探索中小河流治理工程融入生態(tài)功能建設(shè)方案的選擇與應(yīng)用

陳濟(jì)釗

(廣寧縣水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督站，廣東 廣寧 526300)

1 中小河流治理現(xiàn)狀

廣東省肇慶市廣寧縣山區(qū)以中低山、丘陵為主。南北兩側(cè)地勢(shì)較高，東西向較平緩，地表高程約40 m。研究區(qū)河道屬山區(qū)性蜿蜒型河道，河道坡降陡，流速大，河流彎曲，容易造成河岸沖刷，河勢(shì)相對(duì)不穩(wěn)定。幾十年來(lái)大部分中小河流都未經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的、有效的整治，主要存在的問(wèn)題：①規(guī)劃不合實(shí)際，缺乏因地制宜、順其自然、因勢(shì)利導(dǎo)的措施。②水污染嚴(yán)重，自凈化功能差。③河流人工裁彎取直，渠道化嚴(yán)重。④忽略水生態(tài)環(huán)境保護(hù)。⑤河道淤積嚴(yán)重。⑥坡腳沖刷崩塌現(xiàn)象較嚴(yán)重[1]。

2 工程總體布局

通過(guò)對(duì)廣寧縣的防洪工程現(xiàn)狀、水系和地形條件的調(diào)研，提出防洪工程設(shè)施建設(shè)方案。整治工程布局，原則上保持河道天然形態(tài)，保持原河道走向，更好地體現(xiàn)生態(tài)、自然河道的整治理念。河道整治導(dǎo)線一般利用已有的工程措施、天然節(jié)點(diǎn)和抗沖刷能力較高的河岸分段制定，因勢(shì)利導(dǎo)；左右岸兼顧，上下游平順連接；整治導(dǎo)線光滑、平順，在彎曲段采用復(fù)合弧線連接[2]。

(1)河道治理區(qū)域選定原則：①優(yōu)先考慮治理水安全問(wèn)題突出、急需解決治理的河段。②優(yōu)先考慮沿河分布鎮(zhèn)街、村寨、基本農(nóng)田較多，當(dāng)?shù)厝罕姀?qiáng)烈要求治理的河段。③優(yōu)先考慮河勢(shì)穩(wěn)定性相對(duì)復(fù)雜，岸坡治理措施形式多樣化，且具有較好的參考價(jià)值，對(duì)日后其他河道治理具有指導(dǎo)意義的河段。

(2)綜合分析并結(jié)合以上整治任務(wù)重點(diǎn)，工程整治考慮以下幾個(gè)方面：①充分考慮防洪要求，將針對(duì)性強(qiáng)的農(nóng)村河道整治工作落實(shí)到位，重視其整治過(guò)程中兩岸綠化環(huán)境狀況的改善，栽種好當(dāng)?shù)氐牟煌瑯浞N，并考慮所有固腳的合理設(shè)置。②根據(jù)河道的功能特性及整治要求，注重其斷面形式的合理設(shè)置，滲透好精細(xì)化設(shè)計(jì)理念，強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)意識(shí)，確保河道整治效果良好。③通 過(guò)對(duì)河道原有走勢(shì)的充分考慮，做好切實(shí)可行的整治工作計(jì)劃，并實(shí)施好調(diào)順操作，豐富河道整治目標(biāo)實(shí)現(xiàn)及工作質(zhì)量提高中的技術(shù)內(nèi)涵。④及 時(shí)清除淤泥，積極開展河道清淤疏浚工作，減少洪水所產(chǎn)生的不利影響，優(yōu)化河道使用功能。⑤落實(shí)好基礎(chǔ)景觀設(shè)計(jì)工作，增強(qiáng)河道兩岸綠化效果。⑥充分考慮河道周邊情況，遵循宜寬則寬的原則，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，發(fā)揮水體的自凈化功能[3]。

3 護(hù)岸斷面型式比選

3.1 擋墻型式選擇

中小河流應(yīng)踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，在保障防洪排澇安全的前提下，突出河流的水生態(tài)文明建設(shè)要求。河道護(hù)岸型式采用生態(tài)型護(hù)岸和傳統(tǒng)型護(hù)岸作比選。

(1)生態(tài)型護(hù)岸是綜合工程力學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和植物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)斜坡或邊坡進(jìn)行支護(hù)，形成由植物、工程和植物組成的綜合護(hù)坡系統(tǒng)的護(hù)坡技術(shù)。生態(tài)型護(hù)岸選用格賓擋墻和生態(tài)框擋墻作比選。格賓擋墻和生態(tài)框擋墻都能形成水土自由交換，具有生態(tài)景觀效果好，適應(yīng)變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

方案一，格賓擋墻。如圖1(a)采用機(jī)編六邊形低碳鋼絲面制成的網(wǎng)墊，在網(wǎng)墊內(nèi)填充符合要求的石頭構(gòu)成防護(hù)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格內(nèi)部填充碎石，碎石塊須堅(jiān)硬，嚴(yán)禁采用風(fēng)化碎石。格賓擋墻具有良好的透水性，無(wú)需另外設(shè)置排水措施，且利于植生保水；具有較強(qiáng)的抗沖刷和抗風(fēng)浪襲擊能力；是理想的生態(tài)建設(shè)和生態(tài)修復(fù)措施，生態(tài)景觀效果好；透氣性好，可水下施工；整體性好，適應(yīng)變形能力強(qiáng)；施工方便，價(jià)格較經(jīng)濟(jì)，安全性較好。

方案二，生態(tài)框擋墻。如圖1(b)采用工廠預(yù)制框格,表面鏤空,施工時(shí)在內(nèi)部填充土體、沙袋等,可以起防護(hù)作用，其空隙為魚蝦等水生物提供空間,親水和諧,滿足生態(tài)護(hù)岸的需求。同時(shí)產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)坡腳至坡頂依次種植沉水植物、浮葉植物、挺水植物、濕生植物(喬、灌、草)等護(hù)坡植物,形成多層次生態(tài)防護(hù),構(gòu)成完善的生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng)。生態(tài)框擋墻不僅能夠滿足擋土墻的使用功能，更重要的是考慮到與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，通過(guò)植物與土工工程的結(jié)合，減輕坡面的不穩(wěn)定性和侵蝕。本護(hù)岸可使用現(xiàn)場(chǎng)的石料、土砂等，并使用重型機(jī)械進(jìn)行內(nèi)部填充作業(yè)，節(jié)省人力物力，速度快，效率高，施工簡(jiǎn)便，工期短；親水性好，使用碎石和沙袋作為填充物，方便水中生物筑巢及生長(zhǎng)，促進(jìn)環(huán)保生態(tài)的形成；生態(tài)景觀效果好：產(chǎn)品外觀多樣，綠化成效好，可根據(jù)施工要求選擇產(chǎn)品種類；對(duì)地基適應(yīng)性好：地基處理采用一般處理方式即可，簡(jiǎn)單方便[4]。

圖1 生態(tài)型護(hù)岸

(2)傳統(tǒng)型護(hù)岸為保證邊坡及其環(huán)境的安全，對(duì)邊坡需采取一定的支擋、加固與防護(hù)措施。常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式有混凝土擋墻、漿砌石擋墻、干砌石擋墻等護(hù)岸型式。

方案三，混凝土擋墻。如圖2(a)：凝土重力式擋土墻護(hù)岸適用于迎流頂沖段、當(dāng)?shù)厝狈κ?、水流條件復(fù)雜、抗沖刷要求高的河段。本護(hù)岸型式具有抗沖刷能力強(qiáng)，施工工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)，但生態(tài)及景觀效果較差，植物無(wú)法生長(zhǎng)，可在土地緊張的市鎮(zhèn)河段使用。

方案四，漿砌石擋墻。如圖2(b)采用M7.5漿砌塊石，石塊最小邊不應(yīng)<200 mm，每塊重量應(yīng)>30 kg，選用強(qiáng)度大、無(wú)縫表面密度大、吸水率小、耐久性高的石料。適用于當(dāng)?shù)厥县S富、抗沖刷要求較高的河段。優(yōu)點(diǎn)：抗沖刷能力強(qiáng)，節(jié)約“三材”，施工技術(shù)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：景觀效果較差，植物無(wú)法生長(zhǎng)，需要定期檢查和維修[5]。

圖2 傳統(tǒng)型護(hù)岸

表1 河道護(hù)岸型式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

由表1可看出格賓擋墻無(wú)論造價(jià)還是生態(tài)性都有很大優(yōu)勢(shì)，但格賓籠的綁扎、網(wǎng)箱內(nèi)填石塊度和施工質(zhì)量等較難控制，鋼絲外包的PVC保護(hù)層易破損而影響壽命，在河流漲水所夾帶的樹枝牽扯下極易斷裂，且容易掛垃圾，影響堤身安全及外觀，因此不建議采用。漿砌石擋墻由于是人工塊石砌筑，容易造成表面坑洼不平整，且透水性能差，遇到強(qiáng)大的水流容易發(fā)生變形或坍塌?；炷翐鯄ψo(hù)岸使用的最為廣泛，其可靠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比前兩種方案好，具有良好的防沖刷性能，工程的護(hù)岸高度不高，且地基條件較好，因此在陡坡和沖刷地段推薦使用混凝土擋墻。生態(tài)框擋墻綠化效果好，可實(shí)現(xiàn)坡腳至坡頂依次種植一系列護(hù)坡植物,形成多層次生態(tài)防護(hù),構(gòu)成完善的生態(tài)護(hù)岸系統(tǒng)。不僅能滿足擋土墻的使用功能，還兼顧到與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)[6]。

根據(jù)以上原則及各護(hù)岸型式的優(yōu)缺點(diǎn)，中小流治理按以下選擇：

(1)人口密集區(qū)域?yàn)榱朔乐购影独^續(xù)受沖刷，保護(hù)岸坡穩(wěn)定性，主要采用生態(tài)框護(hù)岸和格賓籠護(hù)岸型式，若兩岸場(chǎng)地有限、開挖困難、避免征地拆遷及護(hù)岸較高較陡的村鎮(zhèn)河段采用混凝土擋墻型式。

(2)農(nóng)田保護(hù)區(qū)為了防止河岸繼續(xù)受沖刷，保護(hù)岸坡穩(wěn)定性主要采用格賓擋墻護(hù)岸型式。

3.2 護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式選擇

護(hù)岸的結(jié)構(gòu)型式主要有斜坡式、復(fù)合式和直立式，由于山區(qū)中小河流河水陡漲陡落，洪水期流速大，岸坡沖刷厲害，而斜坡式護(hù)岸工程占地面積大，抗沖能力弱，本工程不考慮選用斜坡式護(hù)岸型式。

(1)方案一：生態(tài)復(fù)合式。根據(jù)實(shí)測(cè)河道現(xiàn)狀，選取具有代表性的典型斷面，如圖3。

復(fù)合式下部為高度約1 m的生態(tài)框矮墻(可選用拋石)護(hù)腳，上部采用生態(tài)護(hù)坡，選用三維土工網(wǎng)種植草防護(hù)，具有較強(qiáng)的抗沖刷能力，既有較好的生態(tài)效果又能滿足兩岸群眾的親水要求。

圖3 復(fù)合式護(hù)岸斷面(單位：mm)

(2)方案二：傳統(tǒng)型直立式。根據(jù)實(shí)測(cè)河道現(xiàn)狀，選取具有代表性的典型斷面，如圖4。

圖4 直立式護(hù)岸斷面(單位：mm)

方案二主要采用C20混凝土承重式擋土墻，從河床底防護(hù)至河岸頂部，墻高4.0～5.0 m，墻頂寬0.5 m，底部采用拋石基礎(chǔ)。

3.3 方案比較

方案一、方案二兩種護(hù)岸的每延米工程量及投資見表2。兩種護(hù)岸斷面方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表3。

表2 護(hù)岸斷面方案每延米工程量及投資比較

表3 護(hù)岸斷面方案比較

經(jīng)綜合比較，方案一復(fù)合式護(hù)岸斷面投資較經(jīng)濟(jì)合理，景觀、生態(tài)較好，岸坡綠化、親水，能為沿岸群眾提供親水休閑場(chǎng)所，施工方便，結(jié)構(gòu)較合理，具備抗沖刷能力，無(wú)永久征地且能擴(kuò)大河道行洪斷面等，故選擇生態(tài)復(fù)合式斷面為中小河流治理工程主要護(hù)岸斷面型式是可行的。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)《廣東省中小河流治理實(shí)施方案》，廣寧縣中小河流治理河道長(zhǎng)205.4 km，其中護(hù)岸長(zhǎng)138.8 km。如果考慮將138.8 km護(hù)岸當(dāng)中100 km 由傳統(tǒng)型直立式護(hù)岸方案優(yōu)化調(diào)整為生態(tài)復(fù)合式護(hù)岸方案，剩余38.8 km保留傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，用于河流凹岸、比降大、抗沖能力差的河道位置，那么僅護(hù)岸擋墻一項(xiàng)可節(jié)省費(fèi)用4.11億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.2 社會(huì)效益

生態(tài)復(fù)合式護(hù)岸方案，對(duì)河道及周邊環(huán)境幾乎無(wú)影響，且河道卵石料可回填至生態(tài)框內(nèi)，大大減少疏浚外運(yùn)工程量及占地面積，縮短了工期，提高了施工效率。節(jié)省的投資可用于增加中小河流治理長(zhǎng)度和提高水生態(tài)環(huán)境、水景觀與水文化工程建設(shè)水平，做好高標(biāo)準(zhǔn)“水文章”，高質(zhì)量助力美麗灣區(qū)建設(shè)，社會(huì)效益顯著。

5 結(jié) 語(yǔ)

建議設(shè)計(jì)綜合考慮中小河流實(shí)際情況，盡量采用復(fù)合式護(hù)岸斷面，逐步實(shí)現(xiàn)“河暢、水清、堤固、岸綠、景美”的治理目標(biāo)，并結(jié)合鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，鼓勵(lì)河道治理與美麗鄉(xiāng)村、新農(nóng)村建設(shè)、鄉(xiāng)村旅游有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮河道綜合功能，打造鄉(xiāng)村休閑旅游好去處，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。