五十里河治理生態水利理念探析

張 麗

(大連市水務事務服務中心，遼寧 大連 116001)

生態興則文明興，推進生態文明建設，是功在當代的民心工程。河道生態化建設在城市建設進程中具有重要地位，也是水利工作者職責所在，創造一個水清岸綠、蟲叫蛙鳴、人與自然和諧共存的水岸環境，是現代治理河道的重要目標。

普灣新區位于大連市新市區北部，距離大連市中心區約60km，北臨長興島臨港工業、瓦房店市，南接金州新區、保稅區，是大連市新市區三大功能組團之一，總面積為1045.6km2。

普灣新區規劃結合功能分區及用地布局，重點打造以普蘭店老城區為依托形成的灣底城市綜合中心，以及以高鐵石河站為依托的高鐵城市副中心和以炮臺鎮老鎮區為依托的西北部產業腹地城市副中心。臨港經濟區建設，對推進大連市北部地區城市化進程將起到重要的帶動和示范作用，有利于完善市域城鎮體系，迅速推進大連全域城市化進程。

五十里河治理工程的防護對象主要為臨港工業區，為滿足該區域場區的防洪標準，本著工程經濟合理、節約土地的原則，修筑防洪設施，承接市政管網雨水及周邊山洪，保證汛期20年一遇的山洪和5年一遇的場區雨水順利排泄，保障場區的主要和配套設施不會被山洪沖刷破壞。

1 河流概況

五十里河發源于普灣新區三十里堡街道和石河街道交界處的砬山，入渤海，流域面積44.687km2，主河道長16.077km，河道比降3.955‰。

五十里河流域地處北半球中緯度地帶，屬亞熱帶海洋性的大陸季風性氣候，其特點氣候溫和，四季分明夏無酷暑，冬無嚴寒，降水集中，季風明顯。多年平均降水量600mm，降雨量多集中在7—9月。該地區多年平均氣溫10.4℃，最大凍土深為0.93m，多年平均風速5.1m/s。

河道區域內分布的巖土類型主要有素填土、淤泥、粉質黏土、強風化泥灰巖等。

五十里河北支流治理總長為2.885km。治理工程包括：堤防防洪工程、景觀橡膠壩蓄水工程、生態綠化堤岸。治理后的河道達到20年一遇防洪標準，20年一遇最大洪峰流量為327.4m3/s，

2 生態河道治理的探究

生態河道治理突出了“綜合”的治理，提高防洪排水能力的同時，將水生態與水利工程的理念創新運用，通過生物、生態措施，建設自然優美和諧的濱水景觀，賦予河道生命的思想。

生態河道治理的橫斷面規劃布局通常在矩形斷面、梯形斷面和復式斷面之間進行分析比選。

矩形斷面因需滿足洪水期泄洪的要求，根據水力計算確定設計堤頂高程，通常釆用高駁坎的形式，硬化的駁坎護岸不利于生態理念的布局，因其破壞了河岸與河床之間生態系統的連接。

梯形斷面的行洪緩坡斷面，雖利于生態綠化堤岸的布控，但枯水期蓄水的水面降低，親水效力差，防洪占地相對較多，防洪用地常被建設用地搶占，征地困難，導致實施難度大。

復式斷面恰好解決了上述二種防洪橫斷面的缺陷之處，洪水期行洪時，過水斷面變大，允許洪水漫灘，合理的主槽矩形斷面，滿足枯水期蓄水需求，提供了親水的水面，為生態水利理念提供了展示的空間，總體降低了駁坎護岸高度，結構抗力減小，可設計低強度的柔性護岸結構型式，為生態護岸形式提供了選擇的空間。

2.1 水面線推算計算邊界條件

五十里河為入海河道，依據能量守恒定律，自入海口逐斷面向上游推求。計算河道防洪標準20年一遇的設計水面線。設計洪水在入海口處與設計潮位有多種組合情況，根據本地區潮汐與暴雨特性，在本次水面線計算中采用兩種不利組合情況進行計算，計算最終結果為兩種組合情況的外包線。

計算20年一遇標準水面線采用：20年一遇設計洪水與多年平均高潮位組合、10年一遇設計洪水與20年一遇設計高潮位組合的外包線。

河道糙率結合治理后河道的實際情況綜合確定。五十里河規劃治理后道較順直、斷面規整、水流順暢、河床為土質，主河槽為綠格網箱直墻，直墻以上為有景觀種植的緩坡，則本次主河槽糙率取值為0.025、緩坡取值為0.06。

2.2 河道橫斷面創新點

堤型的選擇首先滿足滲流穩定、抗滑穩定等條件，還要結合生態布局的需求，且保障河流的聯通性。

河道治理段采用綠格網箱與土堤相結合的護岸型式，堤頂高程達到設計堤頂高程，堤頂寬度為3.0m，網箱頂部土堤坡度為1∶6，背水面坡度為1∶2。

岸墻(綠格網箱)，由聚脂膜構成的網籠，回填毛石或卵石，透水性強，為柔性結構，能形成自然生物帶，可承受凍脹力變形，施工簡單，生態效果較好，且有很好的抗沖穩定能力。

根據防洪需要，采用四種尺寸的聚脂膜綠格網箱：4m×0.5m×0.5m、4m×1m×0.5m、4m×1m×1m、4m×1.5m×1m，網箱后鋪設無紡布(300g/m2)。

工程地基土大多為淤泥土層，地質條件較差，無法滿足建筑物結構對基礎的抗震及承載力要求，根據地質條件給以相應的地基處理：樁號北支0+073—北支2+500由于地基淤泥層較厚，采用振沖碎石樁來加固地基，振沖樁需穿透淤泥層；樁號北支2+500—北支2+600河段淤泥層較淺，采用強夯置換的方式進行地基處理；樁號北支2+600—北支2+957.66河段基礎無淤泥層，且素填土深度較淺，距巖層0.7～1.5m，根據實際情況采用強夯或開挖的方式進行地基處理。

碎石振沖樁選定75kw振沖器，樁頂地面鋪設500mm厚碎石并夯實。碎石振沖樁直徑1m，間距1.8m，梅花形布樁，樁底穿過淤泥層，復合地基設計承載力120kPa，如圖1—2所示。

2.3 生態堤岸

河道的橫斷面采用了生態復合型斷面，河道的大部分堤段的緩坡(1∶6)釆取植物措施，河道植物綠化與河道防洪治理、生態布局的理念相結合。

根據河道不同時期的水位特征值，合理布局堤岸的植物種植層次。常水位以下且水流平緩的地方，種植易成活的美觀的水生植物，有凈化水質的作用，且美化水面，親水戲耍；常水位至設計洪水位區間的坡面，需要起固堤、水土保持作用，以濕生植物為主，選擇耐短時間水淹的鄉土植物；設計洪水位以上是生態布局展示的重要區域，選擇適合本土種植的植物，即適應性強、成活能力強的本土植物，整個河道流域變成一個綠色生態走廊，充滿了生機活力。

2.4 景觀橡膠壩

在滿足河道行洪安全的前提下，在河道內建設生態蓄水工程，起到改善水質、防風固沙、穩定河勢的作用，既可解決河道防洪與蓄水的矛盾，又有利于生態環境的保護。

橡膠壩位于河道樁號0+150，采用枕式充水橡膠壩，螺栓壓板錨固，壩長20m，內壓比1∶1.4。壩高根據河道景觀蓄水需要確定，設計壩高2.1m，設計正常蓄水位2.5m，壩頂高程2.6m。橡膠壩壩袋型號為JBD2.5- 140140- 2。

橡膠壩工程：10m上游防護段，8m上游鋪蓋段，8m壩室段，11m下游消力池段和14m下游海漫段。

為壩袋充泄水的泵房，布置于右岸。地下一層面積為38m2，安裝充排水泵及調放水閥門，為鋼筋混凝土結構；地上一層為工作房，如圖3所示。

圖1 墻高3.0m的河道斷面圖(單位：mm)

圖2 聚脂膜綠格網箱示意圖(單位：cm)

圖3 橡膠壩及管理房示意圖(單位：mm)

橡膠壩基礎防滲采用高壓旋噴防滲墻進行處理，樁徑為1.2m，造孔間距為1.0m，深度范圍為9.2～12.9m，成墻厚度0.6m，滲透系數小于1×10-4cm/s，底部須伸入粉質黏土，兩側向河岸各延伸15m(頂高程不低于橡膠壩頂高程)。高壓旋噴樁采用雙重管法，壓力控制在15.0～20.0MPa，噴射量控制在60～70L/min，旋轉速度控制在5～16r/min，提升速度控制在7～20cm/min，旋噴注漿，采用強度等級為42.5級的普通硅酸鹽水泥，根據需要加入適量的外加劑及摻合料。

2.5 結構穩定分析

穩定計算采用加固后不利斷面作為計算斷面(樁號北支0+300)，堤高4.30m(考慮以后場平回填)，網箱高度2.47m，土堤坡度1∶6。

計算工況為設計洪水位、危險水位最不利組合進行計算。

穩定計算采用瑞典圓弧法進行計算，應用中國水利水電研究院的土石壩邊坡穩定分析程序(STAB2009)，計算公式如下：

堤防材料物理力學指標見表1。

表1 堤防材料物理力學指標

從計算結果看，設計堤防斷面迎水坡、背水坡均能滿足規范要求的最小安全系數，能夠保證堤防的安全，穩定計算成果見表2。

表2 穩定計算成果表

3 結論及展望

生態復合型河道橫斷面、經濟實用的橡膠壩蓄水工程技術、自然生態綠化堤岸工程措施，體現了生態水利理念在本工程中的設計，實現了對河道的“綜合”治理。

生態水利工程是一項綜合性的建設工程，涉及到多專業、多學科的綜合性領域，不僅僅要滿足防洪減災需求，通過水利工程、水生態、綠化形成生機盎然的生態環境，提高了對城市河道的生態、旅游、景觀的綜合效果。

對已建生態河道的實踐回訪，對其不足處進行探究分析，探討解決問題的對策，反過來服務于規劃設計及方案的決策，形成回訪、探究、修正、完善，使河道生態水利治理規劃的設計趨向完美，達到人與自然和諧持續共存的水岸環境，是現代治理河道的重要目標。