城市河道水體生態(tài)疏浚綜合治理的實(shí)踐研究

莫啟導(dǎo)

(東莞市茅輋水庫管理所，廣東 東莞 523000)

隨著城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，往往會(huì)給城市生態(tài)環(huán)境帶來巨大的壓力，城市生態(tài)水體往往受發(fā)展帶來的環(huán)境壓力最明顯，因此提升城市生態(tài)水體是關(guān)乎城市建設(shè)的門面，必須加強(qiáng)對(duì)城市河道的治理。當(dāng)前城市河道的治理中，綜合生態(tài)修復(fù)的理念逐漸受到廣泛應(yīng)用[1]。本文基于東莞某河道的污染現(xiàn)狀，探討城市河道治理的綜合治理技術(shù)和管理方法。以期實(shí)現(xiàn)對(duì)該河流的水體問題、淤積問題和護(hù)坡安全問題的治理形成一套綜合治理管理體系。

1 河道現(xiàn)狀問題及治理思路

1.1 河道現(xiàn)狀

該河流經(jīng)發(fā)源地流經(jīng)過325國道流入水庫，干河總長10.53km，本次工程治理范圍為治理河道總長5.534km(南溪河主流1.344km，支流4.19km)。

根據(jù)該河流的河流走勢(shì)和水系關(guān)系，把該河流分為4段進(jìn)行描述。

(1)該段河道沿線為低丘平原，岸坡較低，河道蜿蜒曲折，河底寬約6～16m，大多河寬為12m，河床高程為21.16～18.19m，地面高程為22.82～19.71m。河道沿線為耕地，河道流經(jīng)村落處，許多生活垃圾往河道傾倒，導(dǎo)致該段河道淺窄，淤積嚴(yán)重，局部河段淤積厚度達(dá)1.5米，致使該段周邊耕地經(jīng)常受淹；

(2)河流支流1#該段河道長200m，位于機(jī)耕路兩側(cè)，與支流2#匯流，水流入支流3#，河道沿線為低丘平原，岸坡不高，平均高度1m，兩岸岸坡大多為土坡，河底寬約3.3～1m，大多河寬為2.5m，河床高程為21.0～20.46m，地面高程為21.45～22.3m，河床平緩；

(3)河流支流2#該段河道長1.23km，位于機(jī)耕路兩側(cè)，與支流4#匯流，水流入支流3#，河道沿線為低丘平原，岸坡不高，平均高度1.5m，兩岸岸坡大多為土坡，河底寬約3.2～4.5m，大多河寬為3m，河床高程為21.83～20.53m，地面高程為23.28～22.14m，河床平緩，河道有修建小型排水涵，河床被抬高，排水不暢。水系不連通，且河道兩邊為耕地，農(nóng)業(yè)化肥等面源污染嚴(yán)重，水體有發(fā)臭情況；

(4)河流支流3#該段河道長0.707km，位于機(jī)耕路兩側(cè)，與支流1#匯流，水流入支流1#，河道沿線為低丘平原，岸坡不高，平均高度1.5m，兩岸岸坡大多為土坡，河底寬約2.3～4.9m，大多河寬為3m，河床高程為20.7～20.88m，地面高程為22.05～21.88m，河床平緩，排水不暢。水系不連通，且河道兩邊為耕地，農(nóng)業(yè)化肥等面源污染嚴(yán)重，水體有發(fā)臭情況。

1.2 工程水文地質(zhì)評(píng)價(jià)

(1)水文條件

工程所處湛江市麻章區(qū)屬亞熱帶性季風(fēng)氣候，日照充足，熱量豐富，高溫多雨，場(chǎng)地地下水類型主要為孔隙潛水與微承壓水。另外，工程區(qū)雨量充沛，地表水搬運(yùn)作用顯著，水土流失嚴(yán)重，區(qū)內(nèi)暴雨強(qiáng)度大，常造成河流暴漲，沖毀堤圍，威脅村莊農(nóng)田。

(2)巖土工程評(píng)價(jià)

場(chǎng)地位于強(qiáng)臺(tái)風(fēng)常襲區(qū)，本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為7度，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)防。河道兩岸均出露玄武巖全風(fēng)化殘坡積粉質(zhì)粘土，風(fēng)化不均勻，呈可塑-硬塑狀態(tài)，含少量風(fēng)化巖碎石，局部夾孤石，工程性質(zhì)一般，具微透水性。建議河道及建筑物以第③層粉質(zhì)粘土及玄武巖層，作為基礎(chǔ)持力層。

(3)環(huán)境水的腐蝕性評(píng)價(jià)

場(chǎng)區(qū)河水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，長期浸水環(huán)境下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性，在干濕交替環(huán)境下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性[2]。

1.3 河道治理思路

本次治理設(shè)計(jì)圍繞城市黑臭水體整治為中心開展工作，通過清淤疏浚，岸坡防護(hù)等措施保障河道護(hù)岸穩(wěn)固、河流通暢。主要任務(wù)是整治南溪河重點(diǎn)河段的黑臭水體問題，改善河道水環(huán)境，兼顧河道生態(tài)及防洪安全的綜合治理[3]。

治理的主要任務(wù)包括：

(1)本次對(duì)治理范圍內(nèi)5.534km長的河道進(jìn)行清淤，對(duì)擠占河道的河段進(jìn)行開挖拓寬，對(duì)被侵占的河道上違章建筑和阻礙行洪的障礙物要予以清除。

(2)結(jié)合沿岸村莊的美麗鄉(xiāng)村規(guī)劃和新農(nóng)村建設(shè)等要求采取相應(yīng)的措施，本次對(duì)某村段進(jìn)行護(hù)岸加固，樁號(hào)K0+000～K1+344(調(diào)孰村段)兩岸新建預(yù)制魚巢式護(hù)岸2650米，護(hù)岸高2.0米，護(hù)岸以上坡面采取草皮護(hù)坡，左岸鋪設(shè)綠道283米。河流治理工程堅(jiān)持“河暢水清、功能健全、岸綠景美、人水和諧”治理目標(biāo)。樹立生態(tài)治理理念，踐行綠水青山就是金山銀山的理念，深入貫徹落實(shí)河道治理與當(dāng)?shù)孛利愢l(xiāng)村建設(shè)有機(jī)結(jié)合，在留足洪水出路、不縮窄河道的基礎(chǔ)上，順應(yīng)河流河態(tài)，避免截彎取直，盡量就地取材，適當(dāng)?shù)牟捎蒙鷳B(tài)措施，保障河岸穩(wěn)固，恢復(fù)河道行洪排澇能力。

2 河道疏浚修復(fù)整治

2.1 現(xiàn)狀河道淤積現(xiàn)狀

本次根據(jù)河道實(shí)際情況及存在問題分四段進(jìn)行清淤疏浚。第一段為河流主流調(diào)某村段(樁號(hào)K0+000～K1+344段)，主要是對(duì)不滿足最小河寬的斷面進(jìn)行擴(kuò)挖和淤泥疏浚，清淤長度共1.344km。第二段河流支流1#(樁號(hào)K0+000～K0+200段)，清淤長度累計(jì)0.347km；第三段為河流支流2#段(樁號(hào)K0+000～K1+229)，清淤長度2.501km；第四段為河流支流4#段(樁號(hào)K0+000～K0+707)，該段左右兩支流比降平緩，存在阻水現(xiàn)象，該段采用挖掘機(jī)對(duì)淤積河段進(jìn)行清淤，清淤長度1.342km。

2.2 河道疏浚原則

河道整治清淤疏浚是針對(duì)河道設(shè)障或淤積所采取的恢復(fù)原有河道過水能力的措施，由于河道內(nèi)淤積嚴(yán)重，河床被抬高，為增大河道的過洪能力，通過疏浚擴(kuò)大河道的排水能力[4]。

疏挖整治總原則：通過對(duì)河道疏挖整治，減少阻洪面積，增加行洪斷面，降低水位，力求工程量省、經(jīng)濟(jì)可靠、施工可行[5]。

2.3 河道疏浚范圍

本次對(duì)治理范圍內(nèi)5.534km長的河道進(jìn)行清淤，河流主流1.344km，支流4.19km，對(duì)擠占河道的河段進(jìn)行開挖拓寬，對(duì)被侵占的河道上違章建筑和阻礙行洪的障礙物要予以清除。

本次清淤分段進(jìn)行，第一段是河流主流某村段(樁號(hào)K0+000～K1+344段)，主要是對(duì)不滿足最小河寬的斷面進(jìn)行擴(kuò)挖和淤泥疏浚，河道沿線為耕地，河道流經(jīng)村落處，許多生活垃圾往河道傾倒，導(dǎo)致該段河道淺窄，淤積嚴(yán)重，局部河段淤積厚度達(dá)1.5米，致使該段周邊耕地經(jīng)常受淹該段采用長臂挖掘機(jī)對(duì)淤積河段進(jìn)行清淤，清淤長度共1.344km。

第二段為河流支流1#段(樁號(hào)K0+000～K0+200)，該段支流斷面相對(duì)較窄，比降平緩，該段采用挖掘機(jī)對(duì)淤積河段進(jìn)行清淤，清淤長度累計(jì)0.347km。

第三段為河流支流2#段(樁號(hào)K0+000～K1+229)，該段左右兩支流比降平緩，存在阻水現(xiàn)象，該段采用挖掘機(jī)對(duì)淤積河段進(jìn)行清淤，清淤長度2.501km。

第四段為河流支流3#段(樁號(hào)K0+000～K0+707)，該段左右兩支流比降平緩，存在阻水現(xiàn)象，該段采用挖掘機(jī)對(duì)淤積河段進(jìn)行清淤，清淤長度1.342km。

清淤設(shè)計(jì)

2.4 清淤疏浚設(shè)計(jì)

本次清淤設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)狀河道實(shí)測(cè)斷面，推求現(xiàn)狀水面線，分析河道阻水的地方，初步擬定設(shè)計(jì)斷面，然后根據(jù)設(shè)計(jì)斷面推求設(shè)計(jì)水面線[6]。擬定的設(shè)計(jì)斷面在滿足堤防穩(wěn)定、節(jié)省投資的前提下，將能保證設(shè)計(jì)洪水安全通過的河底寬度，確定為最小的河道疏浚寬度b min。各段疏浚的河底寬度原則上不應(yīng)小于b min，并且根據(jù)每段河灘寬度和過水?dāng)嗝媲闆r加以適當(dāng)調(diào)整[6]。

一般河段，按照設(shè)計(jì)河底高程、設(shè)計(jì)縱比降、設(shè)計(jì)開挖邊坡和最小河道底寬進(jìn)行清淤疏浚。灘唇、河漫灘處原有植被，保留原狀，不予以挖除，以穩(wěn)定河道正常的生態(tài)，又減少水土流失[7]。對(duì)已經(jīng)建有護(hù)岸的河段，疏浚時(shí)應(yīng)留有一定的保護(hù)距離，不少于5m。疏浚時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)邊坡、設(shè)計(jì)底高程進(jìn)行清淤清障。

3 河道護(hù)岸護(hù)坡治理

護(hù)岸采用擋土墻護(hù)岸措施必須根據(jù)地形地貌、河岸高低、基礎(chǔ)好壞情況來決定。本次治理擬對(duì)河道護(hù)岸進(jìn)行加固，綜合考慮地形地質(zhì)情況、造價(jià)、耐久性及環(huán)境生態(tài)要求，結(jié)合各段的實(shí)際情況采取不同的護(hù)岸型式和方案。結(jié)合沿岸城市的美麗城市規(guī)劃和新城鎮(zhèn)建設(shè)等要求，本次設(shè)計(jì)采用魚巢式擋墻護(hù)岸。護(hù)坡均是常用的堤岸護(hù)坡方案，實(shí)施均較簡易、環(huán)境可接受性均較好，草皮護(hù)坡既有良好的護(hù)坡效果，又與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，造價(jià)又較低，故本工程設(shè)計(jì)水位以上采用草皮護(hù)坡[7]。

針對(duì)各段河岸現(xiàn)狀、存在的問題并結(jié)合沿岸的美麗城市規(guī)劃和新城鎮(zhèn)建設(shè)等要求采取相應(yīng)的措施，本次對(duì)調(diào)孰村段進(jìn)行護(hù)岸加固，樁號(hào)K0+000～K1+344(調(diào)孰村段)兩岸新建預(yù)制魚巢式護(hù)岸2650米，護(hù)岸高2.0米，護(hù)岸以上坡面采取草皮護(hù)坡，左岸鋪設(shè)綠道283米。

3.1 斷面設(shè)計(jì)

結(jié)合沿岸的美麗城鎮(zhèn)規(guī)劃和新城鎮(zhèn)建設(shè)等要求，南溪河主河道調(diào)孰村段(樁號(hào)樁號(hào)K0+000～K1+344)采取魚巢式進(jìn)行護(hù)岸加固。該段人流量，對(duì)景觀要求高，左右岸均采用預(yù)制魚巢式護(hù)岸，護(hù)岸高2米，預(yù)制生態(tài)框長2.0米，高0.5米，底寬0.5米?？騼?nèi)充填物：常水位以下回填級(jí)配片石，常水位以上回填砂質(zhì)粘土。預(yù)制魚巢式護(hù)岸基礎(chǔ)采用C25砼基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬1.3米，高0.4米。階梯護(hù)岸以上坡面采取草皮護(hù)坡。

3.2 穩(wěn)定性計(jì)算

預(yù)制魚巢式護(hù)岸穩(wěn)定計(jì)算

(1)設(shè)計(jì)條件：

①主動(dòng)土壓力計(jì)算方法：采用Coulomb理論；被動(dòng)土壓力計(jì)算方法：Mazindrani(Rankine)理論；地震荷載分析：GB 50330—2013中國建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范。

②防洪等級(jí)為5級(jí)，水工擋土墻設(shè)計(jì)等級(jí)為5級(jí)。

③擋墻形式為階梯型，基礎(chǔ)為混凝土，迎背水坡度為1∶0.3，預(yù)制框內(nèi)填充物為塊石和砂土，預(yù)制框背鋪設(shè)土工布后回填粘土。制品規(guī)格長2米，寬0.5米，高0.5米。預(yù)制框綜合重度取21kN/m3。摩擦系數(shù)根據(jù)地勘報(bào)告取0.43。生態(tài)框之間及生態(tài)框與底板混凝土之間摩擦系數(shù)取0.55。

④計(jì)算工況，按3種即持久設(shè)計(jì)狀況、短暫設(shè)計(jì)狀況和地震設(shè)計(jì)狀況。

(2)計(jì)算斷面：

根據(jù)本次初步設(shè)計(jì)預(yù)制魚巢式護(hù)岸，以河道水面線、設(shè)計(jì)河底高程及地質(zhì)剖面為基礎(chǔ)，選取了樁號(hào)K0+900左岸作為代表斷面作為計(jì)算斷面，邊坡墻=16.70°計(jì)算結(jié)果見表1。

4 綜合治理效益分析

4.1 效益分析

本工程的防洪效益主要為減少的國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)財(cái)產(chǎn)損失，遵循“有無對(duì)比”的原則，進(jìn)行估算。河岸建設(shè)實(shí)施后，取得的直接經(jīng)濟(jì)效益、間接經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。包括防洪效益、生態(tài)效益及社會(huì)效益。防洪效益只要采用多年平均防洪效益表示，應(yīng)按有無該項(xiàng)目對(duì)比可獲得的直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算。分析歷年麻章區(qū)洪澇災(zāi)害損失情況，結(jié)合南溪河的保護(hù)對(duì)象及沿岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，經(jīng)計(jì)算工程防洪效益為80萬元。項(xiàng)目間接效益主要是社會(huì)效益，本工程實(shí)施后過河道清淤疏浚后，沿岸大部分耕地及零星村莊能滿足10～20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，保障重點(diǎn)河段防洪排澇安全，穩(wěn)定河勢(shì)，使沿河兩岸村莊及農(nóng)田免遭洪水浸淹，減少河道洪水威脅，減輕和改善防洪緊張情況。

表1 工況計(jì)算結(jié)果

4.2 國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及敏感性分析

社會(huì)折現(xiàn)率采用8%，項(xiàng)目運(yùn)行期30年，計(jì)算期31年，經(jīng)計(jì)算，本工程經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率10.9%，大于8%；經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值156.34萬元，大于0；效益費(fèi)用比1.23大于1。經(jīng)濟(jì)各主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均滿足國家基本要求，經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)可行。從評(píng)價(jià)指標(biāo)看出，其經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率大于社會(huì)折現(xiàn)率8%，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值大于零，效益費(fèi)用比大于1，說明本項(xiàng)目在國民經(jīng)濟(jì)上是合理可行的。

5 結(jié)語

本文針對(duì)東莞某河道水體生態(tài)疏浚綜合治理實(shí)踐為研究目標(biāo)，通過治理實(shí)踐，有效提高堤岸的抗沖刷能力，維穩(wěn)堤岸，實(shí)現(xiàn)“河暢、水清、岸綠、自然、生態(tài)”的目標(biāo)，減少了保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)洪澇災(zāi)的損失，而且美化綠化了環(huán)境，為河道周邊城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展提供安全保障。通過分析論證認(rèn)為，本工程技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，并具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)河道黑臭水體預(yù)防及治理工作，真正實(shí)現(xiàn)長治久清，后期需將進(jìn)一步健全長效管理機(jī)制，形成有效的河道管理制度，仍是今后城市河道水體生態(tài)管理研究的重要方向。