生態渠道襯砌斷面設計與應用
——以臨澤縣水系連通項目為例

鮑虎章，繆建雄

甘肅省臨澤縣水務局，甘肅 臨澤 734200

按照生態文明建設和實施鄉村振興戰略的安排部署，為提高縣域水資源配置能力、保障生態環境用水、緩解水資源短缺和生態環境惡化，臨澤縣規劃實施了水系連通項目。該項目通過修建連通水系，將臨澤縣南部的紅山灣水庫和梨園河汛期洪水引入中部荒漠林區、濕地及雙泉湖水庫，實現對中部生態虧空區域的補水。同時，部分水系線路途經鄉村振興示范帶及美麗鄉村建設示范點，結合鄉村振興示范帶及美麗鄉村建設，將部分水系打造為親水生態休閑景觀帶，成為實施鄉村振興戰略，改善農村人居環境，建設美麗鄉村，實現生態宜居及水生態文明建設目標的關鍵工程。

一、工程概況

本次設計生態渠道位于臨澤縣城以南的倪家營鎮，丹霞快速通道及梨園河東側的砂礫石戈壁灘，是丹柳路鄉村振興戰略示范帶上的重要節點。同時，規劃在水系東側建設汪家墩村宜居社區、丹霞新村、濱水宜居社區、養老社區及花田、農莊等鄉村振興示范項目。

（一）工程地質

工程區地處河西走廊中段張掖盆地西南部，地貌單元屬祁連山山前沖洪積扇中部的戈壁平原及沖積河床地貌，砂卵礫石層無覆蓋，為戈壁灘地。

工程區出露的地層較為簡單，第四系砂卵礫石階地上，地層巖性單一，地基穩定，屬非液化土體，亦屬非凍脹性土層，工程地質條件較好，但滲漏量較大，需采取防滲處理措施。

工程建筑物主要為輸水渠道及簡易橋、陡坡等，地基結構稍密至中密，分布穩定且厚度大，允許承載力可達300～350kpa，可作為良好的建筑物地基持力層，不存在地震液化及永久性凍脹性問題。

（二）水文地質

工程區地下水為第四系松散巖類孔隙潛水，含水層巖性以砂卵礫石為主，總厚度＞250m；地下水位埋深＞50m，砂卵礫石滲透系數150m/d。地下水補給來源主要為河流、大氣降水、渠系及田間水入滲等。

經對工程區全線等間距取樣檢測數據顯示，礦化度0.673g/L，硫酸根離子含量219.02mg/L，屬HCO3--SO42--Na+-Ca2+-Mg2+型水，水質較好。依據相關規范判定，地表水對普通混凝土無硫酸鹽腐蝕性。

二、工程布置

經對工程區的現場踏勘，按照臨澤縣鄉村振興戰略丹霞生態康養休閑谷總體規劃，確定該段渠道布置在丹霞快速通道東側現狀30m生態林以東50m范圍內，渠道按照生態水系景觀帶設計要求，呈自然曲線型走向，并在渠道兩側布置健身步道及綠地，形成生態水系景觀帶。

三、渠道斷面設計

（一）縱斷面設計

依據現場實測地面高程，渠道縱坡均按地面縱坡確定，為保證渠道安全運行，同時滿足冬季停水后防止渠內積水凍脹及塊石襯砌渠道最大不沖流速小于2.5m/s的要求，渠道縱坡按正坡連接設計。渠道岸頂高程不得高于丹霞快速通道路面。

為保證渠道調水期間正常輸水及調水間歇期渠道內保留水面，根據現狀地形調整渠道設計縱坡為1/500，并在渠道內適當位置設置帶擋水墻的陡坡，擋水墻高度按堰頂過流流量達到渠道調水設計流量時的高度確定。

圖1 生態渠道縱斷面設計示意圖

圖2 生態渠道橫斷面設計圖

（二）橫斷面設計

為助推美麗鄉村建設，改善農村人居環境、形成生態宜居的美麗鄉村，經對臨澤縣近年來實施的生態水系工程對比分析，渠道橫斷面形式選擇寬淺式梯形斷面，襯砌材料根據修建渠道的地形、地質條件和當地建筑材料儲量綜合分析，采用砂礫石、干砌石和生態袋復合襯砌，土工膜防滲技術。

渠道設計底寬5.3m，渠深1.0m，水深0.85m，超高0.15m。渠底襯砌結構從下到上依次為10cm厚中粗砂、0.3mm厚復合土工膜、10cm厚中粗砂、35cm厚砂礫石墊層。土工膜及上下中粗砂墊層以1:3坡度由渠底兩側向渠坡延伸至渠頂設計高程，渠坡臨水坡水面以下采用30cm厚干砌石護砌，水面以上采用生態袋按1:3坡度護砌至渠頂高程，生態袋厚30cm，生態袋與土工膜上中粗砂墊層間回填壤土至渠頂高程。

1. 生態袋設計。生態袋是一種護坡植被綠化的生態環保袋，是由聚丙烯或聚酯纖維為原材料制成的雙面熨燙針刺無紡布加工而成的袋子，是一種抗紫外線耐酸堿的合成材料。生態袋應用于渠道襯砌工程中，具有施工鋪設簡便，草種隨意調整，且分布均勻、成活率高，形成草皮護坡快的優點。該工程根據氣候條件選擇有較強的環境適應性、管理粗放、耐寒旱，生長迅速、再生能力強、地表覆蓋度高的多年生黑麥草、高羊茅、細羊茅和波斯菊為生態袋草種。生態袋內裝填材料主要以種植壤土、黃沙、有機肥及微生物菌劑組成，經充分拌合發酵后裝袋沿渠道坡比分層呈梯形疊砌。

2. 土工膜設計。復合土工膜防滲具有防滲效果好，施工簡單等優點。結合工程實際，依據相關規范，生態渠道防滲選用SN2/PE-16-300-0.3規格的復合土工膜，即短纖針刺非織造/PE復合土工膜，兩布一膜，斷裂強度為16KN/m，單位面積總質量為600g/m2，非織造布采用滌綸短纖制成，短纖針刺非織造布單位面積質量150g/m2，膜材厚度0.3mm。幅寬選擇≥6m，搭接強度不低于母材強度。

3. 抗凍脹設計。渠道渠底為砂礫石襯砌，不進行抗凍脹設計，渠坡為干砌石、生態袋襯砌，沒有抗凍脹要求。

綜上所述，該生態渠道襯砌形式與混凝土常規襯砌形式相比，具有抗凍脹性能好、防滲效果佳、施工方法簡單等優點。同時，生態護坡和擋水墻的應用可極大地改善局部小氣候，美化環境，形成生態親水景觀帶，對水體自凈能力有一定作用，且符合新時代生態治水要求。

近年來，生態渠道襯砌形式先后應用于臨澤縣大沙河至雙泉湖水系連通工程和14萬畝公益林生態供水工程，工程建成后，水生態景觀效益突顯，設計方案得到了設計單位、當地居民及政府部門的好評。該生態渠道襯砌斷面在西北地區借鑒應用，還需注意以下幾點：一是生態袋疊砌完成后，應及時灑水養護，保持生態袋濕潤，有利于出苗整齊；二是工程工期宜安排在9月份以前，有利于生態袋植物根系成長發育，確保越冬，次年正常發芽生長，形成草皮護坡，使渠道邊坡穩定；三是對降雨量較少的干旱地區，宜與綠化供水微灌工程配合實施，以保證生態護坡植物灌水需求，降低人工養護成本。