生態(tài)水利工程在河道整治上的應用

秦 蕾

(江門市科禹水利規(guī)劃設計咨詢有限公司，廣東 江門 529000)

0 引 言

傳統(tǒng)水利工程側(cè)重于防洪灌溉、供水發(fā)電等功能,不僅可以保障供水、發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉和水利發(fā)電，而且又保障了防洪安全。

國內(nèi)某些河道治理工程為了追求防洪功能效果，采取表面硬化覆蓋措施，沒有意識到河流的資源功能和生態(tài)功能，打破了大自然的生態(tài)平衡。從生物學角度出發(fā)，自然河道生存著微生物及生物。需氧的微生物及生物進行呼吸時，將有機物與氧氣反應放出能量供其使用，從而達到減少水中有機污染物的目的。其中氧氣是由水生植物進行光合作用下產(chǎn)生。對河道實施水泥襯砌和護坡等不透水工程結(jié)構(gòu)或材料后，隔斷了水、土、生物三相之間的聯(lián)系，河道的資源功能和生態(tài)功能隨著時間就會消失，河道也就失去了自凈能力，從而加劇了有機污染物增多。

改善水環(huán)境，恢復水體原來的生物多樣性、連續(xù)性，并充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力；通過采取恢復植被、坡耕地改造、河道治理等措施，打造生態(tài)河流。

1 工程概況

鶴山市共和鎮(zhèn)主要河道有2條，分別是萊蘇河和民族河，其中民族河的主要支流有矮山河、西寧河、共和河、紅坑河及新民河。經(jīng)現(xiàn)場勘查和調(diào)查了解，目前該河流沒有整體規(guī)劃，河道兩岸雜草叢生，多數(shù)河道達不到規(guī)定的要求等；還有部分岸墻出現(xiàn)較為嚴重的裂縫，河段內(nèi)到處堆積著大量的垃圾和淤泥，嚴重影響排洪與水體自身的清潔能力。以共和河為例，共和河始于共和鎮(zhèn)共建路附近，止于共和鎮(zhèn)污水處理廠，全長約3 310 m，是圩鎮(zhèn)排水的一條主要河道。其中，共和河位于共和小學附近段水土流失較為嚴重，且該段人口較為集中，居民活動頻繁。

2 工程水文

2.1 流域概況

本項目區(qū)位于民族河上游，民族河是潭江的一條支流，發(fā)源于蓮花山頂，經(jīng)鶴城鎮(zhèn)小官田、共和鎮(zhèn)泮坑、良庚、民族，入新會區(qū)司前鎮(zhèn)，在姚旗附近匯入潭江。鶴山市境內(nèi)流域面積68 km2，主河道長12 km，平均坡降 5.79‰，多年平流量2.17 m3/s，總落差365.2 m。上游屬低山丘陵區(qū)，坡降10.4‰，中下游為低丘、平原區(qū)，坡降為4.1‰。

2.2 水文氣象

根據(jù)沙坪河氣象站1960-2007年共48年資料統(tǒng)計，多年平均氣溫21.8℃，歷年最高氣溫39.6℃(1980年7月10日)，歷年最低氣溫0℃(1961年1月19日)，多年平均無霜期358.6 d，多年平均日照時間1 712.7 h，多年平均相對濕度80%。

鶴山市地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風氣候，氣候溫和，雨量充沛，終年無雪，日照時間長，受臺風暴雨襲擊頻繁。根據(jù)沙坪氣象站1960-2007年共48年(日歷年)降雨資料統(tǒng)計，多年平均年降雨量為1 768 mm，最大年降雨量為2 569 mm(1981年)，最小年降雨量為1 062 mm(1977年)。流域內(nèi)降雨年內(nèi)分配不均勻，汛期(4-9月份)的降雨量約占全年降雨量的80%。

此區(qū)域是臺風活動侵襲多發(fā)地區(qū)之一。據(jù)統(tǒng)計，解放前對區(qū)域造成嚴重影響的臺風有24次，1959-2003年造成嚴重影響的臺風有20次。多年平均最大風速16.2 m/s。

3 工程地質(zhì)

共和鎮(zhèn)屬丘陵區(qū)，地勢東北高西南低，境內(nèi)最高山頭為鎮(zhèn)域東北面的石磨山，高程264.2 m(黃海高程系，下同)，其余山地高程一般在50～100 m之間，地勢較為平緩。地形以山地、丘陵為主，占全鎮(zhèn)面積的60%以上。中心區(qū)地勢較為平坦，自然生態(tài)環(huán)境良好，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大部分為燕山第三期侵入巖，巖石類型主要為中粗黑云母花崗巖。

根據(jù)1∶400萬幅《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306-2001)，工程區(qū)的地震動峰值加速度為0.05 g，相應的地震基本烈度為Ⅵ度。

4 治理措施

本次岸坡整治在滿足設計河床最小寬度的前提下，需滿足以下幾點：

1) 自然性：以維護河道的自然及生態(tài)環(huán)境為主，人工修復為輔，充分利用現(xiàn)狀河道形式、地形及周邊現(xiàn)有設施條件等，盡量維持天然河道走勢進行修復，應避免裁彎取直以及侵占河道等。

2) 經(jīng)濟性：根據(jù)當?shù)靥攸c因地制宜，充分利用當?shù)卦胁牧?，合理選擇護岸型式，盡量保留現(xiàn)有護岸及生態(tài)等，結(jié)合當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展情況，綜合考慮前期建設及后期管護費用等。

3) 針對性：對易發(fā)生崩塌、河岸沖刷及迎流頂沖的堤段，重點考慮采取硬質(zhì)及抗沖刷較強、穩(wěn)定性較好的護坡、護岸材料，避免再次發(fā)生危及堤岸的安全隱患；對水土流失嚴重堤岸，采取工程措施與植物措施結(jié)合型式進行治理；對人口較密集河道，護岸型式的選擇應考慮當?shù)鼐用裼H水及游憩等要求，體現(xiàn)人水和諧。

4) 協(xié)調(diào)性：在滿足功能及結(jié)構(gòu)安全的前提下，護岸型式選擇應與周邊發(fā)展風貌及城鎮(zhèn)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，即提升水景觀功能、促進生態(tài)系統(tǒng)多樣性、提高河道水體自凈能力等要求。

5) 河堤處無重要建筑設施，未發(fā)現(xiàn)文物遺址等，不存在避讓問題。

4.1 整治方案

考慮到共和鎮(zhèn)政府的規(guī)劃，本次設計主要對以下3種方案進行對比分析。

方案一：混凝土岸墻+平臺+生態(tài)護坡

本方案岸墻為C20混凝土重力式結(jié)構(gòu)，迎水面坡比為1∶0.4，背水面為直立面，墻身設置Φ75PVC排水管(管端入土側(cè)用土工布包口)，縱向間距3.0 m，梅花狀排列，斜度≥5%，墻底墊層采用石粉墊層厚0.1 m；墻頂高程為常水位加0.5 m超高，設欄桿，親水平臺寬2.0 m，鋪設長方形彩磚；墻后護坡采用生態(tài)機壓磚和草皮護坡，坡比為1∶2.0，其中設計洪水位加0.5 m超高高程以下至人行平臺采用生態(tài)磚，以上至泥結(jié)石路面采用草皮護坡。該方案斷面型式見圖1。

圖1 共和河岸坡整治方案一斷面圖

方案二：重力式混凝土岸墻

本方案采用C20混凝土岸墻結(jié)構(gòu)。墻后利用開挖土回填，墻頂路面寬3.00 m。填筑要求分層壓實，壓實度要求≥0.9，土料不得含植物根莖等雜質(zhì)，填筑砂礫卵石相對密度要求≥0.6。擋土墻迎水面坡比為1∶0.3，背水面坡比為1∶0.1，墻身設置Φ75PVC排水管(管端入土側(cè)用土工布包口)，縱向間距3.0 m，梅花狀排列，斜度≥5%。墻底墊層采用石粉墊層厚0.1 m?；炷翐鯄γ?0 m設置一伸縮縫，縫寬20 mm，內(nèi)填聚乙烯低發(fā)泡沫板。該方案斷面型式見圖2。

圖2 共和河岸坡整治方案二斷面圖

方案三：生態(tài)砌塊擋土墻+親水平臺+生態(tài)護坡

本方案岸墻為植草生態(tài)砌塊擋土墻，墻高1.95 m，墻底設C25砼基座和碎石墊層；墻頂設砼圓墩，親水平臺寬2.0 m，鋪設長方形彩磚；親水平臺至設計洪水位部分護坡采用生態(tài)袋，其余為草皮護坡，坡比為1∶2.0。該方案斷面型式見圖3。

圖3 共和河岸坡整治方案三斷面圖

4.2 方案比選

本著經(jīng)濟、安全、生態(tài)的原則，對上述3種方案進行對比分析，具體見表1。

表1 岸坡整治方案比較表

綜合考慮共和鎮(zhèn)政府的規(guī)劃，本次共和河整治段采用方案三，即生態(tài)砌塊擋土墻+親水平臺+生態(tài)護坡的設計。

總的設計思路是：在設計標準下滿足排洪要求，同時要充分體現(xiàn)地方特色，突出時代的主題；工程美觀、別致，以人為本，與自然協(xié)調(diào)；因地制宜、充分考慮地域環(huán)境條件，減少對周圍環(huán)境的損害，使建筑環(huán)境與空間造型和諧統(tǒng)一。此斷面型式應采用復式斷面，使材料能夠滿足河流水體與邊坡土體中地下水之間的正常交換，還有利于水生動植物的生長，并達到河道洪水期抗沖的需求。由此可見，該材料不但有利于水草魚類的生長棲居，還非常適應地基變形，其施工簡單，性價比非常高。

5 結(jié) 論

生態(tài)河道既有眾多的適合河道恢復生態(tài)的特性，又有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和透水性。因此，恢復河道生態(tài)，重視河道的生物多樣性，在河道綜合治理中實現(xiàn)生態(tài)河流，使得水土得到交換，逐步恢復河道原有的自然凈化能力是生態(tài)河流建設的基礎。