淺談生態理念在淡水涌整治工程中的應用

唐 超

(廣東省水利電力勘測設計研究院，廣東 廣州 510635)

近年來，人與自然關系的認識不斷提高，河道治理不僅限于人工改造，也更加注重生態建設。河道功能不再僅僅是防洪排澇、引水灌溉，生態型、景觀型河道已成為新時代發展的需要。廣東省在開展中小河流治理工程時提出“防災減災、岸固河暢、自然生態、安全經濟、長效管護”的治理原則，要求實現生態治理[1]。淡水涌防洪達標整治工程借鑒這一治理原則，堅持“人與自然和諧相處”、“可持續發展”的理念，合理布置岸線，采用生態堤岸形式，建設生態河道。

1 工程概況

淡水涌位于深圳大鵬新區南澳辦事處，河道走向為東北—西南走向，東北起源于花山頂，流經牙山、西涌海灘3、4號門公路，在西涌灣匯入大亞灣，流域面積為3.63 km2，干流全長為3.57 km，河道平均坡降為18.09‰。該河流為感潮河流，感潮河段長約0.8 km。淡水涌主要承擔流域集雨面積內的地面匯流及排水，淡水涌干流大部分河段處于自然河流狀態，上游河段河道較窄，河堤高程較低，岸坡無防護，坡腳局部沖刷；淡水涌支涌流經西涌社區，支涌河段岸坡已有整治防護，但支涌部分河段護岸年久失修。

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252—2017)[2]《防洪標準》(GB 50201—2014)[3]和《堤防工程設計規范》(GB 50286—2013)[4]，參照《深圳市防洪潮規劃修編及河道整治規劃(2014—2020)》的成果確定本工程標準和規模：淡水涌采用50年一遇防洪標準(河口段同時采用200年一遇潮位加風浪爬高不超堤頂的要求復核堤頂高程)，堤防工程級別為2級，主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。

根據《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306—2015)，本區域地震基本烈度為7度，地震動峰值加速度為0.10 g，地震動反應譜特征周期為0.35 s，根據《水工建筑物抗震設計規范》(SL 203—97)工程主要建筑物按7度設防。

2 生態岸線布置

岸線布置遵循以下治理原則：

1) 生態建設的原則

河道平面布置盡量不改變原河道走勢，維持河道天然形態，充分體現自然、生態、和諧的河道治理理念，宜彎則彎，宜灘則灘，不進行裁彎取直。保護流域現有的自然生態環境，河道的護岸、護底盡量采用生態材料。

2) 以防洪、排澇為主，兼顧生態景觀的原則

河道治理以滿足行洪要求為主，盡可能保持河流自然流態和天然岸坡，減少過多人為改造，增加河道親水性，為河道生態修復提供條件。

3) 統籌兼顧的原則

治河工程與生態綠化工程實行統籌考慮、統一建設的原則，避免同一河段反復開挖，提高政府投資效率。

4) 切合實際，經濟合理，易于操作的原則

通過詳細調查，結合工程現狀，采用安全可靠、經濟合理的方案。對河道的原生態區特別是兩岸居民稀少的河段盡量保留其河道的原生態性，避免在原生態河道區域內進行大挖大填。

5) “海綿城市”的原則

在工程設計中體現“海綿城市”建設理念，合理運用植草溝設計，堤頂路鋪裝采用透水鋪裝。

6) 統一設計，分步實施的原則

以便設計理念能夠貫徹始終，使河道設計統一、和諧，同時控制河道建設管理用地。

3 生態堤岸設計

3.1 護岸材料比選

堤防護岸材料的選擇在滿足結構安全性的基礎上，考慮其生態功能的要求。結合本工程的特點，提出以下幾種護岸材料進行比選。

1) 干砌石

干砌石是水利工程中常用的一種護坡形式，采用塊石或片石通過人工砌筑，大小石塊相互咬合緊密，無水泥砂漿填縫，具有一定通透性，但景觀效果差。

2) 棕櫚石

棕櫚石是一種新型的生態護岸材料，是棕櫚纖維與多孔混凝土的組合體，能有效保持土壤水份和營養物質，穩固植物根系，促進生長，并能抵抗較大的水流沖刷，其規格為1.0 m×1.0 m×0.2 m(見圖1所示)。

圖1 棕櫚石護岸示意

3) 生態袋

生態袋由無紡纖維編制而成，植物種子能夠穿透袋體生長，袋內填充土壤，不改變植物的生態環境，具有良好的生態性能(見圖2所示)。

圖2 生態帶護岸示意

4) 生態植草預制塊

采用廢陶瓷顆粒通過機器壓制而成，具有強度高、抗折性好使用壽命長等優點。預制塊通過互相咬合連接成連鎖矩陣，提高了護坡的整體性能，抗沖刷能力強，坡面不易產生坍塌和沉陷。空心部位利于植物生長，增加生態效果。其規格為0.45 m×0.30 m×0.20 m(見圖3所示)。

圖3 生態植草預制塊示意

5) 草皮護坡

草皮護坡適用于背水坡及常水位以上迎水坡，具有一定的抗沖刷能力，與前述護坡相比，價格較為便宜。

6) 植草墊

植草墊適用于迎水坡對抗沖刷能力有一定要求的護坡，與其他護坡相比，價格仍相對便宜，僅比草皮護坡貴，但生態性較好，適用范圍廣，本次下游斷面迎水側水流速度仍較大，擬采用植草墊。

7) 生態混凝土

生態混凝土護坡抗沖刷能力較強，生態性較好，適用范圍廣，但造價略高，本次下游斷面迎水側水流速度仍較大，擬采用生態混凝土。

8) 石籠

石籠防護工程是一種將塊石裝入蜂巢形狀的格網箱籠，將裝有塊石的箱籠用作護岸生態植被的技術，可以作為擋墻、護坡和護底等。護坡、護底工程常用較薄的一種箱籠稱為石籠網墊(厚度一般在30～50 cm)；擋墻石籠常用較厚的一種(一般高度在50 cm以上)。網片系熱鍍鋁鋅異形截面低碳鋼絲涂聚酯保護膜后經專用機械編織而成。石籠護岸及擋墻見圖4。

石籠抗沖刷能力好，不改變土壤與地下水的交換功能，有利于植被的生長。

圖4 石籠護岸及擋墻示意

9) 普通混凝土擋墻

結構強度高，整體性好，抗變形能力強，施工簡單質量有保障。

10) 透水混凝土擋墻

由粗骨料和水泥組成，孔隙率大，透水性好，有利于堤岸與河道之間的水體和物質交換，同時具有普通混凝土的高強度等特性。

11) 漿砌石

結構整體性較好，抗變形能力強，但施工質量較難保障。

12) 生態混凝土花槽擋墻

結構生態，施工方便快捷，但單價偏高。規格為2.0 m×1.0 m×0.5 m。生態混凝土花槽擋墻見圖5。

各類護岸材料性能比較見表1所示。結合本工程特點，綜合考慮經濟性、實用性和生態需求，淡水涌干流采用生態混凝土花槽擋墻為堤岸材料，干流下游出海口200 m范圍內采用生態混凝土為護坡材料，干流其他段采用植草墊為護坡材料；淡水涌支流采用生態混凝土為護坡材料。

表1 護岸材料性能比較

3.2 斷面設計

淡水涌干流采用生態混凝土花槽砌塊堤岸+植草抗沖墊的設計方案。生態混凝土花槽砌塊沖刷能力強，而且材質具有防腐蝕性，將其用于工程上可有效維持河勢的穩定，使用時可在其上栽培綠色植物，增添綠化和美化作用，與周圍的自然環境相交融。

淡水涌干流下游河道維持現狀河寬，中游河道設計河底寬6 m，上游河道設計河底寬4 m，采用生態混凝土花槽砌塊與植草墊護坡(下游200 m采用生態混凝土護坡)，堤頂設透水混凝土路面，以綠籬隔離代替欄桿。局部河段存在含砂淤泥質土層，含砂淤泥質土層較淺，則采用拋石擠淤的方式處理地基，含砂淤泥質土層較深，則采用水泥攪拌樁處理地基。淡水涌為山區性河流，上游河水流速較大，河床采用干砌石護底，干砌石下鋪設土工布。堤頂道路寬3 m，采用透水混凝土路面，臨水側設寬1 m綠籬；堤后背水坡坡比緩于1:2，景觀工程在此基礎上利用開挖料填筑微地形，進行堤后景觀提升。淡水涌干流河道橫斷面見圖6所示。

淡水涌支流河道現狀為漿砌石斜坡式護岸，噴生態混凝土后增加綠化，重建堤頂路，以綠籬隔離代替欄桿。淡水涌支流河道橫斷面見圖7所示。

圖6 淡水涌干流河道橫斷面示意(單位：mm)

圖7 淡水涌支流河道橫斷面示意(單位：mm)

沿河堤頂路采用透水路面，雨水由透水面層滲透至6%水泥穩定碎石基層面(此層上表面稀漿封層避免雨水滲透至路基)后就地四周擴散，不僅可以削減徑流量，又可以減少初期雨水對河道的污染。透水路面見圖8所示。

堤頂道路臨水側設置生態植草溝，綠籬種植在植草溝，替代欄桿防護功能，植草溝由碎石基礎、土工布、種植土組成，收集、凈化堤頂道路雨水徑流。利用植草溝和植物的協同作用實現雨水的收集、轉輸、凈化以及補充地下水的作用，在海綿城市建設中優先使用植草溝代替傳統管道轉輸雨水徑流。植草溝大樣見圖9所示。

圖8 透水路面示意

圖9 植草溝大樣示意(單位：mm)

4 河道建筑物生態設計

淡水涌為山區性河流，枯水期上游存在斷流的可能性。為保持淡水涌日常水位，盡量避免河道斷流，新建水陂2座，確保枯水期水陂上游有一定壅水，增加增氧曝氣時間，滿足周邊生態需求，并與周邊景觀相協調。

水陂采用混凝土底板+自然石塊堆砌，混凝土底板厚0.3 m，砌石高0.5 m，順水流方向寬1.0 m，垂直水流方向與河道同寬。水陂大樣見圖10所示，水陂實景見圖11所示。

圖10 水陂大樣示意(單位：mm)

圖11 水陂實景示意

5 結語

隨著社會的發展人們越發意識到生態文明建設的重要性，河流生態治理的理念引起人們重視。河流生態治理理念主要體現：合理布置岸線，合理確定防洪標準，順應河勢避免裁彎取直，采用環保疏浚方法減少對河流及環境的破壞[5]，改善河流水環境，保護與修復河流生態，建設人與自然和諧相處的、可持續發展的生態河道。

河流治理既要滿足防洪排澇、引水灌溉等方面的功能需求，也要滿足水資源保障、水環境改善、水生態保護與修復等方面的生態需求，處理好河流與生態環境的關系，引入生態治理理念，保護與修復生態環境，打造美好自然景觀，建設人與自然和諧相處的、可持續發展的生態河道。