山區河道生態防洪堤建設問題研究

摘 要：生態護岸是融現代水利工程學、環境科學、生物科學、生態學、美學等學科于一體的水利工程，近年來在平原以及城市內河的生態修復及治理工程中的應用廣泛，并已形成生態護岸結構型式、生態護坡材料、生態體系構架、植物配置及與水流的相互作用等多個研究領域。本文探討了山區河道生態防洪堤建設中幾個需要重點關注的問題，結合充分利用當地材料修筑的生態防洪堤典型結構設計方案，提出了相應對策。

關鍵詞：生態護岸；山區河道；防洪堤；滲流；滲透；抗滑穩定

一、山區河道特點

山區河道的主要功能是行洪、灌溉。河流具有源短流急、水位暴漲暴落、洪峰流量大、歷時短、流速大、破壞性強等特點；河道在平面地形上蜿蜒曲折，坡降大。因此，在天然頂沖部位河床段經常形成深槽區和淺灘區，深槽區水流湍急，而淺灘區則在低水位時河床出露、砂礫土淤積；在地質上，河岸土層薄、多為砂礫土、肥力低、保水能力差，不利于植物措施應用，河床一般以礫石、塊石或砂礫卵石等為主，防滲土料匱乏。

二、關鍵問題及對策

山區河道修筑生態防洪堤，應重視堤線布置和堤型選擇，并以河道堤防的滲流及滲透穩定、河岸邊坡整體穩定為前提條件，在此基礎上，再根據河道特點和植物生態特性選用合適的植物措施。

1.堤線布置和堤型選擇原則

天然河道斷面的形成、灘地和深槽的形態和尺寸有其天然的合理性，山區河道在進行堤線布置時，如能滿足防洪排澇的功能要求，應盡可能維持河流原有的自然形態，遇彎就彎，遇窄拓寬。裁彎工程及影響行洪的河寬較窄的彎道凸岸進行切灘工程均應進行科學論證，堤線布置要注意保護堤前的灘地，避免因堤前灘地缺失而危及堤防安全。堤型結構選擇應充分利用礫石、塊石及砂礫卵石等當地材料，既保證防洪堤的透氣透水性，防止因堤防的修建而人為造成河岸生物鏈的隔絕，又可降低造價減少工程投資。堤型結構還應兼顧保留河岸或灘地原生樹木，植物措施盡量配種本土植物，為改善植物生長環境，坡表可采用覆蓋客土的方法提高植物成活率，促進植物正常健康生長。

2.典型結構設計方案

（1）擋墻式防洪堤護岸。

考慮對灘地原生態植物的保護，防洪堤上游段采用擋墻式護岸。迎水側采用貼坡式生態格網擋墻護坡，網箱內以塊石填筑，與砂礫石堤身接觸部位設反濾土工布，為加強貼坡式擋墻的整體抗滑穩定性，網箱底部設土工格柵加筋帶。迎水坡腳采用拋填塊石防沖，深度按沖刷線控制，拋石表面理砌。堤身采用河床砂礫石填筑，利用土工膜防滲，土工膜兩側設砂礫石保護區。背水坡堤身鋪設反濾土工布后填土植草綠化。

（2）斜坡式防洪堤護岸。

防洪堤中部及下游段灘地寬廣，考慮生態性并弱化修建防洪堤后的視覺效果，采用坡度較緩且自然變化的斜坡式護岸。迎水側采用生態格網護墊護坡，網箱內以塊石填筑，與砂礫石堤身接觸部位設反濾土工布，護墊表面覆土植草綠化；在局部水流平順、流速低的部位也可采用三維植被網等其他生態護岸技術。為方便檢修及行人休閑行走，迎水坡中部設馬道，每間隔300 m設踏步。迎水坡坡腳防沖、堤身防滲及填筑、背水坡結構與擋墻式防洪堤一致。

3.滲流及滲透穩定

山區河道當地材料填筑防洪堤在兼顧了生態以及經濟的同時，也帶來了滲流及滲透穩定控制的難度。由于砂礫石堤身滲透性極強，防洪堤斷面設計必須考慮經濟合理的防滲、排滲設計方案。以防滲土工膜構建堤身內垂直防滲體系，可靈活調整防滲深度延長滲徑達到保障滲流安全的目的，同時不隔絕下部基礎的水氣交換通道，對不均勻沉降的適應能力強，是值得推廣的既經濟又生態的防滲方案。除此之外，還應重視以下幾個方面問題。

在設計洪水位持續期間和水位降落時，分別關注背水坡和迎水坡的滲透穩定，確保堤坡表面逸出段的滲流比降小于允許比降，否則應采取加深防滲體系、設置反濾層或壓重等保護措施。

生態防洪堤迎水坡綠化后，水位降落時迎水坡表層容易受堤身滲流力頂托，故坡腳應采用強透水性的拋填塊石護腳或生態格網護腳等結構，以便快速降低堤身內水位保障迎水坡滲透安全。利用植物固土護坡時，不宜在坡腳配置水生植物，并需充分考慮種植初期植物未扎根、不具備抗沖能力時滲透穩定。

背水坡填土植草綠化后，在設計洪水位持續期間容易抬升防滲體系后的堤內浸潤線，可考慮在堤坡表面設置一定數量的PVC排水管排滲，管端采用反濾土工布包裹，并設置排水溝。

4.河岸邊坡整體穩定

山區河道生態防洪堤由于植物根系的防沖固土作用，對邊坡淺表層局部穩定有利，但也導致堤身與堤基的整體抗滑穩定性不容易檢查發現，隱蔽性更強、危害大，需特別重視。在設計洪水位持續期間，由于堤身材料的強透水性，膜前堤身水位基本與河道水位齊平，水平水壓力直接作用于防滲土工膜上，使得堤身抗滑有效寬度減少，因此，應把背水坡整體抗滑穩定作為控制條件，盡量將防滲體系靠迎水側偏移布置。背水坡采用生態護坡后，如沒有可靠的排水設施，膜后砂土極易飽和抬高浸潤線，影響背水坡抗滑穩定，因此，采用植物措施后必須保障排水順暢。

水位降落時，采用強透水性的拋填塊石護腳或生態格網護腳等結構后，膜前堤身水位基本與河道同步升降，堤身主要受膜后的反向滲流水壓力作用。由于防洪堤膜前斷面較小，斜坡式防洪堤坡度過陡或擋墻式防洪堤高度大、格柵拉力不足時都會影響迎水坡整體抗滑穩定安全，也必須作用運行控制條件計算復核。

5.植物措施原則

根據山區河道特點，生態防洪堤植物措施應遵循以下原則。生態適應性原則。防洪堤土壤貧瘠，保水保肥能力差，故需選擇耐貧瘠、耐干旱的植物，提高植物成活率；必須以本地植物為主，盡量少引種外來植物，特別是易對本地植物和河道造成侵害的外來植物；不宜種植大胸徑樹木或主根粗壯的灌木，否則粗壯的樹根過快生長或枯死都會對防洪堤的穩定與安全造成威脅。生態功能優先原則。植物措施應用于生態防洪堤主要是基于其固土護坡、保持水土、緩沖過濾、凈化水質、改善環境等功能，因此植物種類選擇應把植物的生態功能作為首要考慮。

三、結語

山區河道的水流特性、地形及地質條件都決定了修筑生態防洪堤必須首先考慮堤防的安全，將堤線布置、堤型選擇、滲流及滲透穩定、河岸邊坡整體穩定等問題作為關鍵問題。在此基礎上，再考慮經濟性，充分利用當地建筑材料；考慮生態性，利用植物措施進行固土護坡，生態修復，建設水清、流暢、岸綠、景美的生態清水河道。

參考文獻

[1]朱三華，黎開志，劉 飛.生態堤防設計[J].中國農村水利水電，2005，（6）：76-77.

[2]高曉琴，姜 姜，張金池.生態河道研究進展及發展趨勢[J].南京林業大學學報（自然科學版），2008，32（1）：103-106.

（作者單位：山東省安丘市景芝鎮人民政府）