老虎山河治理工程中生態(tài)設(shè)計(jì)分析與探討

董文津

(朝陽縣凌河保護(hù)區(qū)管理局，遼寧 朝陽122000)

1 工程概況

老虎山河是大凌河的一級(jí)支流，發(fā)源于努魯爾虎山脈內(nèi)蒙古自治區(qū)敖漢旗金廠溝梁鎮(zhèn)橫道子村，源頭稱金廠溝梁河。

老虎山河流經(jīng)內(nèi)蒙古自治區(qū)敖漢旗、遼寧省朝陽市建平縣、朝陽縣、朝陽市，在朝陽市的龍城區(qū)大平房鎮(zhèn)匯入大凌河。流域面積1 512 km2，河道全長79.2 km，河道比降6.27‰。

2 水 文

老虎山河是大凌河的一級(jí)支流，發(fā)源于努魯爾虎山脈內(nèi)蒙古自治區(qū)敖漢旗金廠溝梁鎮(zhèn)橫道子村，源頭稱金廠溝梁河。

老虎山河流經(jīng)內(nèi)蒙古自治區(qū)敖漢旗、遼寧省朝陽市建平縣、朝陽縣、朝陽市，在朝陽市的龍城區(qū)大平房鎮(zhèn)匯入大凌河。流域面積1 512 km2，河道全長79.2 km，河道比降6.27‰。

本項(xiàng)目按照統(tǒng)籌規(guī)劃、因地制宜的原則，分為4段治理，即:①北溝門段;②賈家店段;③李家灣段;④大平房段。

根據(jù)氣象站水文資料，老虎山河規(guī)劃段多年平均 氣 溫8.4 ℃，最 高 氣 溫40.6 ℃，最 低 氣溫－31.1 ℃。

多年平均降水量為463 mm。年際、年內(nèi)降雨分布極不均勻，多集中在7、8月份，占全年61.2%，年最大蒸發(fā)量1 962 mm。

項(xiàng)目區(qū)多東南風(fēng)，一般風(fēng)力3 ～4 級(jí)，最大風(fēng)力8級(jí)，最大風(fēng)速19.2 m/s，汛期平均最大風(fēng)速15.44 m/s。

初霜期在10月下旬，終霜期在次年4月下旬。最大凍土深度135 cm，屬V2水文分區(qū)。

老虎山河在接近河口處建有閻家窯水文站(原德力吉水文站)，該站建于1958年，1962年后資料較完整，資料搜集到2007年。

因?yàn)橛?6 a的洪水實(shí)測(cè)資料系列，再加上遼寧省水文局和遼寧省水利設(shè)計(jì)院于1958年、1962年在該河段上的歷史洪水調(diào)查資料，使不連續(xù)洪水系列延長到100 a，系列代表性較好。

由于4個(gè)控制斷面處無實(shí)測(cè)洪水資料，而在老虎山河入大凌河接近河口處有閻家窯水文站(原德力吉水文站)。

本次3個(gè)控制斷面的流域面積與閻家窯水文站的下墊面基本相同，流域面積相近，因而采用水文比擬法計(jì)算4個(gè)控制斷面的設(shè)計(jì)洪水，計(jì)算式為:Q求= Q閻(F求/F閻)2/3，計(jì)算結(jié)果見表1。

3 工程地質(zhì)

本次老虎山河(周臺(tái)子—大平房段)治理工程設(shè)計(jì)范圍分為4 段治理即:①北溝門段;②賈家店段;③李家灣段;④大平房段。場(chǎng)地周邊道路主要以一級(jí)以下公路為主，交通較為方便。護(hù)岸區(qū)地形在水流方向上為北高南低，平均坡度小于5‰。主要為河漫灘，河漫灘地形較平坦，地勢(shì)較低，洪水時(shí)被淹沒，豐水期常有季節(jié)性交叉流水，在垂直于水流方向上為東高西低，最大坡角近于90 度，護(hù)岸區(qū)往往跨越Ⅰ級(jí)階地(或Ⅰ級(jí)階地邊緣)、河漫灘及其交界地段等不同地貌單元，部分地段還延伸至主河道，地形變化相對(duì)較大。

表1 設(shè)計(jì)斷面洪峰計(jì)算成果

擬建場(chǎng)地地勢(shì)狹隘，地貌單元處于老虎山河河漫灘、一級(jí)階地及其過渡地帶。

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)北緣，位于中生代、新生代東部大陸邊緣活動(dòng)帶，屬濱太平洋構(gòu)造域，兩構(gòu)造的交接復(fù)合，構(gòu)造十分復(fù)雜，境內(nèi)區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)基本可分為3 大階段，太古代至古代階段，形成了緯向構(gòu)造骨架，中晚元古代至三疊紀(jì)階段華夏系的東向沉降與隆起帶發(fā)展成熟，侏羅紀(jì)白堊紀(jì)階段即燕山運(yùn)動(dòng)形成北東向、北東向褶皺、沖斷裂以及隆起帶雁行展布的格局，并且在某些條件適宜的地段緯向構(gòu)造又有復(fù)活，形成各種不同的構(gòu)造復(fù)合關(guān)系，經(jīng)燕山運(yùn)動(dòng)后，境內(nèi)構(gòu)造形跡基本定局，形成復(fù)雜壯觀的山際河川。

區(qū)內(nèi)無斷裂構(gòu)造通過，但在本區(qū)西側(cè)近40 km處發(fā)育有北票南天門斷裂，該斷裂切斷孫家灣組及更老地層，屬壓—壓剪性殼斷裂，該斷裂近期無活動(dòng)跡象。

根據(jù)本次現(xiàn)場(chǎng)鉆探、原位測(cè)試、室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，本地區(qū)已有地質(zhì)資料，對(duì)勘探深度范圍內(nèi)的巖土層按時(shí)代、成因及土特性特征劃分為上個(gè)工程地質(zhì)層即:第四系全新統(tǒng)人工填土①(Q4mL)和第四系全新統(tǒng)沖積層②③(Q4aL+ PL)侏羅系中統(tǒng)藍(lán)旗組(J2L)安山巖。

4 工程設(shè)計(jì)總體思路

根據(jù)老虎山的河道特點(diǎn)，主要對(duì)擠占河道嚴(yán)重河段進(jìn)行行洪區(qū)整治，主要措施為河道清障，栽植護(hù)岸帶，淤塞河段進(jìn)行河道疏浚;農(nóng)村段及兌岸嚴(yán)重河段以護(hù)岸治理為主［1－2］。

本文重點(diǎn)探討老虎山河周臺(tái)子—大平房段，治理工程總長度12.8 km，其中北溝門段長5.83 km，賈家店段長3.37 km，李家灣段長1.14 km，大平房段長2.46 km。

大平房河道設(shè)計(jì)底坡i =3.3‰，其余河段河道設(shè)計(jì)底坡i =6‰，糙率n =0.022，采用石籠護(hù)岸結(jié)構(gòu)與生態(tài)模式。

5 工程設(shè)計(jì)內(nèi)容

工程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括3個(gè)部分:疏浚工程、生態(tài)綠化工程設(shè)計(jì)和生態(tài)護(hù)岸工程。

5.1 疏浚工程

老虎山河地處遼西，水土流失嚴(yán)重，部分泥沙淤塞河道。通過主槽疏浚，灘地平整，使河道灘槽分明、岸線清晰，并可利用疏浚土方回填砂坑，填筑植樹臺(tái)，亦可堆在河道兩岸。

另外，規(guī)劃河段內(nèi)有棄碴、生產(chǎn)生活垃圾棄于河道內(nèi)，縮窄了行洪斷面，造成河道彎曲，河床不穩(wěn)定，影響正常行洪，威脅兩岸防洪安全，同時(shí)也對(duì)河道造成很大污染［3－4］。

因此對(duì)棄碴、生產(chǎn)生活垃圾進(jìn)行清除外運(yùn)至4 km 外的業(yè)主指定傾倒地點(diǎn)。

大平房段河道平均寬度300 m，漫灘較發(fā)育，泥沙淤積，阻礙行洪。大平房入河口段設(shè)計(jì)河底比降3.3‰，設(shè)計(jì)疏浚底寬130 m。典型斷面見圖1。

圖1 河道疏浚典型斷面圖

5.2 生態(tài)綠化工程設(shè)計(jì)

生態(tài)綠化工程設(shè)計(jì)包括護(hù)堤林和護(hù)岸帶。

5.2.1 護(hù)堤林

護(hù)堤林均布置在堤防迎水側(cè)，種植耐澇的喬木，洪水時(shí)，護(hù)堤林地可減緩洪水流速，防風(fēng)防浪，搶險(xiǎn)時(shí)又可就地取材［5］。林帶距堤腳線3 m，株距2 m ×4 m。大平房段護(hù)堤林總計(jì)10 408 株，左、右岸各5204 株。

5.2.2 護(hù)岸帶

護(hù)岸帶除了能穩(wěn)固河灘，抵制洪水兌岸和侵蝕耕地，減少水土流失外，還能改善生態(tài)，美化環(huán)境。經(jīng)過護(hù)岸帶的緩沖，通過林帶的洪水流速大幅下降，減輕了因水流沖刷產(chǎn)生的破壞，降低洪水災(zāi)害損失。另外，護(hù)岸帶也是確定河道主行洪區(qū)的外沿控制線，明確河道主行洪區(qū)范圍，便于今后管理。

在不影響防洪安全的前提下，根據(jù)老虎山河上、下游不同河段河道實(shí)際情況，因地制宜的在主行洪區(qū)邊界補(bǔ)植一定寬度的護(hù)岸帶，樹種以灌木帶為主，護(hù)岸帶寬度10 m，大平房段共種植棉槐147 660株。

從防洪安全、生態(tài)安全角度出發(fā)，河道內(nèi)除保護(hù)堤防、護(hù)岸等工程的護(hù)堤林、護(hù)岸帶外不得新植樹木，通過體制、機(jī)制改革，將河道內(nèi)已有的林木逐漸清除［6］。

老虎山河行洪區(qū)整治典型斷面見圖2。

圖2 行洪區(qū)整治典型斷面圖

5.3 生態(tài)護(hù)岸工程

李家灣段新建護(hù)岸工程704 m，位于右岸樁號(hào)Y2 +594 ～Y3 +302，采用石籠護(hù)岸網(wǎng)格，并采用生態(tài)網(wǎng)格工藝。

所用生態(tài)網(wǎng)格為機(jī)編五鉸六邊形，材質(zhì)是熱鍍鋅絲，網(wǎng)孔為100 ×120 mm，絲徑為Φ2.7 mm。石籠壩斷面圖詳見圖3。

結(jié)構(gòu)特性:

1)透水性好:有利于山坡和岸灘的穩(wěn)定。

2)柔性好:無結(jié)構(gòu)縫，整體結(jié)構(gòu)有延展性。

3)耐腐蝕:鍍鋅材料不怕水。

4)抗沖刷:適用于河流岸灘和護(hù)坡工程。

5)整體性:有其它材料難以替代的連貫性。大面積組裝不設(shè)縫。

6)施工方便:不用水泥和模板，不要電力供應(yīng)。

7)組合性好:加工運(yùn)輸方便，可按設(shè)計(jì)要求捆扎成各種形狀，適應(yīng)山坡，岸灘和堤防的形狀。

8)經(jīng)濟(jì):使用當(dāng)?shù)厥模挥盟唷?/p>

9)保護(hù)生態(tài)環(huán)境:石塊之間的縫可被土充填(人為或自然)，植物的根系可以通過石塊之間的土深深扎入邊坡，從而工程措施和植被措施相結(jié)合，形成一個(gè)柔性整體護(hù)面，滿足水土保護(hù)和綠化美化環(huán)境的需要。

圖3 石籠護(hù)岸斷面圖

6 結(jié) 語

老虎山河經(jīng)過生態(tài)設(shè)計(jì)，工程若實(shí)施后，既可以提高兩岸的防洪能力，從生態(tài)角度說，又可以提升該河段的沿河景致。

因此，河道的生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)該不斷探索，不斷發(fā)展，創(chuàng)造出適合本地特色的生態(tài)設(shè)計(jì)理論并加以改進(jìn)和推廣。

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