鳳凰溪綜合整治工程堤坡生態化改造

費開軒

(廣東省水利水電科學研究院,廣州 510635)

1 工程概況

鳳凰溪是韓江下游的一級支流，流域內群山挺拔，河流高山環繞，主峰鳳凰山鳳髻高程為1 498 m，流域面積為293 km2，河道長為50 km，河道平均比降為8.5‰。沿程主要支流有鳳溪水、東賞水、康美水、鳳北水、南坑水、南溪水及赤坪水等，水系分布如圖1所示。

圖1 鳳凰溪水系分布示意

根據示范河湖“河暢、水清、岸綠、景美、人和”的要求和“防洪保安全、優質水資源、健康水生態、宜居水環境”的目標，結合廣東省萬里碧道建設、潮州市歸湖鎮綠道建設、潮安水系連通及農村水系綜合整治試點縣創建工作，開展鳳凰溪綜合整治工程，構建“三帶、二景、一提升”的建設格局，其中“三帶”為：濱水慢行帶、鄉野田園帶休閑暢行帶；“二景”為：明潭橋景觀段、新溝橋景觀段；“一提升”為提高引鳳灌區灌溉保證率，將引鳳灌區渠首廢棄的硯田泵站拆除重建，并整治干渠，解決灌區水源不足問題[1]。以韓江和鳳凰溪為脈絡，展示優美自然風光和特色傳統村落，圍繞鄉村振興戰略的實施，美化沿河環境，為人民群眾提供親水游憩、健身休閑的公共開敞空間，構建人與自然和諧共生的游憩系統。同時，保障農民賴以生存的土地灌溉需求，提高當地人民的生活水平，促進經濟社會向前發展。

2 鳳凰溪綜合整治工程堤坡生態化改造

2.1 改造緣由

原堤防護坡采用了漿砌石和混凝土護面襯砌方式，不符合示范河湖建設要求，需對其進行生態化改造。本次設計在勘察過程中未發現堤坡發生滑坡、塌岸等現象，現狀較為穩定。考慮到工期和地形的影響，本次僅對景觀節點河道常水位以上部分堤防硬質護坡進行生態化改造。

2.2 改造原則

根據景觀生態設計、生態工程等學科理論，提出鳳凰溪綜合整治工程堤坡生態化改造設計原則如下[1-5]：① 始終滿足鳳凰溪工程的功能需求，確保工程結構安全、穩定；② 尊重鳳凰溪工程所在地的自然環境，盡可能地避免生態化改造工程對周邊環境的擾動；③ 增加鳳凰溪綜合整治工程綠化率，提高其生態系統緩沖能力；④ 引進生態景觀理論，促使當地景觀能夠與周邊自然景觀協調發展。

2.3 生態化改造設計

2.3.1改造設計方案比選

1) 比選方案1

采用現澆綠化混凝土技術?，F澆綠化混凝土是一種環保新技術，既適合植物生長，又具有高強度，是實現現場快速施工的硬質護坡綠化材料。綠化混凝土能夠與原有硬質護坡坡面結合牢固，不易脫離，其孔隙率高達25%～35%，抗壓強度在8 N/mm2左右，適應根系3 mm以下的各種草本及水生植物生長?，F澆綠化混凝土剖面如圖2所示。

圖2 方案1現澆綠化混凝土剖面示意

但現澆綠化混凝土在潮州市已有工程實踐中表現出以下缺點：

① 現場施工質量控制難度大。現澆綠化混凝土為一項環保新技術，近幾年才逐步應用于工程建設中，要確保混凝土高孔隙率，配合比為關鍵因素，大規模鋪設過程中，需要現場專業人員嚴格把關。

② 由于混凝土pH值影響，需要在表面孔洞內部能存儲一定數量的養分和水分，才能提高植物成活率。現場調配難度較大，攪拌不均勻將導致植物成活率很難保證。

③ 工程造價較高。由于這項新技術需要專業人員現場調配，且混凝土用量較大，導致工程投資增加。

2) 比選方案2

采用錨桿固定的現澆混凝土底梁以上鋪設PA水土保護毯、回填種植土，頂層面鋪設混合植物纖維毯，也可采用間隔種植觀賞花卉進行搭配。PA水土保護毯通過錨桿固定在坡面上，由于植物具有強大的地下莖系，和PA水土保護毯一同形成不易破裂的草土層，能夠減少土體對底梁的壓力，混合植物纖維毯可極大提高生態護坡的抗沖能力和植物的成活率。水土保護毯剖面如圖3所示。

圖3 方案2PA水土保護毯剖面示意

PA水土保護毯是一種新型的河道邊坡處理材料，由聚酰胺(pa)干拉一次成型，材料性能穩定，厚度可達6～20 mm，孔隙率≥95%，抗張強度2.2/1.6 kN/m(縱向/橫向)，惰性材料，耐酸堿腐蝕，具有良好的抗老化和抗紫外線能力，使用壽命長達50 a。

PA水土保護毯產品特點：① 土壤握持率高：實驗表明，草皮形成以前，該產品的土壤握持率高達98%以上；② 抗水流沖刷能力強：該系列產品能夠抵御7 m/s的流水沖刷，保護坡、岸及河道的穩定，防止水土流失；③ 在陽光下能保持溫度，即使施工季節氣溫較低，也能確保種子順利發芽；④ 無毒無污染，可用于水源工程；⑤ 網墊凹凸起伏的形狀可以促使水流形成細小旋渦，達到消能的效果，為邊坡提供整體穩定的保護環境；⑥ 在草皮沒有長成之前可使路堤免遭風雨的侵蝕；⑦ 可以保持草籽均勻的分布在坡面上，免受風吹雨淋而散失。

但方案2也存在缺點：錨桿數量大，為保證PA水土保護毯的固土作用，需要在坡面上每2 m間距打1根錨桿。

3) 方案選擇

方案1和方案2工程量對比情況見表2所示。經對比，投資上方案2將節約造價約 1/3；工藝上方案2施工更便捷；質量控制上方案2更容易；成活率上方案1更容易受到pH值影響。因此，生態化護坡堤坡改造選擇方案2。

表2 護坡工程量對比

2.3.2生態化改造實施

生態化改造過程中，需要充分考慮各類工況，采取合適的施工手段進行生態改造活動中主要措施如下[8-12]：

在堤頂及現狀水位上50 cm位置處順水流方向每間隔2 m鉆Φ40孔，灌M20水泥砂漿，植入長1.5 mΦ25@1000螺紋鋼錨桿，露出基面35 cm，依托錨桿澆筑250×500底梁。底梁每10 m分一縫，縫寬20 mm，中間用瀝青木板填充。生態護坡每隔8 m布置一條縱向C25混凝土縱梁，在分級護坡中點位置各布置一道橫梁，梁的截面尺寸為200×300，縱橫梁錨桿形式同底梁。

坡面上每間隔2 m鉆Φ40孔，灌M20水泥砂漿，植入長1 mΦ25@2 000螺紋鋼錨桿，露出基面5 cm用于固定PA水土保護毯。坡面鋪設的PA水土保護毯用于固土，其三維立體結構可以使植物根系纏繞，使坡面成為整體，保證穩定性。其上填30 cm厚種植土，均勻撒播花草種子。土上覆蓋一層混合植物纖維毯，可以在花草成長前防止雨水沖刷，還可以為土壤保墑，防止水分蒸發。植物纖維毯作為純植物制品，廣泛用于工程建設中，后期可逐步降解成為肥料，為花草提供生長所需的養分。

堤坡改造橫斷面示意見圖4，PA保護毯及混合植物纖維毯鋪設示意見圖5～圖6，堤坡改造前后對比示意見圖7。

圖4 堤坡生態化改造橫斷面示意

圖5 PA水土保護毯及鋪設現場示意

圖6 混合植物纖維毯鋪設示意

圖7 改造案例堤坡前后對比照片示意

3 結語

1) 針對于鳳凰溪綜合整治工程而言，對其堤防開展生態改造設計時，需要從堤防穩定性入手，結合水位情況及堤防現狀情況，采用PA水土保護毯和混合植物纖維毯等措施，對現狀硬質護坡進行生態化改造，為人們提供一個親水游憩的區域，提高鳳凰溪堤防的生態性，從而達到廣東省示范河湖“河暢、水清、岸綠、景美、人和”的要求。

2) 本文針對硬質護坡生態化改造措施的選取，通過對綠化混凝土護坡方案及PA水土保護毯護坡方案的比選，分析了兩個方案的優缺點，最終選定了PA水土保護毯護坡方案，可供類似工程設計參考。