生態(tài)格賓谷坊在北疆山前平原區(qū)洪溝治理工程中的應(yīng)用

申 慧

（中工武大設(shè)計(jì)研究有限公司新疆分公司 新疆 烏魯木齊 830000）

1 北疆山前平原區(qū)洪溝概況

1.1 地形地貌

沖積平原是由河流沉積作用形成的平原地貌。在河流的下游，由于水流沒有上游般急速，而下游的地勢(shì)一般都比較平坦。河流從上游侵蝕了大量泥沙，到了下游后因流速不再足以攜帶泥沙，結(jié)果這些泥沙便沉積在下游。尤其當(dāng)河流發(fā)生水浸時(shí)，泥沙在河的兩岸沉積，沖積平原便逐漸形成。北疆山前平原區(qū)一般位于山前沖洪積扇緣地帶，所以地勢(shì)平坦開闊，地貌類型單一。

1.2 洪水成因

北疆山前平原區(qū)洪溝洪水大致可分為融雪型、暴雨型兩種類型。

（1）融雪型洪水

融雪型洪水由區(qū)域內(nèi)積雪融化形成，主要發(fā)生在春季，隨著氣溫的迅速上升，平原區(qū)冬季積雪融化，使得融化的雪水從四面八方匯入洪溝，從而造成洪水災(zāi)害。

（2）暴雨型洪水

暴雨型洪水由發(fā)生在中低山帶的暴雨形成，多出現(xiàn)于7～8月，受地方性局部天氣和地形條件的影響較大，暴雨籠罩面積內(nèi)降雨強(qiáng)度大，集流時(shí)間短，局部區(qū)域形成超滲產(chǎn)流，這類洪水來勢(shì)兇猛，突漲突落，洪峰高但洪量不大。

以上兩種洪水都為坡面洪水，洪水陡漲陡落、歷時(shí)短、來勢(shì)兇猛、洪量集中、危害大。

1.3 洪溝概況

區(qū)域內(nèi)相同的洪水成因形成了北疆山前平原區(qū)洪溝共同特點(diǎn)：只在融雪季節(jié)和暴雨季節(jié)才有洪水，平時(shí)多為干溝；洪溝縱坡一般為5%～10%，受洪水影響，洪溝涉及范圍廣，細(xì)小沖溝眾多，沖溝多呈S型擺動(dòng)，溝底下切嚴(yán)重，縱深較長，兩岸則被削出直立陡坎。

2 生態(tài)格賓谷坊在北疆山前平原區(qū)洪溝治理中的應(yīng)用

北疆山前平原區(qū)洪溝治理多采用的方法是在洪溝兩岸修建防洪堤，防洪堤的修建起到了匯集洪水，暢通洪水通道的作用，減輕了洪水對(duì)洪溝兩岸的淘刷，阻斷了洪溝繼續(xù)向兩岸擴(kuò)展，但無法解決溝底下切問題。

為防止溝底下切和溝岸擴(kuò)張最實(shí)用就是谷坊工程，谷坊按采用建筑材料的不同，可分為：土谷坊、石谷坊、植物谷坊、混凝土谷坊、生態(tài)格賓谷坊等，其中生態(tài)格賓谷坊因施工簡單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)在近年來被廣泛應(yīng)用在北疆山前平原區(qū)洪溝治理工程中。

3 生態(tài)格賓谷坊設(shè)計(jì)

生態(tài)格賓谷坊設(shè)計(jì)主要包括防御標(biāo)準(zhǔn)、谷坊布置、間距復(fù)核、水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和穩(wěn)定計(jì)算幾部分內(nèi)容。

3.1 防御標(biāo)準(zhǔn)

谷坊工程的防御標(biāo)準(zhǔn)按10年～20年一遇，3h～6h最大暴雨，根據(jù)各地降雨情況，可采用當(dāng)?shù)刈钜桩a(chǎn)生嚴(yán)重水土流失的短歷時(shí)、高強(qiáng)暴雨確定。和防洪堤結(jié)合情況，應(yīng)采用和防洪堤相同防御標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 谷坊布置

選取合適洪溝段系統(tǒng)地布設(shè)谷坊群，繪制溝底縱斷面圖。根據(jù)溝底比降圖，從下向上初步假定各座谷坊位置，谷坊高度多為2m～4m，下一座谷坊的頂部大致與上一座谷坊基部等高。

圖1 谷坊布設(shè)示意圖

3.3 谷坊間距計(jì)算

谷坊位置初步布置完成，谷坊高度間距基本確定，復(fù)核淤滿后縱坡是否滿足《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范.溝壑治理技術(shù)》（GBT16453.3-2008）規(guī)定的不沖縱坡要求。

式中：L——谷坊間距，m；

H——谷坊底到溢水口底高度，m；

i——原河底比降，%；

i'——谷坊淤滿后的比降，%；

由公式計(jì)算得，與下表中不沖流速相復(fù)核，滿足規(guī)范要求，谷坊最終問距可取假定間距。不滿足規(guī)范要求，應(yīng)調(diào)整谷坊間距，直至滿足規(guī)范要求。

表1 淤積物淤滿后不沖流速

3.4 水力計(jì)算

初步擬定谷坊高度、型式，可進(jìn)行水力計(jì)算。谷坊溢洪口一般設(shè)在頂部，采用矩形寬頂堰公式計(jì)算：

式中：Q——設(shè)計(jì)流量，m3/s；根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)流量選取。

b——溢洪口底寬，m；

h——溢洪口水深，m；

M——流量系數(shù)，一般采用1.55。

由以上公式即可確定谷坊結(jié)構(gòu)尺寸和水深。

3.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，對(duì)初步選定谷坊結(jié)構(gòu)做適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整應(yīng)滿足以下要求：谷坊壩高為2m～4m，頂寬1m～1.3m，迎水坡1∶0.1～1∶0.2，背水坡1∶0.5～1∶1。谷坊下游為滿足消能要求可設(shè)置適當(dāng)長度鋪蓋。

圖2 生態(tài)格賓網(wǎng)谷坊斷面示意圖

圖3 格賓網(wǎng)示意圖

格賓網(wǎng)網(wǎng)箱高為0.3m和1m兩種規(guī)格，寬為0.5m。選取鍍鋅類鋼絲，織成網(wǎng)孔50mm×60mm、允許偏差為±5%，鋼絲直徑2.6mm；填充石料為卵石或塊石，石頭尺寸大于80mm。

4 生態(tài)格賓網(wǎng)谷坊施工

4.1 土方開挖

施工單位必須根據(jù)設(shè)計(jì)文件，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)、資料及施工圖中的幾何尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)。施工單位應(yīng)指定專人負(fù)責(zé)測量工作，并及時(shí)提供所需的測量資料。

4.2 放線定位

根據(jù)平面圖中定位點(diǎn)坐標(biāo)確認(rèn)網(wǎng)箱位置，并在控制點(diǎn)拉線以確認(rèn)網(wǎng)箱平面位置。施工中對(duì)借用或設(shè)置的施工控制標(biāo)志、高程點(diǎn)，必須嚴(yán)加保護(hù)，并定期檢測、校正。

4.3 格賓網(wǎng)綁扎

特別注意以下幾點(diǎn)：

（1）網(wǎng)箱的間隔網(wǎng)片與網(wǎng)身應(yīng)呈90°相交后，才可進(jìn)行綁扎每道組合絲綁扎必須是雙股線并絞緊，綁扎間距需要滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）所有網(wǎng)箱拐角、相鄰邊絲、邊絲與網(wǎng)面交接處必須間隔25cm雙股綁扎一道。

4.4 格賓網(wǎng)安放

根據(jù)設(shè)計(jì)要求擺放網(wǎng)箱到位，并將每套網(wǎng)箱與上下、左右相鄰的網(wǎng)箱進(jìn)行雙股綁扎，在邊絲與邊絲、邊絲與網(wǎng)片相鄰處進(jìn)行綁扎。相鄰單元網(wǎng)箱的網(wǎng)片結(jié)合面每平米綁扎2處。在外露面綁扎木棍（鋼管或模板）以保證外露面平整，在封蓋完成后拆除。

徹底檢查空網(wǎng)箱是否與放樣控制線保持一致，網(wǎng)箱高程是否符合設(shè)計(jì)要求。沒有問題后方可進(jìn)行下一步工作。

4.5 填充石料

進(jìn)一步復(fù)核特別注意以下幾點(diǎn)：

（1）網(wǎng)箱內(nèi)填石粒徑必須符合設(shè)計(jì)要求。

（2）外露面一層填石必須人工壘砌，需要將石料平整砌壘，保證平整度。以保證外觀。

（3）網(wǎng)箱外露一側(cè)必須設(shè)置水平固定絲，在每層網(wǎng)箱填石高度達(dá)到25cm鋪平后設(shè)置。水平固定絲呈“八”字形。

（4）必須依次、均勻、分層的向同層的各箱格內(nèi)投料，嚴(yán)禁一次性填滿單格網(wǎng)箱。50cm高網(wǎng)箱分兩層投料。

（5）每層網(wǎng)箱填石完畢后，需要用細(xì)碎石對(duì)網(wǎng)箱頂部平整度進(jìn)行修正后方可進(jìn)行封蓋。

每層網(wǎng)箱封蓋完成后，檢查完高程和結(jié)構(gòu)尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行頂部一層網(wǎng)箱施工。

4.6 土方回填

地面線以下格賓網(wǎng)谷坊鋪筑完成，即可對(duì)開挖溝槽進(jìn)行回填，利用74kW推土機(jī)直接推平。

5 結(jié)語

通過多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，谷坊工程是阻止河底下切，抬高侵蝕面，減緩河道縱坡，減小河水流速，減小沖刷最實(shí)用的防洪工程，如今已被廣泛運(yùn)用于北疆山前平原區(qū)洪溝治理工程中，其理論計(jì)算和工程技術(shù)已非常成熟，生態(tài)格賓網(wǎng)雖是新型材料結(jié)構(gòu)，但也被工程界認(rèn)可，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，生態(tài)格賓網(wǎng)谷坊工程設(shè)計(jì)及施工技術(shù)會(huì)越來越成熟，同時(shí)會(huì)被越來越更多工程使用。※

[1]水土保持科普知識(shí)讀本[S].水利部水土保持司編輯,2003.

[2]水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范應(yīng)用指南[S].黃河水利出版社,2006.

[3]水土保持生態(tài)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)及其參考案例[S].黃河水利出版社,2010.

[4]水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范.溝壑治理技術(shù)[S]（GBT16453.3-2008）,中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).