疊大塊石治理中小河流的效果分析

張勇幸

（廣東水電二局股份有限公司，廣東廣州 511340）

我國水資源豐富，河流數(shù)量眾多，擁有長江、黑龍江、怒江等諸多面積廣且支流數(shù)量眾多的水系，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的當(dāng)前，中小河流問題已成為一個(gè)亟待解決的生態(tài)性問題。根據(jù)歷年國家水利部門、環(huán)保部門等的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)顯示，我國中小河流呈現(xiàn)減少的趨勢，且部分河流受洪汛、次生環(huán)境問題、環(huán)境污染等影響，其流域內(nèi)的水土保持和生物多樣性等受到了嚴(yán)重威脅。近年來，有關(guān)學(xué)者和相關(guān)單位針對上述問題進(jìn)行了深入研究，采取環(huán)保生態(tài)的坡護(hù)措施是有效性較高的手段之一，疊大塊石技術(shù)在多個(gè)地區(qū)的應(yīng)用均取得了良好的成果。

1 疊大塊石技術(shù)在治理中小河流中的優(yōu)勢

在長期的中小河流治理實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)治理使用的方案和材料需要更切合自然，使用草坪或植被等純生態(tài)形式的方案進(jìn)行治理時(shí)，河道兩岸的原始土壤會受到水流的侵蝕。在河水出現(xiàn)富營養(yǎng)化情況后，土壤結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)蓬松狀態(tài)，雨季河流流速和流量增加后，會加快對河岸的沖刷，導(dǎo)致水土流失、河岸變形或破損。使用疊大塊石技術(shù)治理河流，運(yùn)用大塊石自身自重較大的特點(diǎn)，材料本身可有效抵御雨季洪汛期河流水文突變帶來的負(fù)面影響。

經(jīng)過微處理的大塊石，在疊砌后，可為水域范圍內(nèi)的各種生物提供庇護(hù)和居住場所，且可配合栽種各種植被，豐富河流區(qū)域內(nèi)的生物群。通常情況下，大塊石存在中間孔隙，可保障河岸與河流中的水量互通，可保持土地含水量，對于防治兩岸積水、內(nèi)澇等有積極意義。從生態(tài)治理看，疊大塊石治理河流，有效結(jié)合了當(dāng)前中小河流的實(shí)際問題，考慮了河流區(qū)域的生態(tài)情況，可提高河流的抗沖刷能力、生態(tài)修復(fù)能力、景觀價(jià)值等。

2 疊大塊石技術(shù)治理中小河流的效果分析

2.1 技術(shù)要點(diǎn)

就近選擇石料，要求石料質(zhì)地要堅(jiān)硬，開采時(shí)應(yīng)控制石料形狀，大塊石不可出現(xiàn)條、片、尖角等異形，便于疊砌，單塊石料應(yīng)保持完整，表面無貫穿性的裂紋，石料綜合抗壓強(qiáng)度應(yīng)保證在50 MPa以上。

根據(jù)工程設(shè)計(jì)對塊石的規(guī)格進(jìn)行控制，要求塊石外形基本保持矩形或較為統(tǒng)一的其他形狀，塊石的重量需要適當(dāng)進(jìn)行控制，單塊400 kg以上的巨大塊石數(shù)量不應(yīng)超過工程需求總量的5%，避免疊砌時(shí)塊石間隙過大，影響施工質(zhì)量。

塊石的材料應(yīng)選擇堅(jiān)固的新鮮巖石，巖石選擇的最低標(biāo)準(zhǔn)為微風(fēng)化巖石，軟化系數(shù)超過0.7，密度超過2 400 kg/m，吸水率在10%以下。與河道軸線垂直方向內(nèi)的石塊絕對寬度控制在0.6～1 m，并保證大于0.8 m寬度的石塊的總體占比不少于50%，塊石的厚度應(yīng)控制在0.4～0.6 m，要求接近平均值的塊石比例在50%以上。

施工時(shí)需要嚴(yán)格控制護(hù)岸齒槽開挖深度，下沉深度為0.5～0.7 m，下層土質(zhì)過軟時(shí)應(yīng)適當(dāng)加深開挖0.1～0.2 m，在齒槽底部加鋪砂卵石或做強(qiáng)化墊層處理，疊砌時(shí)同層塊石的大小和厚度應(yīng)保持相近，底層疊砌塊石的寬度不小于0.8 m，塊石疊砌采用錯(cuò)位安置法，塊石間疊砌后的貫穿型縫隙不應(yīng)大于10 cm，綜合誤差范圍控制在±10 cm。

2.2 生態(tài)效果評價(jià)

根據(jù)現(xiàn)有的理論和技術(shù)，結(jié)合護(hù)岸工程對河流內(nèi)各方面的正面影響性，建立科學(xué)的評價(jià)指標(biāo)和模型，從兼容性和全面性進(jìn)行考慮。

（1）生態(tài)性評價(jià)。

河岸基質(zhì)的類型中，基巖類河岸抗性較高，巖土類中等，黏土砂質(zhì)較低；岸坡的抗沖刷流速，應(yīng)根據(jù)斷面徑流速度和河岸實(shí)際受沖刷程度進(jìn)行評估；坡度和高度是護(hù)岸形態(tài)的主要評價(jià)指標(biāo)，可采用實(shí)地測量的方法，提取多個(gè)采樣點(diǎn)的實(shí)際數(shù)值求取全河道的平均數(shù)；沖刷情況應(yīng)參考河岸原始數(shù)據(jù)，比對最新監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行確定；物種多樣性，對流域附近動植物、微生物進(jìn)行抽樣；水質(zhì)情況，采用酸堿測試、清澈度測試等評定水質(zhì)水平。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果對生態(tài)性評價(jià)定級為優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 生態(tài)性評價(jià)定級概要

（2）抗沖刷性評價(jià)。

采用試驗(yàn)法進(jìn)行評價(jià)，提取塊石樣本，將樣本放置于水中浸泡，并對試塊進(jìn)行稱重，再調(diào)試與河內(nèi)極限流速相同的水流進(jìn)行沖刷，沖刷時(shí)間控制在5 min，沖刷時(shí)間結(jié)束后，再次稱重記錄，被沖刷質(zhì)量為兩次稱重記錄的差，根據(jù)上述步驟反復(fù)進(jìn)行測量。根據(jù)使用的水量計(jì)算得到抗沖數(shù)值，抗沖性評價(jià)的關(guān)鍵是提取水流數(shù)值，要求對斷面進(jìn)行監(jiān)測，并獲取關(guān)鍵信息。

斷面監(jiān)測方案如圖1所示。

圖1 斷面水流監(jiān)測點(diǎn)位示意圖

監(jiān)測時(shí)，應(yīng)根據(jù)斷面處河流的實(shí)際寬度，精準(zhǔn)布置監(jiān)測垂線。從斷面一側(cè)確定起點(diǎn)，測量第一條測速垂線到起點(diǎn)的距離，做好垂線標(biāo)記。

確定各條測速垂線及測點(diǎn)的位置，測量各測點(diǎn)處流速，計(jì)算測速垂線處平均流速。測繪過水?dāng)嗝鎴D，做好記錄表。計(jì)算兩側(cè)岸邊死水區(qū)流速、各部分?jǐn)嗝婷娣e、各部分?jǐn)嗝嫫骄魉?、各部分?jǐn)嗝媪髁康?，?jì)算斷面總流量。

垂線布置參考表如表2所示。

表2 垂線布置參考

（3）治理結(jié)果評價(jià)。

最終治理效果，根據(jù)河岸土質(zhì)層特點(diǎn)進(jìn)行綜合評分，具體適用指標(biāo)如表3所示。

表3 河道治理后穩(wěn)定情況評定

傳統(tǒng)的護(hù)岸工程中，多采用現(xiàn)代化的技術(shù)手段，如混凝土護(hù)岸、砌塊護(hù)岸等，可解決中小河岸的部分問題，但在施工過程中存在不足，如使用的材料和技術(shù)消耗資源較多、建設(shè)成本過高、護(hù)岸的耐久性不足、護(hù)岸功能單一等，存在較大的滯后性。使用疊大塊石技術(shù)，材料較為普通，在條件允許的情況下，可在當(dāng)?shù)刂苯娱_采大塊石，并將大塊石進(jìn)行疊砌，使用的其他材料較少，施工過程中使用的技術(shù)比較簡單，施工完畢后大塊石自身質(zhì)量較重，不會出現(xiàn)的護(hù)岸變形或受外力損壞等情況，維護(hù)成本較低。

疊砌大石護(hù)岸可保留岸坡縫隙、孔洞，給河流與大地之間構(gòu)架了循環(huán)通道，為生物提供有利的繁殖和生長環(huán)境，有利于河道生態(tài)體系的保護(hù)，可采用河道砂卵石摻土護(hù)坡技術(shù)、氣盾閘新技術(shù)等，突出了生態(tài)治理理念。疊大塊石技術(shù)降低了護(hù)岸工程成本，為區(qū)域人口聚集區(qū)給排水等其他工程提供了功能延展便利，且可為生態(tài)景觀、河道生態(tài)修復(fù)等工作減輕負(fù)擔(dān)，屬于工程推進(jìn)快、建設(shè)成本低、民事糾紛少、群眾參與度高、綜合效益好的新型技術(shù)。

3 結(jié)語

疊大塊石技術(shù)是基于生態(tài)河道治理理念的創(chuàng)新型技術(shù)，利用大塊石的疊砌，可改變原有河道護(hù)岸的結(jié)構(gòu)性，增加河道生態(tài)環(huán)境的可靠度，當(dāng)前已經(jīng)在我國諸多地區(qū)被應(yīng)用。應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，應(yīng)以疊大塊石技術(shù)為基礎(chǔ)，探索從原料采集到完成建設(shè)一體優(yōu)化措施，保證建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，增加區(qū)域經(jīng)濟(jì)效益。