某河道景觀設計工程岸坡整治方案探析

趙 鵬

（山西澤城西安水電有限公司，山西 太原 030002）

1 河道概況

某河道干流上游河床較陡，下游平緩，河道彎曲，且受潮水影響。多年來，河道未經清淤治理，河道邊灘淤積，局部河段河槽內已形成沙洲或淺灘，影響行洪。河道生態(tài)、協(xié)調性差，過去幾十年當?shù)刂蛔⒅貍鹘y(tǒng)水利、工程水利建設，現(xiàn)代治水理念淡薄，基本上側重于依靠工程措施，偏重于防洪排澇，未能體系性地實施防洪、環(huán)保、生態(tài)、文化、旅游等多種功能的有機結合。隨著經濟快速發(fā)展，水資源、生態(tài)環(huán)境、洪澇災害等問題也日益突出。水利工程設施建設統(tǒng)籌性差、非工程措施建設滯后，人水和諧的矛盾沒有得到根本解決，且日益凸顯。迫切需要對河道進行清淤疏浚整治，建設人水和諧的生態(tài)河岸?，F(xiàn)狀河道典型斷面見圖1。

圖1 清淤疏浚典型斷面

2 清淤疏浚斷面設計

2.1 清淤斷面整治

本次設計對治理河段進行全面疏浚清淤，治理總長度6.5km，對于很急的轉彎，河槽向凸岸一側灘地擴挖，擴大河道轉彎半徑；河道上、下游要平順連接，不同斷面之間要平緩過渡并現(xiàn)狀河槽平順連接。

經過現(xiàn)場勘查，結合實測河道地形和橫斷面，以及設計水面線推算，確定疏浚深度為0.26～0.49m，疏浚底寬16～32m，河槽疏浚斷面為復合式斷面。淤積斷面見圖2。

圖2 清淤疏浚淤積斷面

一般情況下，疏浚后的河道，應有足夠的行洪斷面。根據(jù)現(xiàn)狀河道實測斷面，推求現(xiàn)狀水面線，以滿足防洪要求為原則，結合現(xiàn)狀測量地形，分析河道阻水的地方，初步擬定設計斷面，然后推求設計水面線。擬定的斷面既要滿足過流需要，又要滿足堤防穩(wěn)定、節(jié)省投資的要求。

2.2 工程布置原則

（1）不改變原河道走勢，維持河道天然形態(tài)，保留現(xiàn)有橋梁和水陂，充分體現(xiàn)自然、生態(tài)的河道治理理念，宜彎則彎，宜灘則灘，不進行裁彎取直。

（2）堤（岸）線走向布置，原則上盡量利用已有堤防（護岸），堤（岸）線應平順連接，不得采用折線或急彎。

（3）現(xiàn)有單薄堤防段培厚加固，不降低其防洪標準。

根據(jù)確定的工程范圍，總治理河長6.5km，其中全線清淤長6.5km，護岸長度3.429km，堤防加固1.253km。河道淤積，局部河道主河槽在縱坡上形成凸起。

3 岸坡整治設計

3.1 岸坡設計

護岸一般分為坡式護岸、墻式護岸以及斜坡+擋墻護岸，在能滿足邊坡開挖的情況下，優(yōu)先選用坡式護岸；斜坡式護岸一般包括植物措施護岸和工程措施護岸，墻式護岸均為工程措施護岸。植物措施護岸包括草皮護坡和植生毯護坡。草皮護坡抗沖流速較低，草皮護坡生態(tài)環(huán)保、費用低，在能滿足工程防護要求的情況下優(yōu)先選用。植生毯護坡生態(tài)性能好，植生毯采用椰絲纖維為基材，純天然植物原料，環(huán)保性好，植生毯鋪設邊坡后，能有效地防風、保溫、保濕和防沖刷，起到對土壤和植物的物理保護作用，但缺點是造價較高。

斜坡工程措施護岸可采用無砂混凝土、水泥砂漿嵌鵝卵石、植草磚和雷諾護墊護坡。無砂混凝土、水泥砂漿嵌鵝卵石護坡抗沖刷能力強，但是造價較高，生態(tài)效果一般；雷諾護墊護坡生態(tài)效果好、抗沖刷能力較強，適應變形能力強，缺點是造價較高。植草磚護坡抗沖能力較強，利于生物生長，具有凈化及生態(tài)護岸的優(yōu)勢，充分保證河岸與河流水體之間的水份交換和調節(jié)功能，具有滯洪、調節(jié)水位、生態(tài)修復、蓄洪等優(yōu)點，缺點造價較高，在水流的反復作用下容易引起失穩(wěn)、結構破壞等。斜坡式護岸大樣見圖3。

圖3 斜坡式岸坡整治典型斷面

格賓石籠擋墻，是將抗腐蝕、耐磨損、高強度的低碳高鍍鋅鋼絲，用六角網(wǎng)捻網(wǎng)機，編織成平面網(wǎng)格狀，在施工現(xiàn)場組裝成不同尺寸規(guī)格的網(wǎng)箱或網(wǎng)墊，但鋼絲纏繞處和鋼絲籠連接處的強度很難保證，石籠的破裂通常不是由于金屬線的老化銹蝕造成的，而主要是由于石籠中的石頭在水流的作用下不斷摩擦金屬網(wǎng)，從而導致石籠格網(wǎng)的破裂。石籠中填充石料形成柔性的、自透水的、整體性的防護結構，填充料需滿足抗風化、不溶解、具有一定強度、粒徑大于網(wǎng)孔的要求，但在當?shù)睾茈y找到要求的填料，有一種破壞形式，石籠雖然完好無損，可里面的石頭卻沒了，這主要是由于水流流速過高，充填的塊石質地不夠堅硬或體積較小，隨著水流的不斷沖蝕，塊石之間不斷摩擦，體積不斷減少，最終從石籠網(wǎng)孔中流出，所以填充的塊石必須達到一定的標準。另外，格賓石籠結構中存在較多孔隙，水在孔隙中不斷滲流、沖刷，對結構體本身及其周圍土壤的穩(wěn)定性會產生較大的影響。

生態(tài)混凝土砌塊，其抗沖刷、透水性較強，但穩(wěn)定性相對較差，生物恢復較慢，目前市面上使用較多，產品質量相對較差。

生態(tài)魚巢式砌塊擋墻，其抗沖刷、透水性強；施工速度快；空隙大利于生物棲息；穩(wěn)定性較好養(yǎng)護簡單；綠化效果較好；外形輪廓柔和，但砌塊內填拋石需配合一定機械吊運。

對比之下，本工程岸坡整治位于支K0+000—支K0+461、K0+000—K2+706、K5+027—K5+289、K5+358—K5+511，該河段岸坡結合河道生態(tài)環(huán)境，分別建設草皮護坡式岸坡、拋石護腳+干砌石護岸、拋石壓石護腳+預制波浪樁護岸，本工程共計護岸長度3.429km。樁號支K0+000—支K0+461、K0+000—K2+706段河岸高程較低，做護岸處理同時為消除原低矮堤防安全隱患，對原有堤防進行加高加厚，該段長度為3.047km。波浪樁護岸大樣圖見圖4。

圖4 岸坡整治典型斷面

3.2 護岸沖刷深度計算

3.2.1 基本資料

根據(jù)工程實際情況選取2個斷面進行護岸沖刷深度計算。各斷面基本資料數(shù)據(jù)見表1。

誤同期仿真分析結果見圖5，當機端電壓低于電網(wǎng)電壓時，合閘電流由最初流向發(fā)電機過渡到穩(wěn)態(tài)，幅值緩慢減小趨于穩(wěn)定；發(fā)電機頻率高于電網(wǎng)時，沖擊電流呈周期性波動，該種現(xiàn)象是因為發(fā)電機合閘后一定的時間內處在異步運行中；當發(fā)電機與電網(wǎng)存在相位差時，合閘初期沖擊電流起伏較大，并且幅值呈周期性波動．同時，電壓在出現(xiàn)頻率與相位誤同期合閘時發(fā)生波動最劇烈，沖擊電流相對其他工況條件下更大．綜上可知，當發(fā)生頻率與相位誤同期合閘時的事故更為嚴重[10-11]．

表1 護岸沖刷深度計算各斷面基本資料表

3.2.2 計算方法

根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-2013）河岸平順護岸的局部沖刷深度計算公式如下。

式中：hs——局部沖刷深度，m；

H0——沖刷處的水深，m；

Ucp——近岸垂線平均流速，m/s；

Uc——泥沙起動流速(m/s)；

U——行近流速（m/s）；

η——水流流速不均勻系數(shù)；

n——與防護岸坡在平面上的形狀有關，取n=1/6。

卵石的起動流速Uc，計算公式：

式中：d50——床沙的中值粒徑，m；

H0——行近水流水深，m；

γs、γ——泥沙與水的重量體積比，kN/m3。

3.2.3 計算過程及計算結果

d50為0.01m，γs取值為26.5kN/m3。所選斷面根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-2013）護岸沖刷深度計算見表2。

表2 新橋水護岸沖刷深度成果表

由表2可知，本工程拋石基礎埋深均在設計洪水沖刷線以下，滿足設計要求。

4 結語

河道清淤疏浚后，建議根據(jù)沿線河岸地形地貌特征，結合水環(huán)境及景觀設計要求，從人水和諧的理念出發(fā)，對該河段進行建筑環(huán)境與景觀的設計。立足本整治河段及周邊人文自然景觀的特點，結合當?shù)匦罗r村和美麗鄉(xiāng)村建設進行綜合設計，以滿足人民群眾對河流的安全性、生態(tài)性、美觀性、親水及休閑性的綜合需求。實現(xiàn)河流、生態(tài)與人文融為一體的綜合治理理念。部分河段應結合河岸現(xiàn)狀特點建設生態(tài)園林、公園及休閑步道，充分利用河道水資源營造的景觀。