黃河寧夏河段河道護坡結構形式的分析與研究

陳 峰 陳 嶺 秦國銳

(1．黃河勘測規劃設計有限公司，河南鄭州 450003;2．水利部小浪底水利樞紐管理中心，河南鄭州 450099)

黃河寧夏河段全長397 km，流域面積5萬km2。流經11個市、縣(區)，沿黃城市帶聚集了寧夏60%的人口和80%以上的產業。2010年年底，寧夏把沿黃城市帶建設構想提升為自治區沿黃經濟區建設，并被列入了國家十二五發展規劃綱要，上升為國家發展戰略，成為國家十八個重點發展的經濟功能區之一。沿黃城市段的河道治理程度和標準也急需提高。對于新形勢下河道治理工程的建設，傳統的干砌石、鉛絲石籠等護坡材料由于耐久性及生態景觀效果差，亟需在工程結構和新材料運用方面進行創新。

1 護坡設計的原則

1)安全性:河道的防洪、防凌安全是治理工程的首要任務。2)生態性:充分考慮河岸透水性，給水生動植物提供棲息地，為水陸生態系統的物質和能量交流發揮廊道功能。3)差異性:根據不同地勢、河勢及人群濱水活動需求，因地制宜采取不同的護岸形式。4)協調性:材料及形式與周圍的環境適應，整體景觀效果協調。

2 斷面設計分析研究

2．1 護坡形式分析

常用形式主要有直立式、斜坡式兩種。常根據工程岸線功能需求、周圍環境需求、航運、工程占地等綜合選取。目前黃河寧夏河段水流不穩，主流擺動范圍大，對現狀岸灘的淘刷嚴重、基礎容易失穩，直立式擋墻穩定性和適應變形的能力較差，搶修難度大，其景觀效果好，岸線形態優美，占地小，常被用于城市景觀河道防護中;斜坡式護坡，施工便捷、適應變形能力強、穩定性好，防洪防凌安全系數高，造價相對較低，一般用于岸坡高度較低、對景觀要求相對不高的位置。寧夏黃河河道整治工程多以丁壩、人字垛為主，局部河段布置平順護岸，根據以往工程實施經驗，丁壩、人字垛及遠離城市的平順護岸宜采用斜坡式護坡。

在城市附近，對景觀效果要求較高的平順護岸，可以將直立式護岸和斜坡式護岸相結合，可以根據岸線地形和景觀功能需求組合不同的形式，如根據黃河水位變幅范圍，可以設置一級斜坡+觀景平臺+二級斜坡的復式斷面形式，觀景平臺略高于常水位，其以下水位變幅區采用硬質材料防護，可防止水流對岸灘淘刷;常水位以上的斜坡根據景觀需求種植草皮或灌木，既保護岸灘不受沖刷，又可以綠化河道，保護生態。對于平面布置長度比較長的護岸，還可以每隔一定間距設置一段臺階式護岸，滿足人們近距離親水要求。坡頂設置濱水步行道，給市民提供休閑娛樂的親水場所。

2．2 護坡材料分析

黃河岸坡長期經受著水流的侵蝕和沖刷，它起著防止水土流失、防洪泄洪的作用，它的穩定性直接關系到人民生命財產的安全［1］。

1)斜坡式護坡材料。目前黃河寧夏河道中常見的斜坡式護坡形式主要為干砌石、漿砌石、鉛絲石籠護坡，近年來鍍鋅格賓護墊、生態混凝土、混凝土預制塊亦在各種河道整治工程中得到了良好的應用。干砌石護坡為具有一定厚度、粒徑及級配要求的塊石經人工砌筑而成，具有就地取材，施工難度小，價格較低，便于維修養護等優點，但整體性較差，在河床隨水流的調整過程中砌石容易發生滾動移位流失，需要經常維護加固;漿砌石護坡為具有一定厚度、粒徑及級配要求的塊石、水泥砂漿砌筑而成，具有較好的整體性，抗沖能力強，但不能適應岸坡變形，不宜發覺險情，造價高且維修難度較大;混凝土預制塊常為強度等級為C25的素混凝土經施工現場預制而成，造價高，施工簡單，預制效率高，整齊美觀，但對土質性能敏感，影響其景觀效果;鉛絲石籠為8號鉛絲經人工或機械編織成六邊形網片，制成網箱，內填充卵石或塊石、反濾土工布，造價低，作為護坡結構時柔性結構透水性好，整體性好，抗沖刷能力強，便于維修養護，且石塊間縫隙利于草生植物生長，但是鉛絲抗腐蝕性差，容易銹蝕斷裂，造成籠內塊石流失從而失去防護作用。鍍鋅格賓網墊是針對鉛絲石籠的鉛絲銹蝕斷裂問題對編織材料進一步優化改良出的新型材料，具有鉛絲石籠材料的優點，網墊采用低碳鋼絲經機器編織而成，網格大小均勻，鋼絲表面經鍍鋅處理后抗腐蝕性能得到很大提高，具有很強的生態景觀優勢;生態混凝土為根據植物生長要求選定粒徑的碎石和磚石制成多孔的混凝土構件，孔內充填改良營養材料促進植物生長，抗沖刷能力強，具有很強的生態功能和景觀功能，但在河道整治工程中使用時施工復雜，后期運行養護費用高，宜僅在局部生態景觀標準需求較高的河段使用。

現代河道整治工程的建設要更加重視生態景觀理念，其結構形式的采用要將工程與生態有機的統一起來。生態型護岸以保護、創造生物良好的生存環境和自然景觀為前提，在保證護岸具有一定強度、安全性和耐久性的同時，兼顧工程的環境效應和生物效應，以達到一種水體和土體、水體和生物相互涵養，適合生物生長的仿自然狀態［2］。同時，黃河寧夏河段冬季存在凌汛期，護坡材料還需滿足凌汛期抗沖和冰凌撞擊的需求，故本河段護坡推薦選用鍍鋅格賓網墊為主，對于城市河段布置的平順護岸，可輔以生態混凝土和混凝土預制塊護坡。

2)直立式護坡材料。直立式擋墻材料常選用石材、混凝土、漿砌石、鍍鋅格賓石籠等。整體采用石材砌筑的直立擋墻造價昂貴，不宜大規模使用在河道整治工程中;混凝土擋墻結構密實，抗靜冰性能力好，但整體適應性差，對基礎要求高，不能適應基礎變形，外表面效果一般。漿砌石擋墻整體采用大塊石砌筑，臨水外立面可根據景觀需求選用石材砌筑，重量大抵抗靜冰或流凌撞擊性能好，如砂漿脫離，則為大塊散粒結構，不會發生整體性破壞，具有一定的變形適應能力，臨水外立面仍具備較好的景觀效果，但造價稍高、施工速度慢;鍍鋅格賓石籠擋墻與鍍鋅石籠網墊材料相同，屬于柔性材料，整體性好，適應變形性好，生態性好，但作為直立擋墻結構時景觀效果一般。混凝土擋墻、漿砌石擋墻及格賓石籠擋墻均屬于常見的河道整治工程材料，施工技術成熟，可根據城市景觀需求及河道特點分段布置。對于景觀需求高的河段，比如銀川市濱河新區打造的黃河金岸河段，擋墻背水內側可采用漿砌石砌筑，臨水外立面使用細料石或其他具有一定景觀效果的石材采用一順一丁砌筑，從而有效提升岸線的景觀效果。

3 結語

隨著現代社會治水理念的轉變，生態型護岸技術代替傳統護岸是水利工程發展的必然趨勢。在黃河的河道治理中，堤防工程和河道整治工程是一項量大面廣的基礎設施，通過技術創新來選擇和確立兼顧防洪、生態和景觀的工程護坡形式，是水利工程設計和防洪建設的一大課題［3］，黃河寧夏河段須在不斷總結以往工程經驗的基礎上，不斷引入新型生態護坡，根據河勢、功能、景觀需求選用不同的護坡形式及材料，以打造安全、生態、親水的黃河金岸景觀帶。

［1］ 陳照方．黃河堤防生態護岸及景觀設計探討［J］．綠色科技，2011(9):37-38．

［2］ 鐘春欣，張 瑋．傳統型護岸與生態型護岸［J］．紅水河，2006(4):136-137．

［3］ 崔海洋，于永利，任紅玲．淺談防洪工程的生態護坡［J］．水利天地，2010(12):36-37．