m 2 a 以上 剧烈水十流失区 2 2 2 生物资源概况 ( 1 ) 动植被情况 工程河段河谷低海拔地带受人为活动影响，土壤主要有水稻土、冲积土等。有机质 含量丰富，多呈微碱性至中性，土壤侵蚀较为严重；植被以灌丛和栽培植物为主，在水 库淹没区和施工区野生动物以常见小型兽类为主，无大型野生动物及珍稀动物出没，生 境在森林地区但常到河谷区域觅食的有7 种国家i i 级保护鸟类鸢、普通惩、雀鹰、松雀 鹰、红隼、楔尾绿鸠、灰头鹦鹉和2 种四川省重点保护的鸟类鹰鹃、棕腹杜鹃。 大岗山水域及相邻河段有鱼类组成相对简单，发现鱼类1 4 种，包括省级保护鱼类 重口裂腹鱼、青石爬觥、以及长薄鳅、齐口裂腹鱼等8 种长江上游特有鱼类。由于生存 环境的恶化，该河段已无虎嘉鱼分布；其它鱼类资源也呈资源量下降趋势。 植被方面根据现场调查及向当地林业部门咨询，研究区域内的植被都是属于常见植 被，无国家级保护珍稀植物。 ( 2 ) 社会环境情况 工程涉及石棉县和泸定县两县为多民族县，社会经济以农业为主、工业经济不发达； 矿产、文物古迹多；水力资源丰富，以水力发电为主；土地利用现状以林地为主；交通 方便，人群健康状况较好。 1 2 第2 章人岗山水电站渣场区域环境现状 2 3 工程概况 图2 3 - 1 ：桃坪渣场图2 3 - 2 ：挖角渣场 图2 3 - 3 ：桃坝渣场 整个大岗山水电站控制流域面积6 2 7 2 7 k m 2 ，占大渡河总流域面积8 1 。坝址处多 年平均流量l o l o m 3 s ，年径流量3 1 8 5 亿i n 3 ，水库正常蓄水位为1 1 3 0 m ，死水位1 1 2 0 m ， 总库容7 4 2 亿m 3 ，调节库容1 1 7 亿m 3 ，具有f 1 调节能力。电站总装机容量2 6 0 0 m w ( 4 x 6 5 0 m w ) ，最大水头1 7 8 m ，最小水头1 5 6 8 m ，额定水头1 6 0 m 。发电引用流量1 8 3 4 m 3 s ( 4 x 4 5 8 5m 3 s ) ，保证出力6 3 6 m w ，年发电量1 1 4 5 亿k w h 。 该水电站工程三个渣场均为临河( 沟) 渣场，渣场规模均大于5 0 万m 3 ，根据四 川省开发建设项目水土保持方案编制中有关技术问题暂行规定( 川水发 2 0 0 4 1 6 号) ， 等级均为l 级。 桃坪渣场位于坝址上游约4 o k m 处的大渡河右岸，渣脚高程l o l o 1 0 3 0 m ，渣顶高 程为l l o o m ，在坡面上设3 4 级马道，高程分别为1 0 8 2 5 0 m 、1 0 6 5m 、1 0 4 7 5 0 m 、1 0 3 0 m 。 挖角渣场位于大渡河左岸坝址下游约3 o k m 处的永久桥，以桥为界上游设为a 区下 游设为b 区，设计堆渣容量5 1 0 万m 3 ，计划堆渣量3 4 5 6 9 万m 3 ，挖角a 区：计划堆 渣量4 2 2 1 7 万m 3 ，回采2 6 4 7 6 力m 3 ，最终堆渣量1 5 7 4 1 万m 3 ，渣脚高程9 5 0 9 6 0 m ， 成都理t 人学硕i + 学位论文 最大堆渣顶高程为9 8 0 m ( 回采利用后渣顶高程约9 6 7 m ，渣顶面积1 2 6 h m 2 ，坡面面积 为4 2 2 h m 2 ) ，在坡面上高程为9 6 6 m 处设1 级马道。挖角b 区：渣脚高程9 4 7 5 9 6 2 m ， 最大堆渣顶高程为9 8 0 m ( 为满足环境要求。待a 区渣料回采利用后，清理部分渣料至 a 区堆放，清理后渣顶高程约9 6 7 m ) ，在坡面上高程为9 6 6 m 处设1 级马道。 桃坝渣场位于坝址下游大渡河右岸桃坝沟沟口，渣脚高程9 5 3 9 5 4 m ，渣顶高程为 1 0 0 0