高寒高海拔地區河道生態恢復關鍵技術問題研究

王 灝

（青海九0六工程勘察設計院，青海 西寧 810001）

1 工程概況

研究區域位于青海省較寒冷區域，是青海省最大煤礦區，礦區東西長約19 km，南北平均寬4 km，面積76 km2。該地多年平均氣溫-5.1℃，最高氣溫17.8℃（1959年7月），最低氣溫為-35.6℃。多年平均蒸發量1049.9 mm，平均最小相對濕度約3%，濕潤系數0.45。主河道下游溝口處匯水面積15.1 km2，溝道長度5.26 km，溝谷平均比降為67‰左右。處于高海拔地區，海拔高程為3948 m～4184.3 m。

該區域氣候嚴寒，長年凍土發育，人口稀少，且在該區域面臨著溝道匯水面積大，地表植被稀少，松散固體物源較為豐富，易形成泥石流。河道下切，破壞沿岸植被，造成水土流失，溝道內無任何防洪設施，水流紊亂，河道淤積嚴重等問題。這些問題嚴重影響了人員的安全，對該區域的建設存在很大的安全隱患，因此，對于該地區河道生態恢復進行研究迫在眉睫。

2 生態恢復設計

2.1 標準依據

該地區處于高寒高海拔地區，對于生態恢復的設計要依據國家相關的標準條例，同時要結合本地的氣候特點。

依據國家相關標準規范以及該區域內內河道和泥石流溝道的實際情況，來確定泥石流攔擋工程和排導工程均按照30年一遇洪水標準進行設計。

根據該區域內泥石流的規模、來源、發生的原因、危害程度等方面，并結合《泥石流防治工程設計規范》來確定河道內泥石流防治工程安全等級為二級。河道生態環境恢復治理工程主要包括堤防工程、河槽疏浚、濕地保護工程。

2.2 河道恢復治理設計

河道恢復治理要因勢利導，順應天然河流的流勢；同時根據該地區的地質結構將河道主防洪堤間中心點作為該區域內河道治理設計橫斷面的中心點。對于河道的縱坡設計整體上要與原河道縱坡基本一致，可以在局部地段進行調整，兼顧上下游，盡可能使河道縱坡變化小一些，使河道縱坡變化趨小，縱坡趨于更合理[1]。對于河道內過水斷面設計采用公式（1）:

式中:Q為河道設計洪水流量，m3/s；為河道過水斷面積，m2；C為謝才系數；R為水力半徑，m；I為河道縱比降。

根據公式（1）計算得出河道內過水斷面流量，見表1。

表1 河道過水斷面計算結果

2.3 防洪堤設計

按照《堤防工程設計規范》，該河道對應的2級堤防安全加高應為0.8 m，使用堤高=設計水深+堤頂超高來計算防洪堤高度，見表2。

表2 防洪堤高度計算表

根據表2結合泥石流的影響確定河道防洪堤高度，西側、東側泥石流溝防洪堤高度為2 m，基礎埋深0.8 m；主河道上游段防洪堤高度為3.5 m，基礎埋深1.5 m；主河道下游段防洪堤高度4.0 m，基礎埋深1.5 m。

對于防護堤沖刷深度采用公式（2）進行求解，計算結果見表3。

式中:hB為局部沖刷深度，m；hp為沖刷處水深，m；Vcp為平均流速，m/s；V允為河床面允許不沖流速，m/s；n為與岸坡形狀有關，一般取 為沖深，m。

計算結果見表3。

表3 防洪堤高度計算表

防護堤基礎深度可以采用公式（3）進行計算:

式中:Δ為安全深度，一般可取范圍為0 m～1.5 m。

防護堤各部分基礎深度計算結果見表4。

表4 防洪堤基礎深度表

2.4 泥石流防治設計

本項目區西側、東側泥石流溝具有物源點多，方量小，物源量主要賦存于溝道河床及兩側岸坡上，上游泥石流堆積區地形較為寬闊，適合儲集泥石流物質?？刂瓶裳a給泥石流的松散固體物質的數量和方式，新建防洪設施，將洪水及泥石流順暢、安全排泄。對該泥石流溝道的治理采用橫向攔擋+防洪堤（兼作物擋墻）+疏浚河道方案進行治理。

計算參數選取場地土的剪切波速:層角礫Vs=252m/s～326m/s；層強風化泥巖Vs=297m/s～311m/s，覆蓋層厚約20m～25m。

按20 m計算場地等效剪切波速值為Vse=295 m/s～314 m/s。場地類別屬Ⅱ類，設計特征周期值為0.45 s。

凍土層的承載力設計值為:角礫承載力特征值fak=400 kPa，C=0，φ=20 kPa～22 kPa；采用逐漸融化狀態的設計時應采用融化土地基承載力，則地基承載力值為:層角礫承載力特征值fak=250 kPa，C=0，φ=18 kPa～20 kPa；層強風化泥巖承載力特征值fak=250 kPa。

2.5 植被恢復設計

項目區河道部分位置較寬闊，天然河床裸露，對河道外側裸露河床進行生態環境恢復工程，治理后河道寬度8 m～12 m左右。

防洪堤修筑后將河道疏浚的松散物質回填在防洪堤后低洼處，整個項目區回填工程量較大。根據現場調查距離河道600 m處為煤礦廢棄渣堆，可將廢棄渣堆拉運回填至防洪堤后側低洼處，回填高度與周邊地形平順，使地表水可以自流匯入河道?；靥顣r進行分層碾壓夯實，壓實度系數不小于0.9。

所有回填區域表面覆蓋30 cm厚種植土，并在合適的季節播種適宜高寒草甸區的牧草進行植被恢復。播種后進行澆灌養護，保證成活率。對于河提臨近公路或建筑區的部位，按1∶2坡比進行回填，高度較高部位每隔3 m設一級平臺，平臺寬度2 m，坡面覆蓋種植土層進行種草，要求與河床回填一致。

3 環境影響評價

依據《中華人民共和國環境保護法》《建設項目環境管理條例》等相關規定對于建設工程進行環境影響評價。查清河道生態環境現狀、以及河道內污染物的種類、來源以及生長習性對河道內生態恢復工作大有裨益[2]，同時也有利于該地區的發展。

在項目修建過程中環境保護的措施需要注意:生活區要遠離施工區，生活區和施工區之間建立防護帶，糞便集中處理、棄渣堆放要統一規劃布置，給施工人員一個安全衛生的生活環境。混凝土施工容易出現粉塵，為減少粉塵污染，在施工過程中采用空氣中噴灑水霧來降低污染。同時在基坑內挖出的廢水要按要求進行沉淀處理。加強施工環境的監督工作，定期檢查；對于河道周邊的綠化也要注意保護。

該區域修建后對該地區的環境能夠產生許多有利影響:

（1）河道治理后，河道的防洪標準提高到30年一遇洪水設計，河道周邊綠化充分，使得周邊居民的生活環境得到有效改善。

（2）河道治理后，對溝道內松散物源進行攔擋，并定期進行清理，減少泥石流發生機率。

（3）河道治理后，河道內生物種類增加，有利于河道水源的自我凈化。

4 結論

本文結合標準規范和當地氣候特點對高寒高海拔地區的某河道內生態恢復過程中需要考慮的幾個方面進行分析，并依據國家標準從河道恢復治理、防洪堤、泥石流防治和植被恢復等方面進行設計。方案實施后該河道周邊環境得到一定改善，河道內生態環境得到了提高，同時減少泥石流的發生。

該地區河道修復過程中需要注意的問題在相關工程中同樣需要注意，本文可以為相關的工程提供參考。經過環境影響評價，發現進行修復后該河道生態環境有明顯提高，建議以后修建工程時尤其要注意環境影響。