咸祥河水環(huán)境提升治理措施研究

張旭君

（寧波市鄞州區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，浙江 寧波315192）

0 引言

河道水環(huán)境是陸地表面天然水流的通道是溪、川、江河、湖泊的總稱包括自然河道、湖泊、洼地、水庫(kù)、人工河道行洪區(qū)、蓄洪區(qū)和滯洪區(qū)等［1］。隨著社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)居住條件的要求也逐漸多元，塑造優(yōu)美的水環(huán)境與河道岸坡景觀等生態(tài)附屬功能也已然成為不可或缺的部分。咸祥河治理以提高防洪排澇安全為目的，尊重自然立足水系生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與修復(fù)，堅(jiān)持人與自然協(xié)調(diào)的主線，在工程治理的總體思路上體現(xiàn)水系生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)和水資源的合理配置，致力于提高當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量，充分反映河流自然面貌，打造模擬自然河岸線的生態(tài)駁岸。

1 水系概況

咸祥河位于寧波市鄞州區(qū)，全長(zhǎng)19.55 km，現(xiàn)狀河道寬16 m～30 m，河底高程-0.43 m～0.08 m。河道始自塘溪鎮(zhèn)金雞堰東，流經(jīng)咸祥鎮(zhèn)自來水廠處分為南北兩支。南支經(jīng)咸祥鎮(zhèn)區(qū)、橫山出橫山碶入象山港長(zhǎng)6.27 km；北支東流經(jīng)穿咸線、沿海中線、海南村西、大礁面、龍尾寺出龍尾碶入象山港長(zhǎng)13.28 km。

2 綜合治理措施

2.1 河道護(hù)岸

護(hù)岸以自然岸線為基礎(chǔ)，河線格局體現(xiàn)原生自然性，通過對(duì)現(xiàn)狀河流的走勢(shì)和構(gòu)成要素的讀解，合理維護(hù)和利用現(xiàn)有河（岸）線。針對(duì)咸祥河實(shí)際情況，采用單邊生態(tài)護(hù)岸整治方案，考慮咸祥河為穿鎮(zhèn)主要排水干道，水流較急，為減少岸坡水土流失對(duì)岸采用松木樁進(jìn)行固岸處理。

2.1.1 護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式

按照防洪排澇的標(biāo)準(zhǔn)，兼顧現(xiàn)代水利工程的生態(tài)和景觀要求，選擇4種護(hù)岸型式進(jìn)行比較分析各護(hù)岸方案，特點(diǎn)如下：

（1）方案一：松木樁護(hù)岸

松木樁護(hù)岸主要對(duì)現(xiàn)狀土坡護(hù)岸進(jìn)行加固防止水土流失，以一定坡度延伸至現(xiàn)狀地坪，并在坡上進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓r(nóng)田種植修復(fù)。其特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、維護(hù)簡(jiǎn)單適合原生態(tài)河道。缺點(diǎn)是景觀性較一般。

（2）方案二：仿木樁護(hù)岸

仿木樁護(hù)岸采用成品仿木樁，利用人工及輔助機(jī)械進(jìn)行施工。其特點(diǎn)是景觀性較好，易與岸后農(nóng)田種植，修復(fù)配合且護(hù)岸占地較小利于狹小場(chǎng)地施工。缺點(diǎn)是造價(jià)較高，市場(chǎng)上產(chǎn)品種類較多，質(zhì)量參差不齊。

（3）方案三：干砌毛石+景觀石疊砌

干砌毛石+景觀石疊砌墻身墻身有干砌毛石透水性、生態(tài)性強(qiáng)工程力學(xué)性質(zhì)較好，景觀性強(qiáng)，能承載岸后較大荷載的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是造價(jià)較高需占較大的緩坡面積。

（4）方案四：預(yù)制塊擋墻+景觀石疊砌

預(yù)制塊擋墻+景觀石疊砌特點(diǎn)是生態(tài)工程力學(xué)性質(zhì)較好，同時(shí)占地少、造價(jià)一般。缺點(diǎn)是市場(chǎng)上產(chǎn)品種類較多，預(yù)制塊對(duì)廠里預(yù)制強(qiáng)度及尺寸要求較高。

根據(jù)以上4種護(hù)岸特點(diǎn)，結(jié)合本工程位于鎮(zhèn)區(qū)的施工區(qū)域特性及岸后農(nóng)田種植修復(fù)的建設(shè)要求，主要推薦松木樁護(hù)岸、預(yù)制塊護(hù)岸生態(tài)型為主的護(hù)岸型式，在局部懸挑平臺(tái)部分采用漿砌石護(hù)岸進(jìn)行加固。

2.1.2 整體布局

咸祥河整治共新建河道護(hù)岸5478 m，共分為四種護(hù)岸型式，分別是漿砌毛石重力式擋墻結(jié)構(gòu)、6 m松木樁加固、3 m松木樁護(hù)岸型式、自嵌式C30混凝土預(yù)制塊。

（1）護(hù)岸型式一：長(zhǎng)877 m采用采用重力式擋墻結(jié)構(gòu)，墻身采用漿砌毛石砌筑基礎(chǔ)，采用300 mm厚C25鋼筋砼澆筑，下部為50 mm厚C15砼墊層及300厚塘渣墊層，基礎(chǔ)采用6 m長(zhǎng)松木樁進(jìn)行加固。上部配套C30鋼筋砼梁板結(jié)構(gòu)懸挑步道，步道和現(xiàn)狀車行道以防洪墻分界，防洪墻采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，寬300 mm，高600 mm，墻頂高程3.100 m（滿足20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)），懸挑步道靠河側(cè)設(shè)防護(hù)欄桿。

（2）護(hù)岸型式二：長(zhǎng)553 m，采用6 m長(zhǎng)松木樁對(duì)原有擋墻進(jìn)行加固，縱向間距500 mm。

（3）護(hù)岸型式三：長(zhǎng)3052 m，采用3 m長(zhǎng)松木樁密排支護(hù)，每米5根樁，頂高程1.300 m～1.400 m，樁內(nèi)側(cè)500 mm高度用竹片封閉綁扎遮擋樁，頂設(shè)圓卵石點(diǎn)綴。

（4）護(hù)岸型式四：長(zhǎng)996 m，采用自嵌式C30砼預(yù)制塊，墻后設(shè)反濾層并采用5 t/m單向拉伸塑料土工格柵，頂部設(shè)景觀石頂高程2.000 m，基礎(chǔ)采用300 mm厚C25鋼筋砼澆筑，下部為50 mm厚C15砼墊層及300厚塘渣墊層，基礎(chǔ)采用6 m長(zhǎng)松木樁進(jìn)行加固，墻后塘渣回填。

2.1.3 岸坡穩(wěn)定分析

（1）計(jì)算理論及軟件

采用Autobank邊坡穩(wěn)定分析軟件使用瑞典圓弧滑動(dòng)條分法計(jì)算計(jì)算公式如下：

式中：K為土坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；Ci、φ為土條底部滑弧面上土的強(qiáng)度指標(biāo)；Li為土條底部弧長(zhǎng)；Wi為土條重；αi為土條底部圓弧中點(diǎn)和圓心點(diǎn)O的連線與通過O點(diǎn)的鉛直線間的夾角。

（2）物理力學(xué)參數(shù)

根據(jù)地勘資料，控制堤防穩(wěn)定計(jì)算的土層為1層粘土層及2層液泥層。土層數(shù)據(jù)采用地質(zhì)勘察試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其他筑堤材料參數(shù)參照本地區(qū)類似工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體見表1。

表1 堤防整體抗滑穩(wěn)定分析材料特性指標(biāo)表

（3）計(jì)算斷面及工況

本次計(jì)算取2種典型斷面型式進(jìn)行計(jì)算，分別位于咸祥河型式一、咸祥河型式四和中排河型式三。計(jì)算工況取以下2種工況：

工況1：正常運(yùn)行期設(shè)計(jì)洪水位降至常水位（1.27 m）時(shí)迎水側(cè)岸坡。

工況2：非常運(yùn)行期施工期迎水側(cè)岸坡。

（4）計(jì)算結(jié)果

表2 岸坡穩(wěn)定計(jì)算成果表

由表2數(shù)據(jù)可知河道護(hù)岸整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

2.2 機(jī)耕路

咸祥河建設(shè)機(jī)耕路修復(fù)4192 m，其中瀝青路面改造934 m，砼地坪修復(fù)650 m2，懸挑步道877 m及機(jī)耕路進(jìn)行修復(fù)2381 m。

2.2.1 瀝青路面

瀝青路面改造，長(zhǎng)934 m，位于AK0+000～南山橋右岸車行道，長(zhǎng)934 m，均寬6.5 m，結(jié)構(gòu)由上至下分別為：40 mm厚細(xì)粒式（AC-13C）瀝青砼，粘層瀝青（0.5 L/m2），80 mm～120 mm厚中粒式（AC-20C）瀝青砼，6 mm厚下封層。

2.2.2 混凝土路面

砼地坪修復(fù)位于樁號(hào)AK0+000～AK0+100左岸，650 m2，結(jié)構(gòu)由上至下分別為：200 mm厚C25砼，50 mm厚C15墊層。

護(hù)岸型式一上部配套C30鋼筋砼梁板結(jié)構(gòu)懸挑步道，步道頂部為50 mm厚塑木板，并在靠河側(cè)設(shè)防護(hù)欄桿，長(zhǎng)877 m。咸祥河沿岸機(jī)耕路進(jìn)行修復(fù)，長(zhǎng)2381 m，具體詳見咸祥河平面布置圖，結(jié)構(gòu)由上結(jié)構(gòu)由上至下分別為：150 mm厚C25砼路面、50 mm厚C15砼墊層及塘渣路基，兩側(cè)設(shè)置干砌毛石路側(cè)擋墻。

2.3 農(nóng)田種植修復(fù)

農(nóng)田種植修復(fù)主要位于沿岸2 m～3 m范圍岸坡農(nóng)田種植修復(fù)合計(jì)面積21300 m2。

2.4 水質(zhì)提升

咸祥河水質(zhì)改善措施以綜合調(diào)配水為主，人工曝氣及人工生態(tài)浮床為輔。為進(jìn)一步改善鎮(zhèn)區(qū)片咸祥河，增設(shè)人工曝氣60套，生態(tài)浮床300 m2。

2.4.1 人工曝氣

曝氣臭氧措施是一種改善內(nèi)河河道局部水質(zhì)的補(bǔ)充性非常規(guī)措施。在河道上增設(shè)曝氣裝置或設(shè)備，對(duì)水體進(jìn)行人工充氧，使水體缺氧狀態(tài)得到緩減，對(duì)局部水質(zhì)的提高具有良好的效果。目前，曝氣臭氧技術(shù)在地表水污染控制中的應(yīng)用越來越多，設(shè)計(jì)曝氣設(shè)備不僅可以改善水質(zhì)，還可以成為一種人造景觀。

2.4.2 人工生態(tài)浮床

人工生態(tài)浮床技術(shù)是在以富營(yíng)養(yǎng)化為主體的污染水域種植糧油、蔬菜、花卉等各種適宜的陸生植物，在收獲農(nóng)產(chǎn)品、美化水域景觀的同時(shí)，通過植物根系的吸附和吸收作用，富集水中導(dǎo)致水域富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素—氮、磷等元素，降解、富集其它有害無毒污染物，并以收獲植物體的形式將其搬離水體，從而實(shí)現(xiàn)變廢為寶、凈化水域、保護(hù)水生態(tài)環(huán)境的目的。

結(jié)合咸祥鎮(zhèn)區(qū)在開闊水面設(shè)置人工生態(tài)浮床，栽培可凈化水體的植物，既美化了景觀，也有利于吸收水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降低水體污染物，起到凈化水質(zhì)作用，人工生態(tài)浮床一般適用于河面較寬河段。

3 結(jié)語

咸祥河水環(huán)境提升工程建成后，能有效完善咸祥平原的防洪排澇體系，從“岸上、岸邊、水中”多角度進(jìn)行分類治理，從整體上提升河道水環(huán)境質(zhì)量，這對(duì)進(jìn)一步支撐和保障咸祥片區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全的可持續(xù)發(fā)展有著重大的意義。在提高防洪排澇的基礎(chǔ)上，對(duì)河道兩側(cè)農(nóng)田種植修復(fù)，并在河道新增人工曝氣及生態(tài)浮床，對(duì)河道水體進(jìn)行人工充氧，使水體缺氧狀態(tài)得到緩減，從而提高河道的水體質(zhì)量整體提升咸祥鎮(zhèn)水環(huán)境質(zhì)量。