生態(tài)網(wǎng)箱在分水江河道整治中的應(yīng)用

陳敏芬

(桐廬縣水利水電局,浙江 桐廬 311500)

1 分水江生態(tài)治理概況

分水江總流域面積3 444 km2,河道全長(zhǎng)164 km,其中分水江水利樞紐工程至分水江入富春江口長(zhǎng)42 km,流域控制面積814 km2,平均比降0.052%,是坡陡流急、洪水暴漲暴落的山溪性河流。項(xiàng)目重點(diǎn)治理范圍為分水江水利樞紐工程以下42 km的河道,區(qū)域內(nèi)轄5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),納15條支流,河段以橫村浪石埠為界,以上河段26 km有多處廣闊的卵石灘,河谷邊源多高山,以下河段16 km坡平流緩,河槽整齊穩(wěn)定,受富春江和潮汐影響[1]。

為營(yíng)造“面清、岸潔、水凈、流暢、有綠”的分水江生態(tài)環(huán)境,建設(shè)現(xiàn)代水利的系統(tǒng)工程,實(shí)現(xiàn)“人水和諧”的目標(biāo),分水江綜合治理秉承治水新理念,一是改變傳統(tǒng)河道護(hù)岸工程只片面強(qiáng)調(diào)河道的防洪、引水、排澇、蓄水和航運(yùn)等功能,較少考慮河道的生態(tài)或環(huán)境功能,集河道整治、防洪排澇、水資源調(diào)配、生態(tài)修復(fù)等于一體,構(gòu)建分水江河道生態(tài)安全格局。二是改變過(guò)去在河道整治中,多采用混凝土、漿砌石等硬質(zhì)材料,推廣河道岸坡生態(tài)防護(hù)多孔和透水護(hù)岸材料及結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用、工程施工技術(shù)等[1]。

分水江生態(tài)治理工程采用綜合規(guī)劃,分年實(shí)施,逐步推進(jìn)的方式。新建堤防總長(zhǎng)度為17.482 km,其中防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇的堤防長(zhǎng)15.52 km,防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇的堤防長(zhǎng)2.322 km,防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇以下的擬建生態(tài)護(hù)岸,工程永久占地71.534 hm2,涉及40戶人家的房屋拆遷,工程估算總投資6.29億元。

2 生態(tài)網(wǎng)箱特點(diǎn)及工程應(yīng)用實(shí)踐

2.1 生態(tài)網(wǎng)箱特點(diǎn)

生態(tài)格網(wǎng)是將抗腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度的低碳重鍍鋅鋼絲、鍍鋁鋅鋼絲等采用機(jī)器編織成雙絞或五絞狀、六邊形網(wǎng)目的網(wǎng)片,網(wǎng)箱是由生態(tài)格網(wǎng)制成的箱體,內(nèi)部均分成格室(見(jiàn)圖1)。內(nèi)部充填堅(jiān)硬、不易風(fēng)化的石料以形成柔韌的、透水的整體結(jié)構(gòu),充填材料因地制宜,可充分利用當(dāng)?shù)夭牧稀？筛鶕?jù)不同作用分為網(wǎng)箱、植生網(wǎng)箱、加筋網(wǎng)箱 (見(jiàn)圖2)、植生加筋網(wǎng)箱、格賓網(wǎng)箱等[2]。

圖1 格網(wǎng)及箱示意圖

圖2 植生網(wǎng)箱示意圖

網(wǎng)箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是能與周圍環(huán)境融合并協(xié)同發(fā)展,可保持或恢復(fù)自然環(huán)境。填石間隙的滲透能力能使土壤、水、空氣和植物自然地相互作用。近年較多應(yīng)用在水利工程中,在桐廬縣分水江生態(tài)治理中也充分利用了網(wǎng)箱基礎(chǔ)和擋墻,較好地解決了施工難題,降低工程成本。

2.2 工程應(yīng)用實(shí)踐

2.2.1 分水江東溪堤

分水江東溪堤位于分水鎮(zhèn),全長(zhǎng)3.077 km,其中2009年實(shí)施的馬家凸至龍?zhí)抖?.3 km的防洪堤基礎(chǔ)采用格賓石籠網(wǎng)箱,由抗腐耐磨高強(qiáng)的低碳高鍍鋅鋼絲或鋁鋅合金鋼絲金屬網(wǎng)編織而成的六邊形蜂巢形,網(wǎng)箱規(guī)格2.50 m×1.00 m×1.25 m、2.50 m×1.00 m×1.00 m、2.50 m×3.00 m×0.85 m 3種,網(wǎng)墊2.50 m×3.00 m×0.50 m(見(jiàn)圖3)。

圖3 東溪堤橫斷面圖 單位:m

2.2.2 分水江鳳聯(lián)段防洪堤

分水江鳳聯(lián)段防洪堤,實(shí)施長(zhǎng)度0.7 km,結(jié)構(gòu)型式為五絞格網(wǎng)網(wǎng)箱擋土墻。由于工程所在地缺少砌石料,工期緊,在綜合比較方案后,大膽選用五絞格網(wǎng)網(wǎng)箱擋土墻,2級(jí)擋墻,墻高5 m,底寬3 m,采用3.0 m×1.0 m×1.0 m、4.0 m×1.0m×1.0 m、2.5 m×1.0 m×1.0 m不同規(guī)格的網(wǎng)箱組合而成(見(jiàn)圖4)。

圖4 鳳聯(lián)段防洪堤橫斷面圖 單位:m

2.2.3 設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)

2.2.3.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

網(wǎng)箱擋土墻的設(shè)計(jì)和大體積重力墻一樣,適用標(biāo)準(zhǔn)的土力學(xué)原理,用于河道護(hù)岸工程可參考《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB 50286—98)和 《堤防工程施工規(guī)范》 (SL 260—98)。

(1)網(wǎng)箱擋墻基礎(chǔ)。網(wǎng)箱擋墻基礎(chǔ)設(shè)置在預(yù)期沖刷深度之下,對(duì)難以預(yù)測(cè)沖刷深度或者河床經(jīng)常出現(xiàn)起伏的河段,應(yīng)修建護(hù)坦。鳳聯(lián)防洪堤采用干砌塊石護(hù)坦,東溪防洪堤二級(jí)采用網(wǎng)墊護(hù)坦。

(2)填石。網(wǎng)箱和網(wǎng)墊的穩(wěn)定性部分取決于裝入的石料,石料性能是網(wǎng)箱和網(wǎng)墊能否長(zhǎng)久使用的1個(gè)控制因素。填石要求干凈、耐久性好、不易碎、無(wú)風(fēng)化跡象。填石的空隙率應(yīng)小于30%。填石要有棱角以便互鎖,密度應(yīng)大于2.4 t/m3。填石尺寸應(yīng)為1.5～2.0 D(D為網(wǎng)箱或網(wǎng)墊的網(wǎng)目名義尺寸),以防止填石從網(wǎng)目中掉出,并限制空隙率及提高施工速度。施工時(shí)應(yīng)手工均勻擺放填石,以減小空隙,控制外露表面的形狀[2]。

(3)濾層。網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)必須使用非織造型(無(wú)紡)土工織物濾層或鋪設(shè)1層10～15 cm厚的礫石層。分水江治理充分利用當(dāng)?shù)氐纳笆?鋪設(shè)在網(wǎng)箱及土的界面,其首要功能是隔離,其次是排水和反濾。

2.2.3.2 網(wǎng)箱組裝及施工

(1)組合。將邊網(wǎng)片、端網(wǎng)片、隔片垂直立起,將網(wǎng)片組裝成打開(kāi)的盒狀,分隔網(wǎng)片與網(wǎng)身應(yīng)呈90°相交,經(jīng)綁扎形成長(zhǎng)方形或正方形網(wǎng)箱組或網(wǎng)箱。

(2)綁扎。間隔網(wǎng)與網(wǎng)身交接處每間隔20 cm綁扎1道;間隔網(wǎng)與網(wǎng)身間的相鄰框線,必須采用組合鋼絲聯(lián)結(jié),即用綁扎線1孔繞1圈接1孔繞2圈呈螺旋狀穿孔絞繞聯(lián)結(jié)。相鄰網(wǎng)箱組的上下四角以扣件連接;相鄰網(wǎng)箱組的上下框線或折線,必須每間隔20 cm綁扎1道;相鄰網(wǎng)箱組的網(wǎng)片結(jié)合面則每平方米綁扎2處;在有下層網(wǎng)箱組的情況下,綁扎上層網(wǎng)箱組間相鄰邊的底部框線時(shí),必須將下方網(wǎng)箱組面層框線或網(wǎng)片綁扎在一起,以連成一體;裸露部位的網(wǎng)片應(yīng)在每次箱內(nèi)填石1/3箱高時(shí)設(shè)拉筋線,呈八字形向內(nèi)拉緊固定。

(3)封蓋。封蓋必須在頂部石料鋪砌整平的基礎(chǔ)上進(jìn)行;必須先使用封蓋夾固定每端相鄰結(jié)點(diǎn)后,再加以綁扎;封蓋網(wǎng)片及框線與網(wǎng)箱組上部邊框線及網(wǎng)片間的相交線,必須每間隔20 cm綁扎1道;并應(yīng)將封蓋網(wǎng)片及框線與網(wǎng)箱組上部邊框線及網(wǎng)片間的所有相交(框)線綁扎在一起。

(4)填料。網(wǎng)箱內(nèi)填充石料前,必須采取先在網(wǎng)箱前后面綁扎竹竿、木棒或鋼管等加固網(wǎng)箱面的措施,以保證網(wǎng)箱裸露面的平整度,待填充石料施工結(jié)束后拆除竹竿、木棒或鋼管。同時(shí)必須均勻地向同層的各箱格內(nèi)投料,嚴(yán)禁將單格網(wǎng)箱一次性投滿。填充石料施工中,應(yīng)控制每層投料厚度在30 cm左右,1 m高網(wǎng)箱分3層投料,并用小碎石填塞空隙。填充石料頂面宜高出網(wǎng)箱上部框線0.2 m。

3 工程效益

分水江河道治理中應(yīng)用生態(tài)網(wǎng)箱,既解決了施工中受河道水位居高不下的難題,又降低了工程建設(shè)成本,而且因內(nèi)部填石為天然材料、植物可以在其中生長(zhǎng)能夠滿足生態(tài)要求;同時(shí)還具有整體性好,結(jié)構(gòu)不容易破壞;柔軟性強(qiáng),其柔性的結(jié)構(gòu)能適應(yīng)邊坡的變動(dòng)而不被破壞,比剛性結(jié)構(gòu)具備更好的安全穩(wěn)定性;透水性好,無(wú)須考慮墻后的剩余水壓力,結(jié)構(gòu)內(nèi)部可透水,不需專門的排水設(shè)施;造價(jià)低,用料少、施工方便等優(yōu)點(diǎn)[3]。較好地解決了傳統(tǒng)的河道護(hù)岸工程帶來(lái)了的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,通過(guò)網(wǎng)箱特性使水中的懸移物和淤泥得以沉淀于填石縫中,從而有利于自然植物的生長(zhǎng),逐步恢復(fù)原有的生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié) 語(yǔ)

在分水江這樣河床比降大,沖刷嚴(yán)重,洪水暴漲暴落的河道中采用石籠網(wǎng)箱技術(shù)不失為一次很好的嘗試,石籠網(wǎng)箱經(jīng)濟(jì)、方便、耐用、生態(tài)的特點(diǎn)讓人們看到了技術(shù)創(chuàng)新帶來(lái)的成果,因此可推廣應(yīng)用于修建或改建生態(tài)型河道護(hù)岸,避免鋼筋混凝土護(hù)岸工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成的破壞。

[1]李俊杰,王銀龍,劉光保,等.分水江干流(桐廬段)河道治理規(guī)劃(2006—2020)[R].杭州:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,2007.

[2]王五平,王承強(qiáng),張韶華.生態(tài)格網(wǎng)技術(shù)在工程防護(hù)中的應(yīng)用[D].南京:南京水利科學(xué)研究院,2008.

[3]王五平,王承強(qiáng),張韶華,等.雙絞格網(wǎng)結(jié)構(gòu)在河流生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用 [C]//河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)研討會(huì)論文集.北京:中國(guó)水利水電出版社,2005.