義縣防洪治理工程格賓石籠生態護岸技術的應用

張丹丹

(遼寧省錦州市義縣水利事務服務中心，遼寧 錦州 121100)

近年來，城市化發展與河流生態系統之間的協調性問題逐漸引起人們的關注，以可持續發展為理論的水生態文明建設持續推進，并成為建設美麗中國的資源環境基礎和生態文明建設的水利載體，對此許多地區現已完成專項規劃的編制。為積極響應國家號召水利行業率先探索了水生態文明建設，充分考慮人與自然的協調關系，以“和諧、自然、生態、安全”的治理目標推進水生態文明建設。本研究以義縣大凌河綜合治理工程為例，從水生態文明建設的視角總結分析了常用的生態護岸技術，并深入探究了格賓石籠護岸的布置形式、技術參數、施工要求等，以實踐工程驗證其科學適用性。

1 水生態文明建設

水是生態之基、生產之要、生命之源，也是人類文明的搖籃和各類生物賴以生存的基礎條件，對生態系統發揮著關鍵性控制作用。水生態主要是指與水循環密切相關(如重要產水區)的陸地生態系統，以及以水為載體的地下水、濕地、江河、湖泊的生態系統。結合現有文獻資料，可將水生態文明的內涵概括為：以人水和諧為核心，通過文明化水系統的保護、管理、制度、文化、理念以及利用等建設內容，從而實現水生態系統完整和水資源可持續利用的文明狀態。因此，將水生態文明簡要概括為“文明化”、“文明態”六個字，其中文明化指開發、利用管理、保護水資源過程中，人類要做到理念、文化、制度、行為的文明，將水資源系統以文明的方式開發利用；文明態是指水資源可持續利用和水生態系統完整的狀態。

對于水生態文明建設工作水利部連續發布了相關的意見和通知，大凌河成為建設水生態文明的試點流域。2018年，河長制的全面推行，為“水情、景美、岸綠、河暢”治理目標的實現奠定了基礎，這也是建設水生態文明的真實體現。依據水利部和省水利廳要求，結合區域防洪治理規劃以及近期河道治理工程，大凌河流域水管部門提出要營造人水和諧相處的水域空間、打造自然生態河流、維護河流生態系統平衡，并強調“按照水生態文明以及人水自然和諧的要求，切實改善水生態環境，確保水清、岸綠、河暢目標的實現”，以此為基準批復建設義縣大凌河治理工程[1-5]。

考慮自然景觀效果的生態健康河流，將受人類活動破壞與干擾的河岸修復成適宜生物生存，生物與水體、土體與水體相互涵養的近自然狀態河岸。目前，以生態護岸替代傳統硬質護岸的研究應用日趨廣泛，在提供一定的景觀欣賞價值的同時又能為動植物的生存繁衍營造良好的空間，這充分體現了人類“返璞歸真、回歸自然”的觀念以及水生態文明建設的理念。將格賓石籠擋墻護岸技術應用于義縣大凌河綜合治理工程，有利于促進周邊環境與河流系統的信息交流，并為水生動植物生長創設適宜的空間，對于形成水生態景觀和增加物種多樣性發揮著積極作用。

2 河道護岸技術

2.1 常用的河道護岸技術

傳統的水利工程比較注重防洪排澇、水力發電、城市供水等功能，所以硬質護岸的應用較為廣泛。生態護岸技術能夠為水生動植物提供適宜的棲息環境，在確保行洪安全的基礎上，強調河岸與水流之間的能量、物質交換。通過試驗研究和工程實踐，相關學者提出了適用于不同河流的護岸技術及其材料類型。根據大凌河流域實際情況，文章詳細說明了常見的護岸技術，如表1。

表1 常用護岸技術及其優缺點

2.2 生態護岸材料和形式

針對多種不同的生態護岸技術，其護岸形式和材料類型的確定要綜合考慮材料供應、地基條件、工程占地、抗沖流速等因素。

材料供應。對于交通便利、石料供應豐富的地區比較適用漿砌石、格賓石籠護岸形式，而城市河道治理多選用生態混凝土、生態袋、預制塊和自嵌式護岸，這種護岸材料大多來源于廠家生產。

地基條件。護岸工程中格賓石籠具有較強的地基變形適應能力，所以在軟弱地基或無法探明地質的情況下存在較強的適用性。

工程占地。采用墻式護岸的自嵌式塊體、格賓石籠、漿砌石等護岸技術，在土地價格較高或征地困難的工程中具有較強適用性。

設計流速。針對水流速度較高、河道坡降較大的河流，應優先考慮抗沖刷能力較強的格賓石籠和漿砌石護岸技術，結合實際情況合理選擇放坡或擋墻護岸結構。

2.3 格賓石籠生態護岸技術

在古代筑龍結構的基礎上發展形成的格賓石籠護岸，主要是將符合要求的塊體材料填充于網格組裝成的箱體內，從而形成兼具工程生態效應、環境效應及傳統護坡耐久性、安全性的柔性結構，以達到適合生物生長、生物與土體相互涵養的仿自然狀態。實際工程中，格賓石籠生態護岸存在造價低、施工方便、生態環保性和安全性好等優點。

造價低。石塊、格賓網等工程量為格賓石籠擋墻的主要構成，相比同類產品在石材豐富地區具有更低的造價，并且有利于就地取材。

施工便捷。結合現場施工情況，在熟練操作的條件下每天每班組可以完成砌筑量約8～10 m3，其施工速度快、操作簡單且無需專門養護。

生態環保性。高透水性和高孔隙率為格賓石籠結構的典型特征，生物、水流與土壤之間可以相互涵養，并且對原生物棲息環境產生的影響較低，本土生物能夠較好的生存于完工后的環境內。此外，可以使用河內塊石，方便就地取材，防治土壤侵蝕以及減少對土體的干擾。

安全性。格賓石籠結構不僅存在較好的基礎變形適應性、柔韌性，而且可以形成有效固坡、護坡的整體透水結構，在一定程度上抵抗沖刷和風浪沖擊。

3 工程應用

在河道治理工程中格賓石籠擋墻護岸的應用日趨廣泛，如付燕燕等[6]將格賓石籠護岸技術應用于韶關市新豐江治理工程，結果顯示格賓石籠護岸具有節省投資、生態美觀、河暢固岸等優點；烏海強等[7]研究了格賓石籠護岸技術在一級支流清江河中的應用成效，表明格賓石籠能夠提高經濟效益、降低生產成本以及縮短建設工期。李澤等[8]探究了格賓石籠護岸技術在昆明市盤龍江河道治理中的應用效果，并注重探究了河岸修整技術和施工方法，對改造城市河道發揮著顯著成效。

3.1 工程概況

大凌河在義縣頭道河鄉九關臺門入境，左岸流經頭臺鄉、城關鄉、九道嶺鎮，大榆樹堡鎮、張家堡鄉5個鄉鎮，右岸流經頭道河鄉、聚糧屯鄉、白廟子鄉、七里河鎮4個鄉鎮后，在張家堡鄉的木廠堡村流入凌海市境內。境內全長66.4 km，流域面積2 262 km2，主槽寬300 m左右，平水期主槽寬度150 m，水深0.2～1.0 m，坡度1%左右。

大凌河主流擺動不定，對兩岸灘地植被的沖刷，造成生態環境破壞。因此，采取相應工程措施控制河勢，加大河道行洪斷面，平順河勢，確保水文斷面所監測和收集水文數據及成果準確性、合理性；同時，防護兩岸耕地、林地、植被灘地岸坎，保護生物多樣性的植被緩沖帶不被侵蝕；減少水土流失、防止河床沖刷，為河流流域內穩定、良好的生態系統打造堅實的基礎十分必要。此外，破臺子大橋至萬佛堂河河口右岸河段應結合大凌河國家級濕地公園的統一規劃，先要滿足河道的行洪安全要求，通過相應措施，改善河道生態環境、恢復河灘濕地系統，形成生態景觀、水系連通為一體的國家級生態景觀濕地公園，與下游義縣城區段連成一體，在大凌河上打造出一個重要的生態景觀河段。

通過綜合治理，使破臺大橋上下游河段水域岸線開發利用得以合理規劃，岸線規劃建設項目與岸線規劃利用功能區劃相協調，結合河道的岸線資源條件，采取防洪防護工程建設，打造凌河精品工程，保障河道行洪安全、河勢穩定，保護生態環境、恢復改善生態體系。將格賓石籠擋墻護岸應用于河道綜合治理工程，具有成本低、耐沖刷、穩定性好、主體聯結強、施工簡單、壩成型快等優點。

3.2 工程形式布置

3.3 技術參數設計

(1)格賓石籠石塊。采用粒徑為200 mm×150 mm的卵石、塊石作為格賓石籠填充物，填充后孔隙率不超過30%且保證結構安全和整體穩定，填充石料符合質量要求。

(2)格賓石籠網箱。格賓石籠網箱常見的尺寸形式2.0 m×1.0 m×1.0 m、1.3 m×1.0 m×1.0 m、0.5 m×1.0 m×1.0等，以熱塑10%鋅鋁合金鋼絲制成，網孔120×100 mm，鋼絲涂塑后直徑為3.1～3.5 mm。

(3)基礎埋置深度。以沖刷深度以下0.5～1.0 m作為基礎底板埋置深度，結合義縣大凌河流速1.0 m/s和河道水利坡降較小的實際，經計算確定埋深不低于1.0 m。

(4)基礎承載力。地形適應能力強為格賓石籠的典型優勢，能夠有效防止不均勻沉降可能導致的坍塌、拉裂等問題。通過工程計算，確定4.5 m、4.0 m、3.5 m擋墻結構的地基承載力，其最大值為90 kPa。

3.4 施工要求

(1)錯峰搭接。格賓石籠層與層間不允許出現“通縫”，砌體結構要上下聯結、橫縱交錯，并以“丁”字箱體適當擺放每層格賓石籠。

(2)預留沉降縫。無經驗情況下，技術規范要求以墻身高度的3%～5%作為沉降量取值。通過監測擋墻沉降發現，綜合治理工程的局部沉降量達到30 cm，這主要與未預留沉降量就開挖基礎有關。因此，為保證護岸結構安全穩定要至少預留30 cm的沉降量。

(3)降排水問題。通過現場調查發現，雖然關閉了治理河段上、下游的節制閘，但積水現象仍然存在。為防止出現地基承載力受人為干擾而不達標的問題，在基礎開挖施工時需要做好降排水工作。

(4)外觀要求。格賓石籠砌體要線性符合設計要求、外露面平整美觀，為保證線形美觀要注重曲線段的施工控制。

4 結語

將格賓石籠護岸應用于義縣大凌河綜合治理工程，能夠為沿河居民和周邊農田提供安全的空間，并保證周邊環境與河流水體檢的信息交流，在滿足設計洪水標準不越堤和遇常水位基礎防沖要求的情況下，為水生動植物生長營造了良好的生存、繁衍空間，其優點有造價低、施工簡便、環保、生態、安全等，在河道生態治理和水生態文明建設中具有廣泛的應用前景。