淺談河道生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)

鄭麗麗王 斌

（1.遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院 遼寧 沈陽(yáng) 110003；2.沈陽(yáng)市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院 遼寧 沈陽(yáng) 110003）

1 引言

近年來(lái)隨著人們對(duì)生態(tài)河道治理越來(lái)越重視，傳統(tǒng)的河道護(hù)坡只重視防洪，而忽視對(duì)環(huán)境的影響，生態(tài)護(hù)坡應(yīng)運(yùn)而生。生態(tài)護(hù)坡實(shí)現(xiàn)了和諧自然環(huán)境和豐富地域文化的雙重目的，符合時(shí)代發(fā)展潮流[1]。如今生態(tài)護(hù)坡在城市河道甚至城鎮(zhèn)河道的應(yīng)用已非常廣泛，而在流經(jīng)村屯的小河道中的應(yīng)用極少。在農(nóng)村水利建設(shè)中，流經(jīng)村屯的小河道作為大中型河道的源頭，也是調(diào)節(jié)區(qū)域水資源的主要因素，因而小河道的治理也成為改善人居環(huán)境的重要一環(huán)。2013年，沈陽(yáng)市提出將村屯河道治理列為沈陽(yáng)市的重點(diǎn)工作，黨的十八大提出生態(tài)河道治理要求，強(qiáng)調(diào)切記千篇一律搞河道渠化、硬化。結(jié)合沈陽(yáng)市村屯河道柳匠村（下黑牛村河）治理工程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，依據(jù)生態(tài)治理河道理念，提出村屯河道生態(tài)護(hù)坡的幾點(diǎn)看法。

2 工程概述

蘇家屯下黑牛村河位于陳相街道柳匠村，位于沈陽(yáng)市南郊區(qū)，是以小城鎮(zhèn)建設(shè)聞名省內(nèi)，通迅設(shè)施齊全，交通便利，火車、公交汽車四通八達(dá)，距沈大、沈丹高速公路不超十公里。全村總面積為11 km2，共計(jì)220戶，總?cè)丝?100人，全村耕地面積1900畝，介于東經(jīng)123°06'～123°46'之間、北緯 41°26'～41°44'之間，地處北溫帶，屬暖溫帶大陸性半濕潤(rùn)的季風(fēng)氣候，特點(diǎn)是四季分明，雨熱同季、干冷同期、光照充足、降雨集中。年平均氣溫8℃左右，最冷是1月份，最熱是7月份。年平均降水量為659.6mm，年日照時(shí)數(shù)為2498.4h，日照百分率為57%。

3 存在問(wèn)題

下黑牛村河地處北方寒冷地區(qū)，該河穿越柳匠村，下黑牛河處于山丘區(qū)，起源于黑牛河水庫(kù)最終匯入沙河，日常主要承泄黑牛河水庫(kù)排放的水量，為沈陽(yáng)郊區(qū)典型的農(nóng)村村屯河道。夏季暴雨時(shí)處于高水位狀態(tài)，汛期水深為2m，但高水位狀態(tài)歷時(shí)短。夏季河道常水深0.5m，而秋冬季河道內(nèi)水位非常淺或者處于干涸狀態(tài)。下黑牛村河邊坡存在問(wèn)題較為突出，主要表現(xiàn)在由于自然因素及多年未治理，現(xiàn)河道主河槽狹窄，坡腳局部沖刷破壞嚴(yán)重；河道灘地及堤坡開(kāi)荒，破壞河道；在0+230～0+300右岸、0+480～0+580左岸段河道為險(xiǎn)工段，這兩段河道兩側(cè)均為居民住宅，汛期嚴(yán)重影響河道兩側(cè)安全。通過(guò)此次人工護(hù)砌，可以解決這些隱患，對(duì)下黑牛村河及周邊環(huán)境起到生態(tài)保護(hù)作用。

4 生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)

4.1 布局

本次護(hù)砌計(jì)劃對(duì)下黑牛河穿越柳匠村段進(jìn)行生態(tài)護(hù)砌，其中：左側(cè)護(hù)砌長(zhǎng)度710m，右側(cè)護(hù)砌長(zhǎng)度710m，護(hù)砌長(zhǎng)度共計(jì)為1420m。在設(shè)計(jì)材料選擇上本次汲取了沈陽(yáng)城市河道和城鎮(zhèn)河道的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，柔性生態(tài)邊坡系統(tǒng)非常適合北方地區(qū)寒冷季節(jié)的地域情況[2]，北方村屯河道經(jīng)常是在春夏下雨時(shí)雨量較大，秋冬季水位非常淺或者處于干涸狀態(tài)，凍脹攪動(dòng)產(chǎn)生體積膨脹，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)局部或整體的破壞，而柔性結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)這種河道面對(duì)的問(wèn)題[3]。本次設(shè)計(jì)，（1）除險(xiǎn)工段外，其他段均采用格賓石籠護(hù)腳播撒草籽護(hù)坡型式，石籠上鋪設(shè)一層生態(tài)袋；（2）0+230～0+300右岸、0+480～0+580左岸兩處險(xiǎn)工段采用格賓石籠護(hù)腳和植生袋護(hù)坡相結(jié)合護(hù)砌型式。

4.2 選材

圖1 石籠護(hù)腳孔徑鐵絲網(wǎng)大樣圖

圖2 護(hù)坡形式標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

圖3 格賓石籠結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 格賓石籠護(hù)腳和植生袋護(hù)坡斷面圖

格賓網(wǎng)是金屬線材編織的角形網(wǎng) (六角網(wǎng))制成的網(wǎng)箱，使用的金屬線徑是根據(jù)六角形的大小而不同。如果是金屬鍍層的金屬線，則使用線徑為2.0mm～4.0mm的金屬線；如果是PVC包覆的金屬線編織的六角網(wǎng)，則使用外徑為3.0mm～4.5mm的PVC(金屬)線，網(wǎng)眼尺寸14cm×16cm，外框邊緣的線則使用比六角網(wǎng)線粗一號(hào)的線。在一些水質(zhì)不太好且對(duì)工程壽命、質(zhì)量要求高的地方，也可以在鍍鋅線上再包覆上一層經(jīng)特殊優(yōu)化的抗腐蝕聚氯乙烯樹(shù)脂。該結(jié)構(gòu)具有防銹、防靜電、抗老化、耐腐蝕、抗高壓等特點(diǎn)，能有效抵抗咸水或高度污染物的侵蝕。

植生袋由聚丙烯為原材料制成的雙面熨燙針刺無(wú)紡布加工而成的袋子。在充分考慮材料力學(xué)、水力學(xué)、生物學(xué)諸多條件下，具有抗紫外、抗老化、無(wú)毒，不助燃，裂口不延伸的特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了零污染。拉伸強(qiáng)度≥0.65kN/m，斷裂伸長(zhǎng)率≤50%。生態(tài)袋具有目標(biāo)性透水不透土的過(guò)濾功能，既能防止填充物流失，又能實(shí)現(xiàn)水分在土壤中的正常交流，植物穿過(guò)袋體自由生長(zhǎng)，根系與袋體形成穩(wěn)定系統(tǒng)。目前我國(guó)對(duì)于生態(tài)袋尚無(wú)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生態(tài)袋采用進(jìn)口材料縫制，其物理指標(biāo)達(dá)到并超過(guò)無(wú)紡?fù)凉た椢飮?guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 護(hù)坡設(shè)計(jì)

4.3.1 格賓石籠護(hù)腳：

治理范圍：全段河道治理長(zhǎng)度710m，除險(xiǎn)工段（0+230～0+300右岸、0+480～0+580左岸）外，由于村屯河道斷面不大，緊鄰河道兩側(cè)的居民建筑較多，考慮設(shè)計(jì)中盡量不涉及征占地情況、季節(jié)過(guò)流的特點(diǎn)和生態(tài)性的要求，采用格賓石籠護(hù)腳，石籠擋墻尺寸為2m×0.5m×1.0m，墻頂采用植生袋壓頂，植生袋尺寸為0.8m×0.5m，填充以后尺寸為8cm厚。岸坡均采用植草護(hù)坡，堤頂兩側(cè)栽種0.5m寬灌木帶，如實(shí)際地形不足0.5m或超出0.5m，按照實(shí)際情況栽種，以達(dá)到最佳景觀效果。

生態(tài)袋中裝填客土，依靠袋中土的自重保持穩(wěn)定，袋與袋之間采用綁扎帶鏈接，每隔10個(gè)袋布置一個(gè)錨桿，插入格賓石籠的縫隙中。待客土植物生長(zhǎng)后，依靠透入土體和石縫中的植物根系鏈接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)既生態(tài)環(huán)保又穩(wěn)定邊坡的目的。

沖刷深度計(jì)算，依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286-2013平順河道沖刷深度，計(jì)算公式為：

式中：hs為局部沖刷深度（m）；H0為沖刷處的水深；Ucp為平均速流（m/s）；n為相關(guān)系數(shù)，一般取n=1/4～1/6；η為水流流速不均勻系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，主河槽最大沖刷深度為0.4m。

4.3.2 格賓石籠護(hù)腳和植生袋護(hù)坡

河道險(xiǎn)工段位于河道兩個(gè)轉(zhuǎn)彎處，分別為 0+230～0+300右岸、0+480～0+580左岸，總長(zhǎng)度170m。針對(duì)現(xiàn)狀存在的問(wèn)題，采用格賓石籠護(hù)腳結(jié)合植生袋護(hù)坡，植生袋護(hù)坡以現(xiàn)狀邊坡坡比為準(zhǔn)，適當(dāng)修整邊坡，護(hù)砌垂直高度達(dá)到洪水位高度2m。

護(hù)坡厚度計(jì)算，依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286-2013護(hù)坡厚度計(jì)算公式為：

臨近晚上的時(shí)候，兩個(gè)俄羅斯警察來(lái)到江大亮的首飾店里，拿著吉平平的照片還有兩個(gè)中國(guó)男人的照片讓江大亮辯認(rèn)，江大亮故意搖搖頭說(shuō)：“不認(rèn)識(shí)?！蹦莾蓚€(gè)警察又問(wèn)了好多，一看問(wèn)不出什么大名堂就走了。

式中：t為厚度，m；K1為系數(shù)；γb為塊石的容重，kN/m3；H為計(jì)算坡高，m；L為坡長(zhǎng)；m為斜坡坡比。

經(jīng)計(jì)算，護(hù)坡厚度0.25m。植生袋寬度為0.8m，滿足沖刷要求。

4.4 護(hù)坡施工設(shè)計(jì)

4.4.1 格賓石籠護(hù)砌施工

（1）格賓石籠護(hù)底籠體順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)4m，寬0.5m，高1m。

（2）格賓石籠每個(gè)單體均在現(xiàn)場(chǎng)按圖制作，用與網(wǎng)線同材質(zhì)的鋼絲綁扎連接成整體。

（3）籠體內(nèi)充填石料時(shí)嚴(yán)禁拋投作業(yè)，填充石料時(shí)宜對(duì)稱填料，且應(yīng)大小料配合，使充填飽滿。

（4）石籠充填滿槽后，表層用較小石料（粒徑大于10cm）找平，使之平整美觀。

（5）格賓網(wǎng)箱供貨單位需提供由中國(guó)國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)認(rèn)證的檢測(cè)單位出具的檢測(cè)報(bào)告。

（6）竣工后運(yùn)行期，應(yīng)對(duì)格賓石籠進(jìn)行管理，防止人為破壞。

4.4.2 生態(tài)袋鋪設(shè)施工

（1）種植土配置：將篩過(guò)以后的中性土、草炭土、膨化雞糞、復(fù)合肥按比例混合攪拌均勻。配合比為1m3中性土、0.2m3草炭土、50公斤雞糞和10公斤復(fù)合肥。

（2）將種植土逐個(gè)裝入生態(tài)袋中，密封袋口，在石籠頂部橫向順?biāo)鞣较蛘R的擺放植生袋。

（3）生態(tài)袋之間用耐久性強(qiáng)的綁扎帶鏈接。

5 工程效果分析

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，不光對(duì)城市河道景觀性要求加強(qiáng)，也對(duì)穿越村屯的河道要求逐漸加強(qiáng)。沈陽(yáng)市村屯河道標(biāo)準(zhǔn)化治理工程的建設(shè)，為村屯河道生態(tài)治理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)下黑牛河生態(tài)護(hù)坡工程的治理，總結(jié)出了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

格賓石籠護(hù)砌有效的穩(wěn)固了水流對(duì)河道的沖刷破壞，通過(guò)植生袋的鋪設(shè)和邊坡播撒草籽，改善了河道的生態(tài)環(huán)境，調(diào)節(jié)了局部小氣候，解決了水土流失問(wèn)題。根據(jù)觀測(cè)，河道水質(zhì)有很大改善，綠化面積增加。由于河道環(huán)境的改善，周圍居民的垃圾傾倒現(xiàn)象也明顯改善。這種工程措施和非工程措施相結(jié)合的有效的起到防御洪水和增加景觀性的雙重目的[4]。為今后的村屯河道護(hù)坡工程設(shè)計(jì)提供了參考。但同時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

（1）護(hù)腳是護(hù)坡工程措施中重要的組成部分[5]，在發(fā)生的護(hù)坡破壞中多數(shù)是因?yàn)樽o(hù)腳深度不夠和護(hù)腳措施不當(dāng)引起的。防沖深度應(yīng)考慮歷史沖刷深度調(diào)查資料和沖刷深度計(jì)算等因素綜合確定。

（2）護(hù)岸工程是河道整治工程的重點(diǎn)，選用生態(tài)護(hù)岸措施首先要考慮運(yùn)行安全，同時(shí)要盡可能與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，并保證投資盡可能低。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要進(jìn)行多方案比較，擇優(yōu)采用。

（3）有些工程護(hù)坡范圍不合理，順直河道段非沖刷部位也采用硬護(hù)砌，兼顧生態(tài)環(huán)境不夠。有些護(hù)坡過(guò)分強(qiáng)調(diào)生態(tài)措施，迎流頂沖、水土流失嚴(yán)重的險(xiǎn)工段護(hù)坡方式不安全。

（4）生態(tài)護(hù)坡因地制宜，選材要結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧系姆N類來(lái)進(jìn)行，護(hù)坡與植物搭配使用要考慮適應(yīng)當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的植物。

6 結(jié)語(yǔ)

如今人水和諧的生態(tài)河道治理理念指導(dǎo)河道設(shè)計(jì)過(guò)程中，生態(tài)護(hù)坡在河道治理工程中投資占的比例很大，合理的生態(tài)護(hù)坡工程措施不僅是工程安全的保證，也是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，使投資合理的保證。最終使整治后的河道達(dá)到河暢、水清、景美的生態(tài)河道的要求。陜西水利

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