生態(tài)岸坡防護(hù)技術(shù)在河道生態(tài)綜合治理工程中的應(yīng)用

郭立新

（河南省陸渾水庫管理局，河南 洛陽 471003）

0 引言

某縣河道生態(tài)綜合治理工程整合資金項目是某縣灌河生態(tài)綜合治理工程的一部分，由于受整合資金使用要求限制，治理范圍煙北頭溢流堰—鲇魚山總干渠渡槽段，灌河樁號4+035—15+750段，長度11.72 km。工程建設(shè)內(nèi)容包括河道清淤疏浚、生態(tài)岸坡防護(hù)工程、河道岸緣整治工程和生產(chǎn)路工程，為下一步灌河生態(tài)綜合治理建設(shè)，做好工程銜接。

1 工程現(xiàn)狀

灌河為山區(qū)、丘陵區(qū)河道，流域面積大，洪水匯流快，河道比降陡，河水暴漲暴落，加之河道灣多，座灣頂沖和主流靠岸，河岸沖刷嚴(yán)重；河道岸坡多為自然坡地，無人工護(hù)岸措施，岸坡地層巖性主要為細(xì)砂、中砂、粗砂，局部表層為素填土和粉土，結(jié)構(gòu)松散，抗侵蝕能力弱，現(xiàn)狀河道彎曲，河槽橫向穩(wěn)定性差，在水流的侵蝕浸泡下，強(qiáng)度降低，隨著洪水快速退卻，河岸土體極易坍塌，形成險工危及岸坡安全。

2 治理原則

岸坡護(hù)砌以消除險情、滿足工程防洪要求為目標(biāo)，以生活、生產(chǎn)、生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展為基本原則，盡量少削灘或不削灘、保持河道岸坡原貌、維持河道原有生態(tài)和水流條件為基準(zhǔn)，采取合理的工程結(jié)構(gòu)型式對險工進(jìn)行除險加固，達(dá)到護(hù)灘固堤，穩(wěn)定河槽河勢，確保沿岸保護(hù)區(qū)人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

3 防護(hù)范圍

此次防護(hù)區(qū)域確定的原則為：①河岸處于河道轉(zhuǎn)彎，坐灣頂沖，河流容易沖蝕岸坡；②河槽靠近岸坡處，岸坡陡立，岸坡坍塌發(fā)育，崩岸退灘發(fā)展較快。根據(jù)以上原則及河道疏浚后的中心線，確定某縣河道生態(tài)綜合治理工程生態(tài)防護(hù)段共有2處，總長度1 345 m，一處位于灌河河道右岸，一處位于左岸支溝處。位置見表1。

表1 生態(tài)護(hù)岸統(tǒng)計表

4 沖刷深度計算

4.1 沖刷深度計算

根據(jù)河道地形、地質(zhì)條件，選擇典型斷面進(jìn)行沖刷深度計算。水流平行于岸坡產(chǎn)生的局部沖刷計算采用《河道整治設(shè)計規(guī)范》附錄B.2.1公式計算。

式中：hB—局部沖刷深度（m）；hp—沖刷處水深（m）；Vcp—平均流速（m/s）；V允—河床上允許不沖流速，（m/s）；n—與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取n=1/4。

4.2 水流斜沖河道凹岸沖刷深度計算

水流斜沖護(hù)岸產(chǎn)生的沖刷采用《河道整治設(shè)計規(guī)范》附錄B計算公式：

式中：Δhp—從河底算起的局部沖深（m）；α—水流流向與岸坡夾角（度）；m—彎道護(hù)岸邊坡系數(shù)，取m=3；d—坡腳處土壤計算粒徑。對非黏性土，?。?5%（按重量計）的篩孔直徑（cm）；Vj—水流的局部沖刷流速（m/s）。

水流斜沖河道凹岸局部沖刷深度計算結(jié)果見表2。

表2 水流斜沖河道凹岸沖刷深度計算表

結(jié)合表2中局部沖刷深度計算結(jié)果，為安全考慮，設(shè)計中取河岸坡腳處齒墻防護(hù)深度為2 m。

5 防護(hù)措施

5.1 河道現(xiàn)狀岸坡坡度

根據(jù)河道現(xiàn)狀岸坡坡度，某縣河道生態(tài)綜合治理工程采用直墻式和坡式防護(hù)型式，現(xiàn)狀河岸岸坡較緩，坡比1:1～1:2，按設(shè)計坡比1:2，削坡后即可護(hù)坡，土方開挖量較??；現(xiàn)狀岸坡較陡，河槽靠近岸坡處，為避免大量開挖，結(jié)合現(xiàn)狀河岸高度和岸坡坡比，采用直墻式防護(hù)，由于岸坡高度4～9 m，岸坡高度較高，某縣河道生態(tài)綜合治理工程采用擋墻型式。

5.2 河道岸坡防護(hù)設(shè)計內(nèi)容

結(jié)合《某縣灌河生態(tài)治理工程可行性研究報告》內(nèi)設(shè)計內(nèi)容，兼顧水生態(tài)修復(fù)要求，某縣河道生態(tài)綜合治理工程采用格賓石籠護(hù)岸。格賓石籠護(hù)岸既能滿足岸坡穩(wěn)定的防護(hù)要求，又能達(dá)到綠化環(huán)境的效果，同時還經(jīng)濟(jì)便捷。格賓石籠應(yīng)用到岸坡防護(hù)后，在人為和自然因素的雙重作用下，石塊之間的縫隙不斷被泥土充填。植物種子逐漸在石塊之間的泥土中生根發(fā)芽，茁壯生長，根系牢牢固定石塊和泥土。如此可以對邊坡實現(xiàn)防護(hù)和綠化的目的，改善生態(tài)、保持水土的效果也十分顯著。此外格賓石籠工藝具有4個方面的優(yōu)勢：一是施工簡便；二是費用低廉；三是生態(tài)防護(hù)效果好，采用工程措施和植物措施相結(jié)合的方式，能有效防止水土流失，效果更自然、更豐富；四是使用壽命長，一般可達(dá)幾十年，且不用維修。

5.3 河道岸坡防護(hù)設(shè)計型式

灌河河道樁號4+550—5+415右岸生態(tài)防護(hù)時，采用石籠擋墻型式。由于此段河道外側(cè)岸頂?shù)匦蜗鄬ζ秸?00～200 m之外為鲇魚山干渠左側(cè)大堤，其堤頂高程高于灌河50年一遇設(shè)計水位1～2 m，所以此段河道岸坡防護(hù)高程至現(xiàn)狀岸頂以上0.50 m，不再做過高防護(hù)。

5.3.1 河道樁號4+940段右岸生態(tài)護(hù)岸型式

陶家河入灌河口—灌河河道樁號4+940段右岸生態(tài)護(hù)岸為二級擋墻型式，此段擋墻長度565 m。下部擋墻高度3 m，底寬3.50 m，擋墻頂部寬1 m，頂部高程至71 m；上部擋墻墻高3 m，底寬3 m，擋墻頂寬1 m，頂部高程至73 m；擋墻均采用錯臺型式，錯臺臺階寬1 m，臺階高1 m；上下兩級擋墻之間采用1 m厚格賓石籠水平防護(hù)，寬度2 m，上部回填一層種植土，厚度1 m，臨水側(cè)邊坡1:3，撒播草籽綠化。兩級擋墻后部和擋墻之間的水平防護(hù)層下部均鋪設(shè)1層無紡無紡布，規(guī)格400 g/m2。下部擋墻坡腳處采用拋塊石防護(hù)，拋石深度2 m，寬度5 m，防護(hù)頂部高程至68 m。

5.3.2 河道樁號4+940—5+260段右岸生態(tài)護(hù)岸型式

灌河河道樁號4+940—5+260段右岸生態(tài)護(hù)岸也為二級擋墻型式，此段擋墻長度320 m。下部擋墻高度3 m，底寬3.50 m，擋墻頂部寬1 m，頂部高程至71 m；上部擋墻墻高3 m，底寬3 m，擋墻頂寬1 m，頂部高程至73 m；擋墻均采用錯臺型式，錯臺臺階寬1 m，臺階高1 m；上下兩級擋墻之間采用1 m厚格賓石籠水平防護(hù)，寬度2 m，上部回填一層種植土，厚度1 m，臨水側(cè)邊坡1:3，撒播草籽綠化。兩級擋墻后部和擋墻之間的水平防護(hù)層下部均鋪設(shè)一層無紡布，規(guī)格400 g/m2。下部擋墻坡腳處采用拋塊石防護(hù)，拋石深度3 m，寬度5 m，防護(hù)頂部高程至68 m。

5.3.3 河道樁號5+260—5+415（北環(huán)路橋）段右岸生態(tài)護(hù)岸型式

灌河河道樁號5+260—5+415（北環(huán)路橋）段右岸生態(tài)護(hù)岸為“護(hù)坡+擋墻”型式，此段防護(hù)長度132 m。下部采用1 m厚格賓石籠護(hù)坡型式，坡比結(jié)合現(xiàn)狀岸坡坡度，采用1:2；上部擋墻墻高4 m，底寬3 m，擋墻也采用錯臺型式，錯臺臺階寬1 m，臺階高1 m，擋墻頂寬1 m，頂部高程至73 m；下部護(hù)坡頂部和擋墻之間采用1 m厚格賓石籠水平防護(hù)，上部回填1層種植土，厚度1 m，臨水側(cè)邊坡1:3，撒播草籽綠化；河底緊接護(hù)坡坡腳處設(shè)置1 m厚格賓石籠護(hù)底，頂部高程66 m；護(hù)坡和擋墻下部均鋪設(shè)1層無紡無紡布，規(guī)格400 g/m2。

5.3.4 河道樁號6+600左岸支溝處生態(tài)護(hù)岸型式

灌河河道樁號6+600左岸支溝處，上游防護(hù)至跨支溝生產(chǎn)橋，下游防護(hù)至灌河匯入口，并設(shè)置上下裹頭，防護(hù)總長度328 m。采用一級石籠擋墻型式，墻高4.50 m，底寬3 m，墻身采用錯臺砌筑，錯臺臺階寬度1 m，防護(hù)頂部高度71.80 m，至現(xiàn)狀支溝左右岸岸頂。

生態(tài)防護(hù)坡腳施工時需將地基淤泥、雜物等清除干凈，確保坡腳坐落于原狀土或基巖上。此外要保證護(hù)岸工程沿河灣是光滑、平順的曲線，不可斷斷續(xù)續(xù)或為波浪、鋸齒等不規(guī)則形狀。生態(tài)岸坡防護(hù)主要工程量詳見表3。

表3 生態(tài)岸坡防護(hù)主要工程量表

6 結(jié)語

某縣河道生態(tài)綜合治理工程建成后，能夠有效提高河段的防洪能力，保證沿岸及下游人民群眾生命財產(chǎn)安全，確保各項生產(chǎn)、生活的正常進(jìn)行，具有可觀的防洪減災(zāi)效益；有助于修復(fù)沿河生態(tài)環(huán)境，提高河道生態(tài)修復(fù)能力，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，具有明顯的生態(tài)環(huán)境效益；同時可改善居民生活環(huán)境質(zhì)量，利于人民身體健康，另外通過生產(chǎn)路建設(shè)，可以服務(wù)鄉(xiāng)村生產(chǎn)、生活，帶動城鎮(zhèn)化建設(shè)和鄉(xiāng)村振興，有助于鞏固沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)脫貧攻堅成果，助推沿岸經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，具有顯著的社會效益。