砂質河道治理中生態(tài)防護方案選擇

尚俊偉 王東棟

（中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司 蚌埠 233001）

砂質河道治理中生態(tài)防護方案選擇

尚俊偉 王東棟

（中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司 蚌埠 233001）

針對砂質河道的地質、水流特點，結合城市發(fā)展規(guī)劃的要求，采取傳統(tǒng)與生態(tài)相結合的防護方案，對該類型的河道進行組合整治，達到防洪興利與生態(tài)保護的雙重效果。

砂質 河道治理 生態(tài)防護

長期以來，傳統(tǒng)的河道治理往往只重視防洪興利等基本功能，將河道人為的硬化，而忽略了對生態(tài)環(huán)境的影響。針對不同類別的河道，考慮其地質情況、材料特性、景觀要求及經濟性等多方面因素，選擇能夠同時滿足防洪興利與生態(tài)保護要求的護砌型式來進行綜合治理是非常必要的。

1 工程概況

北汝河是淮河流域沙潁河水系的主要支流，其復雜的自然地理和水文特征造就了其獨有的河道特征。

1.1 河道堤防質量差，防洪標準低，現(xiàn)狀砂堤難以控制洪水

建國以來，北汝河未經系統(tǒng)治理，現(xiàn)狀兩岸堤防矮小、質量差，防洪標準不足10年一遇。特別是上、中游堤防多采用砂礫石堆筑，因風浪沖蝕體系已不完整，且許多地段無堤防；下游堤防多采用粘土筑堤，雖較完整，但砂質河岸險工較多。汛期河道經常漫堤行洪，嚴重威脅著沿河兩岸人民群眾生命和財產安全。

1.2 砂質河床穩(wěn)定性差，主河槽游蕩不定，極易淘沖堤腳

北汝河干流無大型洪水控制工程，河道來水量變化過程復雜，各河段的比降變化大，河床內亂掘地多，坑洼不平，河床形態(tài)復雜，造床流量范圍廣。北汝河上游段主流深泓經常偏移，游蕩不定，甚至局部存在橫流現(xiàn)象，水流往往直逼堤腳，影響河勢穩(wěn)定；下游床道彎道多變，迎流頂沖造成灘地陡峭，形成了大量險工段。

1.3 砂質堤防防滲能力差，抗沖能力不強，堤防防護困難

汛期洪水高水位時，堤基、堤身滲漏，堤防邊坡失穩(wěn)、坍塌現(xiàn)象嚴重。河床寬闊，風大浪急，砂卵石堤防自身防護性能差，風雨侵蝕嚴重。

2 岸坡防護的類型及特點

傳統(tǒng)的岸坡護砌常以混凝土、砌石等硬性材料為主，護砌方法由早期的沉柴排、拋石、漿砌（干）石發(fā)展至混凝土鉸鏈排、模袋混凝土等新技術。設計上主要考慮岸坡的穩(wěn)定，以安全經濟為主，其主要特點為：抗沖刷能力強，整體穩(wěn)定性好；材料常規(guī)，料源豐富，機械化施工程度高，施工速度快；適應變形能力差，不便修復；分割了水陸之間的連續(xù)性，忽略了生態(tài)及環(huán)境方面的要求，無法實現(xiàn)綠色效應。

目前生態(tài)護砌類型主要為植被護坡、生態(tài)袋護坡、格賓網(wǎng)籠等，其主要特點是：親水景觀效果明顯，投資經濟；岸坡穩(wěn)定性和抗侵蝕能力強；為植物提供了生長條件，改善自然生態(tài)環(huán)境，在河流流速較大或近河流深泓的岸坡上均可適用。

3 岸坡防護設計

因為砂礫石土的散粒特征，現(xiàn)狀堤防岸坡破壞的主要形式為滲透破壞和水流沖刷破壞，故做好砂礫石堤防岸坡的防滲、防沖設計并結合城市發(fā)展的景觀需要進行生態(tài)設計是本次河道治理的關鍵所在。

3.1 防滲設計

由于北汝河治理河段堤防較長，填筑土方約400萬m3，工程量較大，若采用常規(guī)粘性土筑堤，需征用大量土地，在經濟及政策方面都是不可行的。同時北汝河河道內砂卵石料豐富，就地取用河道內的砂礫石填筑堤防成了最終設計方案。由于砂礫石層滲透性強，抗沖刷能力低，其滲透系數(shù)為A×10-2cm/s。通過滲透穩(wěn)定計算，無防滲措施情況下堤身水力坡降不滿足規(guī)范要求，因此采用合理的防滲措施保證堤防安全是非常必要的。由于堤基砂卵石層較厚，采用垂直截滲深度大、造價高，故選擇采用斜墻防滲，即在迎水面混凝土護坡下布置防滲體，防滲體采用復合土工膜，土工膜頂高程超過洪水位0.50m。考慮北汝河上中游段洪水歷時短的特點和便于施工，堤基防滲采用垂直防滲，結合混凝土護坡鎮(zhèn)腳布置，即將迎水面斜坡上的土工膜埋設于鎮(zhèn)腳底，深2.0m。通過對設置防滲體后的設計堤防斷面進行滲透穩(wěn)定計算，堤身、堤基均能夠滿足滲透穩(wěn)定要求。

3.2 防沖設計

北汝河汝州至郟縣段10年一遇設計洪水流量3520～4420m3/s，水流流速高、風浪大，兩岸岸坡易發(fā)生沖刷損壞，因此必須對砂卵石堤迎水坡采取防沖措施。經多方案比選，汝州、郟縣城區(qū)段堤身迎水側采用C20現(xiàn)澆混凝土護坡，非城區(qū)段堤身迎水側采用格賓網(wǎng)防沖措施。格賓網(wǎng)箱內就地取用河床的卵礫石填充，各箱體之間采用格賓材料鏈接形成整體。北汝河上中游河道砂卵石河床穩(wěn)定性差，主流擺動經常直逼堤腳。為防止水流淘沖堤腳，在堤防護坡下設置直角梯形混凝土結構鎮(zhèn)腳，鎮(zhèn)腳頂高程與河床平齊，鎮(zhèn)腳前設置拋石防沖槽，并充分利用當?shù)睾哟矁鹊拇罅剑ù笥?00mm）卵礫石拋填。對灘地較窄，迎流頂沖、岸坡崩退的險工，上游段河槽水淺、坡緩段采用格賓網(wǎng)護砌，岸坡陡直段采用格賓擋墻護砌；下游水深段采用施工相對容易的拋石護岸，并在拋石護岸底部設置格賓箱護腳。

3.3 生態(tài)防護

對堤防進行生態(tài)設計，砂堤容易遭受雨雪侵蝕，如不采取防護措施，則堤身容易出現(xiàn)雨淋溝密布，滑坡、坍塌現(xiàn)象。為保證堤坡能夠植草防護，堤防背水坡及迎水坡未采用護坡的堤面設置0.5m厚種植土保護層，種植土與砂卵石料同時填筑，然后在種植土上采用植草護坡。為保證堤身內滲水及時排出，堤防背水坡堤腳耕植土防護層上設置一定數(shù)量的砂卵石排水帶，局部堤段采用格賓護砌，效果均較好。

北汝河汝州、郟縣段河段治理工程根據(jù)砂質河道獨有的特點，采取了傳統(tǒng)防護與生態(tài)防護相結合的工程措施，對透水性較強的砂礫石岸坡采取迎水側混凝土護坡下設置斜墻防滲，并使用復合土工膜、格賓等新材料和新工藝，將防滲、防沖、生態(tài)防護三者有機組合，降低了工程造價，加快了施工速度，保持河道生態(tài)發(fā)展。工程既達到了防洪護岸目的，又能使河道增強自修復的功能，與兩岸城市的發(fā)展規(guī)劃相適應，取得良好的生態(tài)效益。

4 結論

由于砂礫石土具有滲透性強、粒料無凝聚力的特點，岸坡防護的關鍵是采取工程措施滿足防滲及防沖要求。因北汝河河道主槽擺動，險工較多，結合當?shù)夭牧希扇〗洕行冶阌谑┕さ钠履_、灘地防護方法是必要的。在采用工程措施保證河道防洪安全的基礎上，應注重與生態(tài)保護的結合，保護環(huán)境，達到河道綠色治理的目的■