甘德縣東柯曲下藏科鄉段河道生態治理措施研究

羅軍昌

(青海堰河建設工程勘測設計咨詢有限公司，西寧 810000)

1 概 述

東柯曲又名東柯河，黃河左岸一級支流，其上中游稱柯曲尕瑪，發源于青海省果洛藏族自治州甘德縣西北部伊里布卡溝，東流至沙科鄉東側，下賽義河由西匯入后，折向東南，距源頭30 km處，吉爾根河匯入，干流流經下藏科鄉、上藏科鄉和江千鄉后，轉向東北，流至紅星鄉又折向東南。經過馬舍鄉、格兒吉鄉、納西來的直和拉溝，在下藏科鄉柯多地區匯入黃河。河長155.4 km，流域面積3 446 km2。由于客觀條件的限制，目前東柯曲河下藏科鄉段左岸尚無任何防洪設施，汛期河水對河岸的淘刷十分嚴重，不少地段河岸坍塌，并不斷向外擴張重新造床，其勢將影響河道左岸草地及居民。洪水不斷侵蝕居民點建筑物，洪水肆虐，直接威脅到沿河建筑物，給當地人民群眾的生命、財產安全造成損失威脅，而且河道沿線原有河床被破壞、占有、垃圾堆放現象嚴重。近年來，隨著下藏科鄉的建設發展，鄉鎮府駐地新建多處移民安置點及商鋪，建設面積不斷增加。為了保護該地區人民群眾的生命財產安全，確保下藏科鄉的建設發展、經濟的持續穩定，提高東柯曲下藏科鄉段的防洪能力，改善該段生態環境已刻不容緩。河道由西向東一字型布置，經過下藏科鄉鄉鎮。本段的治理主要采用賓格網箱護腳+生態護岸結構，修建防洪堤總長2 010 m。

2 生態河道治理方案

2.1 河道治理護岸形式

根據流域內河道地質地形情況、風浪水流作用和施工條件等因素綜合考慮，河道治理護岸工程可選擇的形式有：①坡式護岸；②壩式護岸；③墻式護岸。根據不同河段水流作用、地質地形情況、施工條件、運用要求等因素，適宜本工程的護岸形式有坡式護岸和壩式護岸。通過護岸功能、工程造價、生態防護、環境美化等方面綜合分析比較后，本次治理的溝道護岸主要形式采用平順式坡式護岸，局部采用壩式護岸。本次護岸材料選擇現澆砼護坡、漿砌石和格賓護坡3種護砌型式進行經濟技術比較。

2.1.1 現澆砼護坡結構方案

當河道護岸采用現澆混凝土結構時，滿足護面穩定的混凝土護面厚度t計算公式如下[3]：

(1)

式中：t為護岸面板厚度，m；η為系數，對開縫板取0.075；對上部為開縫板、下部為閉縫板可取0.10；H為計算坡高，m，取H1%；γb為混凝土板的重度，kN/m3；γ為水的重度，kN/m3；L為波長，m；B為沿斜坡方向(垂直于水邊線)的護面板長度，m；m為斜坡坡率，m=ctga，a為斜坡的坡角。

經計算，混凝土護面厚度為0.12 m。

根據計算結果，結合已建工程的經驗，護面現澆砼厚度取20 cm(堤頂到堤腳)，強度指標為C25。混凝土護坡坡比1∶1.5，基礎埋置深度2.0 m，排水采用DN50PVC-U管，間排距2.0 m，梅花型布置，每5 m設置一道變形縫，縫內填閉孔泡沫板，迎水面聚氯乙烯膠泥封填。結構見圖1。

2.1.2 漿砌石護坡結構方案

漿砌石護坡也是國內常用的護坡結構，它能抵御更大的風浪沖刷，但需設排水孔，以排除墊層滲水。根據省內防洪工程漿砌石護坡統計，漿砌塊石護坡厚度一般為0.3～0.4 m。漿砌石護坡坡比1∶1.5，結構厚度0.4 m，基礎埋置深度2.0 m，排水采用 DN50PVC-U管，間排距2.0 m，梅花型布置，每5 m設置一道變形縫，縫內填閉孔泡沫板，迎水面聚氯乙烯膠泥封填。結構見圖2。

圖1 C20混凝土護坡典型圖

圖2 漿砌石護坡典型圖

2.1.3 格賓護坡結構方案

格賓護坡防護厚度采用下面公式計算：

(2)

Cv=1.283-0.21g(R/b)

(3)

式中：Dm為填石的中值粒徑，50%的填石粒徑超過該值；S0為粒徑安全系數；CS為填石穩定系數，取0.1；Cv為流速分布系數；d為流速V處的局部水深；rs為填石重度，kN/m3；rW為水的重度，kN/m3；V為斷面平均流速，m/s3；g為重力加速度；K1為邊坡修正因子；R為水力半徑，m；b為水面寬度，m；

經計算t=0.25 m。

考慮格賓護面施工因素及甘德縣已建工程的經驗，格賓護坡厚度為0.4 m，固腳護坡厚度分別為1.0和0.4 m。結構見圖3。

2.1.4 經濟比較

混凝土護坡、漿砌石護坡及生態格網護坡經濟比較按10 m長主體工程量投資比較。見表1。

圖3 格濱生態格網護坡典型圖

表1 不同護砌材料主體工程投資比較表

通過主體工程投資比較，漿砌石護坡最貴，混凝土和生態格網投資基本相當。因此，護岸型式優先考慮后兩種材料。當不得不采用漿砌石護岸型式時，再考慮漿砌石護岸結構。

2.1.5 綜合比較

3種治理方案護坡技術上均能滿足工程要求,混凝土和漿砌石護坡屬剛性結構，對地基承載力較高，但二者的抗震性能較格賓生態網差，而且使用材料不可以重復利用，混凝土護岸和漿砌石護岸對水泥用量較大，施工過程中會產生大量的熱，污染大，使生態環境惡化。生態格網結構是一種整體性、透水性較好的柔韌結構，對地基變形適應能力強，可使土體、水體和水生物相互涵養，在目前可持續發展節能減排的大環境下，使用生態格網取代原有混凝土和漿砌石是大勢所趨。經濟性漿砌石護坡最貴，混凝土和生態格網投資相當[4]。因此，本工程溝道治理護岸材料推薦生態格網結構即格賓護坡結構。

2.2 護岸治理

河道由西向東一字型布置，經過下藏科鄉鄉鎮，本段的治理主要采用賓格網箱護腳+生態護岸結構，結合覆土植草生態護坡護岸。新建格賓石籠護岸總長2 010 m，覆土植草生態護坡6 696 m，其中左岸3 696 m，右岸3 000 km。新建墻式擋墻240 m。河道生態治理統計表見表2。

表2 河道生態治理統計表

3 護岸結構設計

3.1 生態格網護岸

生態格網護岸分為上部護坡和下部護腳兩個部分。考慮河岸地形地質條件、施工方便等因素，護岸坡度根據實際地形開挖或夯填成統一坡度，施工前護坡堤基必須清除坡面表層植物根系、腐殖土，清基厚度不少于30 cm，地基采用砂礫石回填，護岸下部采用格賓網石籠護腳，上部護坡采用格賓網石籠護坡，格賓網石籠護坡迎水坡坡比1∶1.5，護岸工程斜坡高度為1 m，護坡厚0.4 m，護岸頂設格賓網石籠封頂，寬度0.5 m，在地基土與格賓網石籠之間設一層200 g/m2的土工布作為反濾層。當臨河高坎高于護岸工程設計頂高程時，應確保開挖護岸頂高程以上邊坡穩定，本次砂礫石開挖邊坡 0.75～1∶1.25。

格賓網鋼絲采用10%鋁鋅+混合稀土合金鋼絲覆塑防腐處理，經機械鉸合編織成的六鉸狀、六邊形網孔的網片結構[5]。護岸部位對應格賓網尺寸規格見表3。

表3 護岸部位對應格賓網尺寸規格表

填石要求[6]：格賓籠填充材料一般按就近原則選取塊石和碎石，填充比例為8∶2，塊石飽和抗壓強度40 MPa以上，粒徑在8～25 cm，強度等級MU30，遇水不易崩解和水解，抗風化，碎石應級配良好，石料質地堅硬。格賓籠填石粒徑120～250 mm，中值粒徑190 mm，按設計級配填裝。單側防護段生態格網護岸典型圖見圖4。

圖4 單側防護段生態格網護岸典型圖

3.2 漿砌石墻式護岸

墻式護岸采用漿砌石重力式護坡，護坡墻體采用漿砌石砌筑，墻頂寬度為0.5 m，墻高為2 m，底寬2.1 m，為俯斜式結構，背水面坡比為1∶0.3，迎水面坡比為1∶0.1。墻前后各設置1個擴展墻趾臺階，高0.5 m，寬0.5 m。擋墻每隔10 m設伸縮縫一道，縫寬3 cm，縫內采用高密度聚乙烯閉孔泡沫板填縫處理，采用聚氯乙烯膠泥封口，填深為2 cm。擋墻依據實際地形開挖(夯填)成統一坡度，夯填相對密度不小于0.65。擋墻布置φ=50 mm的PVC管做排水管，排水管按2 m×2 m的間距梅花形布置，坡度為4%。漿砌石墻式護岸典型圖見圖5。

圖5 漿砌石墻式護岸典型圖

3.3 自然護岸

自然護岸在溝道地形較寬闊的岸坡，依據實際地形對迎水面岸坡進行開挖(夯填)平整成統一坡度，迎水坡坡比1∶1.5，坡面覆腐殖土后植草，覆土厚度20 cm，覆蓋度達到70%以上。

4 結論及建議

通過對所需河段護坡進行整修治理、疏浚河道、護砌河岸，一方面將有利于河道行洪安全，降低附近居民和農田受洪災的風險，同時提升和美化沿河環境；另一方面對保護村民出行安全，防止村莊和農田免遭洪水沖淹，以保障農民正常的生產生活，推動國家精準扶貧與經濟社會發展相協調的需要。