张雪 刘勇 杜柄佐 吴超 徐健

摘要：

城市区域内的输水工程是解决城市水资源供需矛盾、完善水资源配置体系的重要举措。受城市供水、供电、燃气、通信等地下管线及地表交通、建筑等因素制约，深埋输水隧洞工程已成为城市供水骨干网络的重要基础设施。为切实有效地遏制城市深埋输水工程造成的水土流失，以罗田水库-铁岗水库输水隧洞工程为例，分析其建设过程中的施工工艺、水土流失影响因素以及水土流失特点，从

工程建设方案及用地、工程施工工艺与方法、工程边坡设计、水土保持措施、景观绿化与迹地恢复

等方面，提出相应的水土保持与生态设计方案，为类似工程水土保持工作提供借鉴。

关 键 词：

水土保持； 生态设计； 水土流失； 城市深埋输水隧洞； 罗田水库； 铁岗水库

中图法分类号： S157

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.S2.032

0 引 言

2021年5月14日，习近平总书记在推进南水北调后续工程高质量发展座谈会上明确提出“加快构建国家水网主骨架和大动脉”。国家水网建设的重点任务之一是聚焦城乡供水安全保障［1］。目前，深圳市为实现“双水源双安全，应急保障90天”的供水目标，正在规划建设“三纵四横”供水水网［2］。新建的罗田水库-铁岗水库输水隧洞工程（以下简称罗-铁工程）为其中的“一纵”，该项目为珠江三角洲水资源配置工程在深圳境内的配套工程，相对关系见图1。罗-铁工程跨越城市建成区，施工过程中压占地表、绿化搬迁、表土剥离、基坑施工、土地整治、种植绿化等环节均会破坏土壤结构、毁坏植被，从而引起水土流失［3］。城市输水隧洞工程属于线型工程，但水土流失在不同时段主要呈面状、点状分布，本文将着重探讨罗-铁工程的水土流失特点及水土保持设计。

1 工程及工程区概况

1.1 工程概况

罗-铁工程全线贯通深圳市西部宝安区和光明区，输水规模为260万m3/d。工程采用专用管道封闭输水，设1条输水干线长21.68 km，2条罗田水厂分水支线分别长1.25，1.53 km，1条五指耙水厂分水支线长0.73 km，1条长流陂水厂分水支线长1.82 km，1条与深圳分干线连通隧洞长1.07 km。主要建筑物有进水口、出水口、输水干线、与深圳分干线连通隧洞，至罗田水厂、五指耙水厂及长流陂等3座水厂分水支线及罗田水厂提升泵站（含泵站至水厂配水井间原水管），3条检修交通洞及罗田水库应急放空洞等

，工程输水线路平面线位如图2所示。

工程输水干线施工方法以TBM 法施工为主，结合地质条件、施工及工期要求等因素，在进出水口、井底始发洞等局部洞段考虑采用钻爆法施工；分水支线

采用顶管法、钻爆法和明挖法相结合的方法施工。

工程占地总面积31.43 hm2，其中永久用地2.94 hm2，临时用地28.49 hm2；工程总开挖量192.84万m3，回填量36.05万m3，借方量2.15万m3，全部为种植土；土石方平衡后，弃方158.94万m3，全部合法运至受纳场。

1.2 工程区概况

工程区位于深圳市西部，为冲洪积平原、丘陵地貌，丘陵地面高程多为50～150 m，河流冲洪积

平原区地面高程多为4～20 m，隧洞沿线地形总体呈两端高、中间低的态势。项目区地层多为第四系，主要有第四系人工填土（Qml）、全新统冲洪积（Q4al+pl）、上更新统冲洪积（Q3al+pl）、坡积（Qdl）及残积（Qel）层，沿线基岩分布有变质岩、沉积岩、岩浆岩等3大岩类，含6个地层，无可溶岩。工程区属南亚热带季风气候，气候温和、光照充足、雨量丰沛，多年平均气温22℃，多年平均降雨量1 637 mm，多年平均蒸发量1 332 mm，年平均日照时数2 120.5 h，常年盛行风向为东南、东北和西南风，多年平均风速2.6 m/s。工程区植被类型主要为南亚热带常绿阔叶林，常见植被类型为米槠林、石栎林、石栎青冈混交林、豹皮樟灌丛、构树灌丛、田菁灌丛、白花鬼针草灌草丛、芦苇群系、凤眼莲群落等。赤红壤是工程区自然土壤的主要类型，由于受高温多雨的亚热带季风气候的影响，特别是花岗岩风化而成的赤红壤，土壤抗蚀性极差，在地表裸露的情况下，极易产生面蚀。工程区属于水力侵蚀为主的类型区——南方红壤区，水土流失主要表现为坡面面蝕和浅沟侵蚀，土壤容许流失量为500 t/（km2·a）。

2 工程建设水土流失特点

（1） 工程线路长，土壤侵蚀特性不一，开挖土石方量大。

罗-铁工程穿越区域广，不同区域的地质、土壤、地形、气象、植被情况不尽相同，故表土的抗蚀、抗冲能力也存在差异。工程以隧洞为主，线路长、管径大、埋深较深，沿线竖井井深67～83 m、内径24～35 m。工程土石方开挖量较大、自身利用量有限，将产生大量松散的临时堆土及弃土（渣），在降雨冲刷下极易产生水土流失。因此，设计水土保持措施时需要进行差异化设计［4］。

（2） 工程扰动区域分散。

罗-铁工程的扰动区域包括隧洞洞口及边坡、泵站、竖井、临时堆土堆渣、施工生产生活设施和交通道路等，扰动区域分散、不连续，水土流失源头多，水土流失影响范围广。

（3） 工程涉及水土保持敏感区多，水土保持防护要求高。

输水隧洞中间段的公明检修排水井-3号检修交通洞段位于深圳市建成区，公明检修排水井、五指耙水厂分水井、2号检修交通洞、3号检修交通洞地表施工活动临近现状城市道路，土石方转运抛洒等可能造成市政排水管网淤积或堵塞，因此施工过程中应严格控制施工作业面，优化施工方法，减少工程施工对周边环境的影响。工程区施工用地约79%处于深圳市基本生态控制范围内，涉及罗田水库、铁岗水库两个饮用水水源保护区和罗田水库、松岗河、九公坑河等河道、水库管理范围。施工造成的水土流失易汇入水体，应提高水土流失防治标准，做好施工期临时排水沉沙措施，防止黄泥水漫流，禁止向水库排放污水。施工时应注意沿河一侧的临时拦挡和沉沙措施，区内汇水必须经过沉淀后再排入河道，尽量不在河道管理线范围内长时间临时堆土、堆渣。

3 水土流失防治目标及防治责任范围

根据GB 50433-2018《生产建设项目水土保持技术标准》和《深圳市生产建设项目水土保持方案编制指南》的有关规定，确定罗-铁工程水土流失防治标准执行南方红壤区建设类项目一级标准，具体防治目标详见表1。根据《生产建设项目水土保持技术标准》，罗-铁工程水土流失防治责任范围总面积为31.43 hm2，其中永久征地2.94 hm2，临时占地28.49 hm2。

4 水土保持与生态设计

4.1 工程建设方案及用地

为节约当地宝贵的土地资源，选择深埋隧洞输水方案，采用4台TBM施工；选取“地下阀室、检修洞和工作井相结合”的罗田地下阀室方案，以替代单纯的工作井施工方案。工程水源进口附属设施采用牛腿、支撑墙等结构，布置于出水口边坡马道上。本着绿色发展、集约用地的理念，在工程建设方案布置、用地选址征地时，采取限制性的征地原则，具体包括：① 施工布置环绕主体工程紧凑布置，优先利用工程永久征地，不足部分就近新征占地；② 除临时用地与永久征地之间重复用地外，各临时用地之间也采取重复用地的布置方案；③ 由于钢管加工厂、钢管堆场等基本于隧洞土建施工后期才陆续进场，因此施工组织设计规划钢管加工厂、钢管堆场等场地在隧洞开挖期作为土石渣的临时转运场。

上述设计措施及原则可有效减少土石方工程量、扰动地表面积，缩短占压生态红线，最大限度保护生态环境。

4.2 工程施工工艺与方法

为了减少对现有地表的破坏，地表施工避开罗田

省级森林公园，尽量少扰动山体，落实检修交通洞施工

“早进晚出”的理念［2，5］。通过方案比较，确定1号检

修交通洞、2号检修交通洞明洞采取“明洞暗作”的施

工方案，较明挖法减少了开挖量。为减少罗田水厂分水

支线明挖对广深港客运专线的影响，罗田水厂分水支线跨广深港客运专线段采用顶管施工技术，以减少地表扰动，减小对地表植被的影响［6］。工作井、分水支线末端明挖段分别在地连墙、钢板桩支护下，采用垂直开挖的方式，尽可能减少地表扰动、减少土石方量［7］。

4.3 工程边坡设计

工程区两端为丘陵地貌，中间段为低台地，地势平缓，仅1号检修交通洞洞口、罗田水厂提升泵站、罗田水厂B线檢修井、2号检修交通洞洞口、3号检修交通洞洞口、铁岗工作井、铁岗水库出水口开挖会形成陆域边坡。主体工程设计填方边坡坡比1∶2、挖方边坡坡比1∶1～1∶1.5。设计边坡坡比较缓，且边坡高度不大，陆域（水库正常蓄水位以上或陆地上）最大边坡高度不到10 m。工程设计采用混凝土格构护坡或植生袋护坡、载土槽种植护坡等生态护坡防护型式。

4.4 水土保持措施永临结合

施工前对工程征占地范围内的表土进行剥离，并集中堆放在表土堆存场。边坡坡顶处设置边坡永久截水沟，将区外汇水疏导截流。施工场地周边布设完整的临时排水沟、沉沙池，将区内汇水有序收集引入到沟底部，沉沙后排出。建筑物基坑底设置临时排水沟、集水井收集基坑水并抽排至基坑顶周边施工场地的临时排水沟。在施工场地排水出口处布设多级沉沙池、洗车池，充分利用降雨水进行洒水、洗车等，减少施工时的雨水流进市政雨水管网。场地内临时堆积体坡脚布设临时拦挡，既可增加堆积体坡面的稳定性，又能够拦截泥沙［8］。针对各类裸露地表，根据其裸露时间选择防水土工布覆盖或进行临时绿化，避免裸露面表层土壤的溅蚀［8］。

4.5 景观绿化与迹地恢复

因项目布置紧凑，永久用地范围内没有集中成片绿地，主要为建筑物与道路、道路与用地边界之间的零星绿化。绿化工程兼顾美化环境以及雨水储蓄功能，罗-铁工程采用乔灌草相结合的下凹式、综合式园林绿化以减少地表径流，选用与周边类似或相同的绿化

植物种类，便于场地环境与周边环境自然融合。具体

选取乡土树种红花羊蹄甲、秋枫、小叶榕、凤凰木、南洋楹、小叶榄仁等上层乔木；以鸡爪槭、紫薇、红继木球为中层观花赏叶树种，增加场地的季相多样性和色彩丰富度，丰富环境视觉景观效果；下层地被则主要考虑在建筑、围墙边布置鸭脚木、海桐等美化墙脚；同时结合场地排水布置生态植草沟，植草沟植被以百喜草、狗牙根为主。对于临时用地迹地恢复，植物种类选择与永久征地范围内景观绿化、周边环境相协调，同样采用乔灌草相结合的模式，乔木选择枫香、红花羊蹄甲等，灌木选择鸭脚木等，草籽选择狗牙根、百喜草等。

5 结 语

城市深埋输水隧洞工程中水土流失的主要特点为扰动范围广，涉及水土保持敏感区多，土石方量大，水土流失影响因素多，水土流失易汇入城市管网、饮用水水源保护区或河道，影响人们的生产生活、生态环境等。

为防治城市输水隧洞工程中的水土流失，提出以下3点建议：

① 应严格控制工程占地、保护表土资源、实施土方合理调配等。

② 在实际施工过程中，要明确各工程的流失特征，有针对性地采取科学合理的管控措施，提升施工人员的水土保持意识及专业技能，积极发挥临时排水、洗车平台、三级沉淀池、泥浆池、拦挡、苫盖等水土保持临时措施的作用。

③ 不断强化工程水土保持管理，加强水土保持监测、监理，切实有效地遏制此类建设项目造成的水土流失。

参考文献：

［1］ 李原园，刘震，赵钟楠，等.加快构建国家水网全面提升水安全保障能力［J］.水利发展研究，2021，21（9）：30-31.

［2］ 深圳市水务局，深圳市规划和自然资源局.深圳市城市供水水源规划（2020-2035年）［Z］.深圳：深圳市水务局、深圳市规划和自然资源局，2021.

［3］ 周梦玲.城市管网工程水土流失特点及防治重点［J］.水利技术监督，2022（9）：285-288.

［4］ 李杰，周全，刘怡，等.引调水工程建设的水土流失影响及防治对策：以湖北省鄂北地区水资源配置工程为例［J］.人民长江，2017，48（12）：55-57.

［5］ 杨红艳.套拱法在隧道明洞施工中的应用［J］.石家庄铁路职业技术学院学报，2008，7（2）：19-22.

［6］ 蒋登科，杨帅.简析市政给排水工程建设中的顶管施工［J］.科学与财富，2018（19）：47.

［7］ 张龙.土建施工中地下连续墙技术的运用［J］.建筑工程技术与设计，2017（6）：396-396.

［8］ 张志华，聂文婷.不同水土保持临时措施下工程堆积体坡面减流减沙效应［J］.农业工程学报，2022，38（1）：141-150.

（编辑：郭甜甜）