生態(tài)護岸技術(shù)在鵲鳴湖濕地中的應(yīng)用

孔繁友

(遼寧省水利水電科學研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110003)

1　工程概況

鵲鳴湖位于營口市鲅魚圈區(qū)臨港工業(yè)區(qū)科技產(chǎn)業(yè)園核心區(qū)域內(nèi)，是在沙河水庫基礎(chǔ)上改造而來的，設(shè)計總庫容為121萬m3。設(shè)計最大壩高8.4 m，壩長200 m，壩頂寬4.0 m，大壩迎水坡坡比為1∶3，背水坡坡比為1∶2.5。

由于近年來的降雨分配不均，地下水大量開采，致使該流域水資源嚴重短缺，加之水庫大壩滲漏嚴重，水庫接近干涸，水庫周邊岸線生態(tài)退化嚴重。水資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化問題已成為影響和制約臨港工業(yè)區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)及招商引資擴大發(fā)展的主要因素。

為改善這一現(xiàn)狀，促進該地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展，區(qū)政府要求在保證原水庫防洪、灌溉功能不變的前提下，對沙河水庫進行徹底改造，以恢復庫區(qū)的水生態(tài)環(huán)境，改善該地區(qū)的整體形象，提高核心區(qū)的景觀面貌，促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。改造后的鵲鳴湖湖區(qū)總占地面積50萬m2，其中水面面積24萬m2，湖區(qū)最大水深3.2 m，正常生態(tài)蓄水量約57萬m3。湖區(qū)底部滲漏層及壩體護坡采取500 g/m2復合土工膜防滲。在本工程的岸坡修復治理中采用了生態(tài)植草袋、生態(tài)魚巢構(gòu)件、卵石、置石，以及活體木樁等生態(tài)護岸技術(shù)，工程布置詳見圖1，本文通過實際工程應(yīng)用，對幾種生態(tài)護岸技術(shù)方法的技術(shù)要點進行了介紹，為今后類似工程的設(shè)計、施工積累了經(jīng)驗。

2　主壩體的復綠改造設(shè)計

主壩體原防護采用傳統(tǒng)干砌石型式，具體結(jié)構(gòu)層為干砌塊石300 mm、碎石墊層200 mm、粗砂墊層100 mm，該結(jié)構(gòu)可有效預防風浪的沖刷，保障壩體坡面的穩(wěn)定，但護坡表面“白化”嚴重與周邊生態(tài)景觀極不協(xié)調(diào)。主壩體復綠改造設(shè)計采用生態(tài)植草袋技術(shù)，該生態(tài)邊坡工程系統(tǒng)由生態(tài)植草袋、三維排水聯(lián)結(jié)扣、扎口帶三方面構(gòu)成。該防護邊坡屬于柔性結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)各種變形和擠壓，同時還可將局部的集中膨脹力化解為均布應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。主壩體復綠改造設(shè)計斷面詳見圖2。技術(shù)要點為：

(1)設(shè)計邊坡為1∶3，鋪裝完成后的植草袋護坡厚度為150 mm，下部鋪設(shè)400 mm厚壤土及400 g/m2無紡布反濾。

(2)生態(tài)袋內(nèi)充填料為壤土和砂性土，按8∶2的比例混合，并加入有機肥料，生態(tài)袋的黑色扎口帶必須具有抗紫外線和單向自鎖結(jié)構(gòu)功能，生態(tài)袋垂向間用規(guī)格為308 mm×83 mm×56 mm的三維排水聯(lián)結(jié)扣連接。

(3)生態(tài)袋材料質(zhì)量不小于100 g/m2，其力學參數(shù)和等效孔徑指標滿足國標GB/T 17639—2008[1]，縱向≥4.5 kN/m、橫向≥4.5 kN/m、CBR頂破力≥800 N，規(guī)格為815 mm×440 mm，袋體成型規(guī)格為580 mm×330 mm×150 mm。

圖1　鵲鳴湖規(guī)劃平面布置圖

圖2　主壩體復綠改造設(shè)計標準斷面圖

(4)為有效排出坡面積水，減小土壓力，設(shè)計沿坡面鋪設(shè)排水管，排水管為φ50的PVC管，土內(nèi)一段包裹無紡布，排水管水平間距為1.5 m，首層布置在蓄水位以上0.3 m，高差每增加1.0 m，布置一層。

(5)生態(tài)袋綠化植被選用白三葉、紫花苜蓿、早熟禾、高羊茅等混播，在水位變化區(qū)選用水生植物插播，水上區(qū)域打造景觀灌木模紋。

3　湖區(qū)岸線生態(tài)修復設(shè)計

湖區(qū)岸線修復設(shè)計堅持自然生態(tài)的設(shè)計思路，不刻意裁彎曲直并兼顧生物多樣性的保護，針對各段岸線的實際情況，岸線防護采用了生態(tài)魚巢構(gòu)件護岸、卵石緩坡護岸、置石護岸以及活體木樁護岸等多種水利工程生態(tài)護岸技術(shù)，將生態(tài)組合治理措施應(yīng)用到水利工程護坡、護岸中，打造湖區(qū)綠色岸坡生態(tài)廊道，改善水庫生境多樣性的缺失問題，促進生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

3.1　生態(tài)魚巢構(gòu)件護岸

生態(tài)型魚巢構(gòu)件[2]為圓孔方腔式混凝土構(gòu)件體，具有獨特的預制結(jié)構(gòu)，節(jié)約混凝土用量，現(xiàn)場安裝施工速度快，適應(yīng)變形，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強等特點，可為魚類、兩棲類等動物棲息和繁殖創(chuàng)造條件。三維土工網(wǎng)墊結(jié)合生態(tài)型魚巢構(gòu)件護岸斷面設(shè)計詳見圖3，魚巢構(gòu)件護岸結(jié)構(gòu)設(shè)計詳見圖4。技術(shù)要點為：

圖3　三維土工網(wǎng)墊結(jié)合生態(tài)型魚巢構(gòu)件護岸斷面設(shè)計圖

圖4　魚巢構(gòu)件護岸結(jié)構(gòu)斷面圖(單位：mm)

(1)鋼筋混凝土預制魚巢構(gòu)件設(shè)計強度為C30F200，構(gòu)件外框尺寸為600 mm×600 mm×600 mm，內(nèi)部空腔尺寸為400 mm×400 mm×400 mm。

(2)魚巢構(gòu)件可采用單層、雙層或者多層組合護岸，各個構(gòu)件之間采用鋼筋連接加固，本工程根據(jù)實際運行情況采用多層組合護岸，共布置4層，每層錯臺不小于250 mm，總高度2.4 m，為便于施工，底部鋪設(shè)200 mm厚混凝土墊層。

(3)護岸頂部與景觀帶之間的過渡區(qū)為防止水流沖刷，設(shè)計采用三維土工網(wǎng)墊結(jié)合植草的防護形式，設(shè)計三維網(wǎng)墊質(zhì)量不小于350 g/m2，厚度不小于14 mm，拉伸強度不小于2.0 kN，每平米采用一根500 mm長的錨固桿固定于基土內(nèi)。

3.2　卵石緩坡護岸

湖區(qū)上游入湖口河道兩側(cè)采用卵石緩坡護岸技術(shù)，設(shè)計斷面詳見圖5。技術(shù)要點為：

(1)卵石緩坡護岸設(shè)計采用1∶5邊坡，防護頂高程高于設(shè)計正常蓄水位0.3 m。在復合土工膜防滲層上鋪設(shè)10 cm粗砂保護層及12 cm厚素混凝土墊層，上部鋪設(shè)大于30 cm厚的卵石護坡，在卵石縫隙充填壤土，栽植水生植物。

圖5　卵石緩坡護岸設(shè)計標準斷面圖

(2)設(shè)計卵石粒徑宜為20～60 cm之間，局部配置大粒徑卵石點綴，應(yīng)選擇天然磨圓的卵石。

3.3　置石護岸技術(shù)和活體木樁護岸技術(shù)

根據(jù)湖區(qū)兩側(cè)岸線實際情況及兩側(cè)生態(tài)景觀布局，分別選用了置石護岸技術(shù)和活體木樁護岸技術(shù)，設(shè)計斷面詳見圖6、圖7。

圖6　置石護岸設(shè)計標準斷面圖

圖7　活體木樁護岸標準斷面圖

3.3.1置石護岸技術(shù)要點

(1)自然石塊采用天然黃石，要求獨立成塊，塊體表面為自然風化形成，非人工雕琢，塊石粒徑宜為0.8～1.5 m。護岸設(shè)計底座為漿砌石結(jié)構(gòu)，設(shè)計高度不小于1.36 m。現(xiàn)場施工采用吊車配合人工砌筑。

(2)置石防護迎水側(cè)設(shè)置不小于2.0 m寬的水生植物區(qū)，分別栽植蘆葦、菖蒲、荷花等水生植物。

3.3.2活體木樁護岸技術(shù)要點

(1)木樁護岸采用活柳木樁[3]，木樁直徑15 cm為宜，木樁間距10 cm左右，木樁長度為2.8 m，土下部分為1.5 m，上部為1.3 m。為防止水流淘刷，背側(cè)鋪設(shè)400 g/m2土工布反濾。

(2)樁頂應(yīng)鋸平并垂直于樁的軸線，為防止打樁時樁頭劈裂，樁頂一般須配戴鐵制樁箍，其厚度為8～10 mm，寬度50 mm左右樁箍上徑略小于下徑，便于安裝和卸下。

(3)樁尖削成三梭或四梭錐形，其尖端應(yīng)在樁軸線上，樁尖長度為樁徑的1.5倍。

4　結(jié)　語

針對本工程庫區(qū)水生態(tài)存在的主要問題，總結(jié)出了適用于本工程生境修復的主要技術(shù)方法，通過對周邊岸線的生態(tài)修復的綜合治理，從根本上解決了鵲鳴湖生態(tài)弱化的問題，為工業(yè)區(qū)的進一步開發(fā)建設(shè)提供了優(yōu)越的生態(tài)環(huán)境。