生態格網結構技術在寧夏清水河防洪治理工程中的應用

孫志瑞

（寧夏水利水電勘測設計研究院有限公司 寧夏銀川 750004）

生態格網結構技術在寧夏清水河防洪治理工程中的應用

孫志瑞

（寧夏水利水電勘測設計研究院有限公司 寧夏銀川 750004）

生態格網作為一種新型砌護材料，將抗腐蝕、耐磨損、高強度的低碳熱鍍鋅鋼絲、鋅鋁混合稀土合金鍍層鋼絲，包覆PVC或經高抗腐蝕處理的以上同質鋼絲，采用機械鉸合編制成的六鉸狀、六邊形網孔的網片結構。具有環保性、經濟性及施工便捷性等諸多優勢，目前已在國內工程中得到了廣泛的應用。本文結合生態格網的特點，介紹其在寧夏清水河防洪治理工程建設中的應用。

清水河 護岸工程 生態網格技術

1 引言

生態格網技術起源于歐洲，距今100多年歷史，在20世紀70年代在工程領域各行業得到不斷的發展和創新。我國于1979年在云南修筑了第一座加筋擋土墻，全國相繼在公路、鐵路、水利、城市建設等得到推廣應用。近年來，一些永久性工程已經開始引進和使用生態格網技術，寧夏清水河防洪工程也取得了良好的治理效果。

2 工程概況

清水河是黃河重要的一級支流，發源于六盤山東北麓的寧夏回族自治區固原市原州區的黑刺溝，由南向北縱貫寧夏南部山區和中部干旱帶的大部分地區，于中寧縣泉眼山入黃河，干流總長320km，流域面積14481km2，其中，寧夏境內13511 km2，占寧夏國土面積5.18萬km2的26.06%，是寧夏生態環境最脆弱、資源開發利用效率最低、經濟發展最落后、回族人口最集中、貧困人口最多的地區。

3 護岸結構設計

清水河防洪治理工程整治方案是根據彎曲型河道演變規律，以維護、穩定現有河型、河勢為主，采用防護工程控制凹岸發展，僅在凹岸彎道修建工程，以護岸守彎，以彎導流，強化河灣邊界條件，控導主流，歸順流路，改善河勢，以滿足防洪、排澇、取水等各方面的要求。護岸工程結構內容包括護坡及護腳，采用石料填充格網，護坡迎水及背水面坡比均為1:2，迎水坡底鋪設土工布，護坡高度采用設計水位+0.5m超高。

3.1 材料選擇21

清水河以防沖、治理塌岸為主，治理以強化河岸邊界條件為目的，護岸材料要求具有一定的強度，由于清水河洪水流速較大，干砌石整體性及防沖穩定性差，混凝土抗變形能力差且不能滿足河道岸坡滲水要求，本工程選用生態格網內填塊石結構。

清水河岸線地下水化學類型為SO42--CL--Na+型水，礦化度6.2～12.4g/L，PH值7.8～8.0，硫酸根離子含量1690.66～5655.53mg/L，對混凝土具有硫酸鹽型強腐蝕性，對混凝土中的鋼筋和鋼結構具有中等腐蝕性。針對上述水質條件，清水河寧夏海原縣以上段落采用鋅-5%鋁混合稀土合金鍍層鋼絲，寧夏海原縣以下段落采用鋅-10%鋁混合稀土合金鍍層鋼絲，鍍層重量均為245g/m2。

整治河段內沿線分布石料場較少，粒徑為10cm～30cm，石料粒徑一般為生態格網網孔的1.5～2.0倍，本工程選用網孔尺寸8*10cm。

3.2 抗滑穩定計算

據《堤防工程設計規范》（GB 50286-98），水位驟降期迎水坡的抗滑穩定安全系數可按瑞典圓弧總應力法計算，公式如下：

式中：

b—土條寬度（m）；

W—條塊重力（kN）；

W1—在堤坡外水位以上的條塊重力（kN）；

W2—在堤坡外水位以下的條塊重力（kN）；

Z—堤坡外水位高出條塊底面中點的距離（m）；

ui—水位降落前堤身的孔隙壓力（kPa）

β—條塊重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角（度）；

γW—水的重度（kN/m3）；

Ccu、φcu—土的抗剪強度指標（kPa）、（度）。

經計算，設計所采用結構穩定安全系數滿足《堤防工程設計規范》要求。

3.3 護坡厚度計算

表1 護墊系列防護與流速關系表

圖1 不同流速對應鋪設面厚度關系曲線圖

清水河沿線流速3～4m/s較多，個別達到5m/s，根據以上試驗結果，清水河護坡厚度在0.23～0.40m應基本滿足要求。

3.4 局部沖刷深度計算

局部沖刷深度指護岸工程修建后，在經受設計洪水條件水流（洪水流量）淘沖下，工程頭部河床沖刷深度，用于確定工程基礎深度。

護岸沖刷深度參考《堤防工程設計規范》中的水流斜沖防護岸坡產生的沖刷深度計算公式計算。

式中：

△h—自河底算起的局部沖刷深度 (m)；

α—水流流向與坡岸的交角（度），10°～60°；

d—坡腳處土壤計算粒徑，河床均為粘性土，根據規范查表采用當量粒徑值，統一取d=0.005m；

m—防護建筑物迎水面邊坡系數，0.3～1.5；

Vj—水流的局部沖刷流速（m/s），2 m/s～6 m/s。

根據上述公式計算，段落內局部沖刷深度△h為4～5m，護腳深度為沖刷深度的1.5～2.0倍，即清水河沿線護腳深度h(取1.5倍)為6～7.5m。考慮清水河流速較大，不同于南方的緩坡河道，故將清水河護腳結構設計為兩層，單層長度為0.5h，見圖2、圖3。

圖2 清水河護岸工程典型結構圖

圖3 較緩河道護岸工程典型結構圖

4 生態格網的技術優勢

本次河道治理過程中，與傳統技術相比，生態格網技術在高流速、沖蝕嚴重的河岸治理中具備以下優點：（1）施工簡便，不需特殊技術；（2）具有很強的抵御自然破壞能力及耐磨腐蝕和抗惡劣氣候影響的能力；（3）可以承受大范圍的變形而不坍塌；（4）格網石料之間的縫隙有利于植物生長，與周圍環境融為一體；（5）具有良好的滲透性，可以防止由流體靜力造成的損害；（6）可就地取材，填放塊石、卵石、碎石等。

5 結語

清水河治理工程采用生態格網技術，不但滿足了防護岸坡的特性，而且能產生生態效益。作為一種新型的砌護材料，生態格網可以根據實際需要加工成各種規格的網籠，砌筑十分方便，廣泛用于護堤、護岸等，可保護河岸防止水土流失的目的，在河道治理中應大力推廣使用。

1. 《堤防工程設計規范》(GB 50286-98).中國計劃出版社.

2. 《河道整治設計規范》(GB 50707-2011).中國計劃出版社.

3. 《滲流計算原理及應用》(中國建材工業出版社 2000)

4. 《土力學》(中國水利水電出版社 2002)

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.08.021

TV87

B

1672-2469（2014）08-0066-03

21作者簡介：孫志瑞（1984年—），男，助理工程師。