黃河寧夏河段河道護坡結(jié)構(gòu)形式的分析與研究

陳 峰 陳 嶺 秦國銳

(1．黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南鄭州 450003;2．水利部小浪底水利樞紐管理中心，河南鄭州 450099)

黃河寧夏河段全長397 km，流域面積5萬km2。流經(jīng)11個市、縣(區(qū))，沿黃城市帶聚集了寧夏60%的人口和80%以上的產(chǎn)業(yè)。2010年年底，寧夏把沿黃城市帶建設(shè)構(gòu)想提升為自治區(qū)沿黃經(jīng)濟區(qū)建設(shè)，并被列入了國家十二五發(fā)展規(guī)劃綱要，上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略，成為國家十八個重點發(fā)展的經(jīng)濟功能區(qū)之一。沿黃城市段的河道治理程度和標(biāo)準(zhǔn)也急需提高。對于新形勢下河道治理工程的建設(shè)，傳統(tǒng)的干砌石、鉛絲石籠等護坡材料由于耐久性及生態(tài)景觀效果差，亟需在工程結(jié)構(gòu)和新材料運用方面進行創(chuàng)新。

1 護坡設(shè)計的原則

1)安全性:河道的防洪、防凌安全是治理工程的首要任務(wù)。2)生態(tài)性:充分考慮河岸透水性，給水生動植物提供棲息地，為水陸生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量交流發(fā)揮廊道功能。3)差異性:根據(jù)不同地勢、河勢及人群濱水活動需求，因地制宜采取不同的護岸形式。4)協(xié)調(diào)性:材料及形式與周圍的環(huán)境適應(yīng)，整體景觀效果協(xié)調(diào)。

2 斷面設(shè)計分析研究

2．1 護坡形式分析

常用形式主要有直立式、斜坡式兩種。常根據(jù)工程岸線功能需求、周圍環(huán)境需求、航運、工程占地等綜合選取。目前黃河寧夏河段水流不穩(wěn)，主流擺動范圍大，對現(xiàn)狀岸灘的淘刷嚴(yán)重、基礎(chǔ)容易失穩(wěn)，直立式擋墻穩(wěn)定性和適應(yīng)變形的能力較差，搶修難度大，其景觀效果好，岸線形態(tài)優(yōu)美，占地小，常被用于城市景觀河道防護中;斜坡式護坡，施工便捷、適應(yīng)變形能力強、穩(wěn)定性好，防洪防凌安全系數(shù)高，造價相對較低，一般用于岸坡高度較低、對景觀要求相對不高的位置。寧夏黃河河道整治工程多以丁壩、人字垛為主，局部河段布置平順護岸，根據(jù)以往工程實施經(jīng)驗，丁壩、人字垛及遠(yuǎn)離城市的平順護岸宜采用斜坡式護坡。

在城市附近，對景觀效果要求較高的平順護岸，可以將直立式護岸和斜坡式護岸相結(jié)合，可以根據(jù)岸線地形和景觀功能需求組合不同的形式，如根據(jù)黃河水位變幅范圍，可以設(shè)置一級斜坡+觀景平臺+二級斜坡的復(fù)式斷面形式，觀景平臺略高于常水位，其以下水位變幅區(qū)采用硬質(zhì)材料防護，可防止水流對岸灘淘刷;常水位以上的斜坡根據(jù)景觀需求種植草皮或灌木，既保護岸灘不受沖刷，又可以綠化河道，保護生態(tài)。對于平面布置長度比較長的護岸，還可以每隔一定間距設(shè)置一段臺階式護岸，滿足人們近距離親水要求。坡頂設(shè)置濱水步行道，給市民提供休閑娛樂的親水場所。

2．2 護坡材料分析

黃河岸坡長期經(jīng)受著水流的侵蝕和沖刷，它起著防止水土流失、防洪泄洪的作用，它的穩(wěn)定性直接關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全［1］。

1)斜坡式護坡材料。目前黃河寧夏河道中常見的斜坡式護坡形式主要為干砌石、漿砌石、鉛絲石籠護坡，近年來鍍鋅格賓護墊、生態(tài)混凝土、混凝土預(yù)制塊亦在各種河道整治工程中得到了良好的應(yīng)用。干砌石護坡為具有一定厚度、粒徑及級配要求的塊石經(jīng)人工砌筑而成，具有就地取材，施工難度小，價格較低，便于維修養(yǎng)護等優(yōu)點，但整體性較差，在河床隨水流的調(diào)整過程中砌石容易發(fā)生滾動移位流失，需要經(jīng)常維護加固;漿砌石護坡為具有一定厚度、粒徑及級配要求的塊石、水泥砂漿砌筑而成，具有較好的整體性，抗沖能力強，但不能適應(yīng)岸坡變形，不宜發(fā)覺險情，造價高且維修難度較大;混凝土預(yù)制塊常為強度等級為C25的素混凝土經(jīng)施工現(xiàn)場預(yù)制而成，造價高，施工簡單，預(yù)制效率高，整齊美觀，但對土質(zhì)性能敏感，影響其景觀效果;鉛絲石籠為8號鉛絲經(jīng)人工或機械編織成六邊形網(wǎng)片，制成網(wǎng)箱，內(nèi)填充卵石或塊石、反濾土工布，造價低，作為護坡結(jié)構(gòu)時柔性結(jié)構(gòu)透水性好，整體性好，抗沖刷能力強，便于維修養(yǎng)護，且石塊間縫隙利于草生植物生長，但是鉛絲抗腐蝕性差，容易銹蝕斷裂，造成籠內(nèi)塊石流失從而失去防護作用。鍍鋅格賓網(wǎng)墊是針對鉛絲石籠的鉛絲銹蝕斷裂問題對編織材料進一步優(yōu)化改良出的新型材料，具有鉛絲石籠材料的優(yōu)點，網(wǎng)墊采用低碳鋼絲經(jīng)機器編織而成，網(wǎng)格大小均勻，鋼絲表面經(jīng)鍍鋅處理后抗腐蝕性能得到很大提高，具有很強的生態(tài)景觀優(yōu)勢;生態(tài)混凝土為根據(jù)植物生長要求選定粒徑的碎石和磚石制成多孔的混凝土構(gòu)件，孔內(nèi)充填改良營養(yǎng)材料促進植物生長，抗沖刷能力強，具有很強的生態(tài)功能和景觀功能，但在河道整治工程中使用時施工復(fù)雜，后期運行養(yǎng)護費用高，宜僅在局部生態(tài)景觀標(biāo)準(zhǔn)需求較高的河段使用。

現(xiàn)代河道整治工程的建設(shè)要更加重視生態(tài)景觀理念，其結(jié)構(gòu)形式的采用要將工程與生態(tài)有機的統(tǒng)一起來。生態(tài)型護岸以保護、創(chuàng)造生物良好的生存環(huán)境和自然景觀為前提，在保證護岸具有一定強度、安全性和耐久性的同時，兼顧工程的環(huán)境效應(yīng)和生物效應(yīng)，以達(dá)到一種水體和土體、水體和生物相互涵養(yǎng)，適合生物生長的仿自然狀態(tài)［2］。同時，黃河寧夏河段冬季存在凌汛期，護坡材料還需滿足凌汛期抗沖和冰凌撞擊的需求，故本河段護坡推薦選用鍍鋅格賓網(wǎng)墊為主，對于城市河段布置的平順護岸，可輔以生態(tài)混凝土和混凝土預(yù)制塊護坡。

2)直立式護坡材料。直立式擋墻材料常選用石材、混凝土、漿砌石、鍍鋅格賓石籠等。整體采用石材砌筑的直立擋墻造價昂貴，不宜大規(guī)模使用在河道整治工程中;混凝土擋墻結(jié)構(gòu)密實，抗靜冰性能力好，但整體適應(yīng)性差，對基礎(chǔ)要求高，不能適應(yīng)基礎(chǔ)變形，外表面效果一般。漿砌石擋墻整體采用大塊石砌筑，臨水外立面可根據(jù)景觀需求選用石材砌筑，重量大抵抗靜冰或流凌撞擊性能好，如砂漿脫離，則為大塊散粒結(jié)構(gòu)，不會發(fā)生整體性破壞，具有一定的變形適應(yīng)能力，臨水外立面仍具備較好的景觀效果，但造價稍高、施工速度慢;鍍鋅格賓石籠擋墻與鍍鋅石籠網(wǎng)墊材料相同，屬于柔性材料，整體性好，適應(yīng)變形性好，生態(tài)性好，但作為直立擋墻結(jié)構(gòu)時景觀效果一般?；炷翐鯄?、漿砌石擋墻及格賓石籠擋墻均屬于常見的河道整治工程材料，施工技術(shù)成熟，可根據(jù)城市景觀需求及河道特點分段布置。對于景觀需求高的河段，比如銀川市濱河新區(qū)打造的黃河金岸河段，擋墻背水內(nèi)側(cè)可采用漿砌石砌筑，臨水外立面使用細(xì)料石或其他具有一定景觀效果的石材采用一順一丁砌筑，從而有效提升岸線的景觀效果。

3 結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會治水理念的轉(zhuǎn)變，生態(tài)型護岸技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)護岸是水利工程發(fā)展的必然趨勢。在黃河的河道治理中，堤防工程和河道整治工程是一項量大面廣的基礎(chǔ)設(shè)施，通過技術(shù)創(chuàng)新來選擇和確立兼顧防洪、生態(tài)和景觀的工程護坡形式，是水利工程設(shè)計和防洪建設(shè)的一大課題［3］，黃河寧夏河段須在不斷總結(jié)以往工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，不斷引入新型生態(tài)護坡，根據(jù)河勢、功能、景觀需求選用不同的護坡形式及材料，以打造安全、生態(tài)、親水的黃河金岸景觀帶。

［1］ 陳照方．黃河堤防生態(tài)護岸及景觀設(shè)計探討［J］．綠色科技，2011(9):37-38．

［2］ 鐘春欣，張 瑋．傳統(tǒng)型護岸與生態(tài)型護岸［J］．紅水河，2006(4):136-137．

［3］ 崔海洋，于永利，任紅玲．淺談防洪工程的生態(tài)護坡［J］．水利天地，2010(12):36-37．