山區(qū)中小河流治理的典型工程措施探討

么振東，魯小兵，陳廣洲，陳震宇

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，廣州 510635)

中小河流大部分地處山區(qū)，一般山高坡陡、流程短，河道狹窄，暴雨短時(shí)間內(nèi)即形成洪峰，沖擊力大，破壞性強(qiáng)，極易造成山洪災(zāi)害[1]。根據(jù)山區(qū)河流的這些特點(diǎn)，山區(qū)中小河流的治理應(yīng)在了解當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的條件下，堅(jiān)持以人為本、因害設(shè)防、防治結(jié)合、預(yù)防為主的治理理念，制定適合山區(qū)中小河流特點(diǎn)的治理原則，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用竦暮侠碓V求布設(shè)各種有效可行的工程措施，發(fā)揮河道的應(yīng)有行洪功能。

1 山區(qū)中小河流的治理總體原則

山區(qū)中小河流治理工程以恢復(fù)和強(qiáng)化河道行洪安全，穩(wěn)定河勢，改善水環(huán)境，改善沿岸居民生活質(zhì)量為總體目標(biāo)，以清淤疏浚、岸坡防護(hù)、堤防和河道建筑物建設(shè)為主要工程治理措施，在保障結(jié)構(gòu)安全的前提下，兼顧生態(tài)景觀需要，基本實(shí)現(xiàn)水清、流暢、岸綠、景美。

(1)趨于自然的原則。河道整治應(yīng)維持現(xiàn)狀河道走勢，保護(hù)現(xiàn)有的河道自然形態(tài)，盡量避免裁彎、拓浚及過度切灘等工程措施，盡量采用天然河道斷面，體現(xiàn)人與自然和諧相處的治水理念。

(2)因地制宜的原則。根據(jù)河道所處位置和現(xiàn)狀條件的不同，采取相應(yīng)的處理措施，盡量利用現(xiàn)狀的地形、地質(zhì)情況及當(dāng)?shù)夭牧稀?/p>

(3)綜合治理的原則。在保證工程安全性的前提下，采取有效措施提高河道生態(tài)性、觀賞性及親水性，進(jìn)行綜合治理，提升河道及兩岸環(huán)境質(zhì)量。

(4)適當(dāng)防護(hù)的原則。對現(xiàn)有堤防進(jìn)行達(dá)標(biāo)加固，現(xiàn)狀未設(shè)防且對人民生命安全不產(chǎn)生威脅的河段原則上保持原狀，不新加設(shè)堤防。

另外，對于實(shí)際工程實(shí)施中經(jīng)常遇到的河道治理、岸坡防護(hù)、堤防工程、河道建筑物等具體工程內(nèi)容，應(yīng)按照總體治理原則，提出相應(yīng)的工程措施和設(shè)計(jì)原則。

2 河道治理典型工程措施

河道一般有順直微彎型、蜿蜒型、分汊型和游蕩型等基本河型[2,3]，各種河型表現(xiàn)出來的河道問題也都不同，目前，山區(qū)河道問題主要是河床淤積，灘地占用，河道縮窄，沖刷破壞等。河道治理按淤積位置、成因，以及河道比降等特點(diǎn)，可分為灘地淤積治理，河床淤積治理，比降較大的沖刷河道治理等幾種情況。

(1)河道灘地淤積成因及處理措施。河道岸灘及河心灘淤積主要由河勢變化引起。河道水流不斷沖刷凹岸或兩側(cè)岸坡，造成泥沙在凸岸或河心淤積，逐漸形成岸灘和河心灘。灘地治理除對沖刷堤岸進(jìn)行防護(hù)，穩(wěn)定河勢外，還應(yīng)對影響行洪的灘地進(jìn)行適當(dāng)?shù)那袨?，以便行洪順暢，切灘以滿足上下游河道寬度為宜。

河心灘整治典型處理措施見圖1和圖2，岸灘段河道整治的典型處理措施見圖3和圖4。

圖1 河心灘整治典型處理措施示意圖

圖2 河心灘整治典型處理措施實(shí)例照片

圖3 岸灘段河道整治的典型處理措施示意圖

圖4 岸灘段河道整治的典型處理實(shí)例照片

(2)河道河床淤積成因及處理措施。河床淤積主要是在河道比降小，流速小的區(qū)域，由洪水從上游攜帶或沖刷切割岸體產(chǎn)生砂礫石與土體沉積到河道內(nèi)形成，河床淤積使得河道變淺，行洪斷面變小，并且主槽不明顯。對于此類河床淤積，應(yīng)首先清除主河床淤積物，清出主河槽，恢復(fù)天然河道水深，并進(jìn)行適當(dāng)護(hù)岸。另外，需加強(qiáng)上游水土保持，適當(dāng)設(shè)置上游山區(qū)河道的攔截設(shè)施，盡量從源頭上減少淤積物，減慢回淤過程。

典型處理措施參見圖5和圖6。

圖5 典型河床清淤治理橫斷面圖

圖6 典型河床淤積治理縱斷面圖

(3)比降較大的沖刷河道治理。對于山洪溝及上游河道，由于河道比降大，洪水來去快，流速大，水流對岸坡沖刷嚴(yán)重并攜帶大量砂石使下游河道產(chǎn)生淤積，嚴(yán)重的可能產(chǎn)生泥石流等災(zāi)害。對于此類河道，除適當(dāng)建設(shè)護(hù)岸外還應(yīng)在河道相對較窄處修建一些格柵壩和攔沙壩，攔截砂石的基礎(chǔ)上減緩河道比降，改善河道水流。此類河道縱斷面見圖7，格柵壩布置示意及實(shí)例照片見圖8及圖9。

圖7 比降較大沖刷河道治理縱斷面圖

圖8 河道窄口處設(shè)置格柵壩攔截砂石

圖9 清遠(yuǎn)市連州某格柵壩實(shí)例照片

對中游河道比降相對較大的區(qū)域，可結(jié)合灌溉、供水等功能性需要，適當(dāng)修建水陂抬高枯水期水位，同時(shí)可蓄水美景，改善枯水期河道水環(huán)境的作用。水陂宜修建在河道較寬處，不宜過高，不應(yīng)對洪水期河道行洪產(chǎn)生大的影響，縱斷面見圖10，蓄水用或景觀水陂平面布置圖及工程實(shí)例見圖11及圖12。

圖10 中下游較大比降河段河道治理措施示意圖

圖11 蓄水或景觀用水陂平面圖

圖12 清遠(yuǎn)市連南縣某景觀水陂實(shí)例照片

3 護(hù)岸治理典型工程措施

護(hù)岸的主要功能是防止河岸淘刷，從而達(dá)到穩(wěn)定河勢的目的。護(hù)岸的設(shè)置應(yīng)結(jié)合河床形態(tài)、河道比降等條件綜合考慮后確定，一般設(shè)置在河流凹岸和比降大、流速快的河道位置，主要結(jié)構(gòu)形式有墻式護(hù)岸、坡式護(hù)岸、壩式護(hù)岸和樁式護(hù)岸等。

墻式護(hù)岸多采用混凝土、漿砌石、埋石混凝土、干砌石、土工合成材料加筋擋墻等結(jié)構(gòu)?；炷?、漿砌石護(hù)岸墻整體性好，強(qiáng)度高，抗沖流速大，但無法生長植被，也不利于水生生物的生存。因此，不宜大規(guī)模、大范圍使用，以免對河流生態(tài)產(chǎn)生大的影響，一般在迎流頂沖段或用地緊張的局部位置采用。若河道內(nèi)石料豐富，擋墻的材料宜選用埋石混凝土和漿砌卵石，并可根據(jù)需要進(jìn)行垂直綠化、表面貼砌卵石或漿砌河道卵石表面無漿，改善河岸的景觀效果。擋墻斷面見圖13，漿砌河道卵石擋墻的實(shí)例照片見圖14。

圖13 混凝土或漿砌石擋墻典型斷面

圖14 表面砌卵石擋墻實(shí)例照片

近年來，隨著人類社會(huì)對生態(tài)環(huán)境的重視，出現(xiàn)了生態(tài)砌塊和格賓石籠等生態(tài)擋墻，這些擋墻形式是較好的生態(tài)墻式護(hù)岸，應(yīng)用較為廣泛，護(hù)岸整體性及抗沖性能也較好，可生長植被，有利于河流生態(tài)的保護(hù)，典型斷面見圖15和圖16。

圖15 生態(tài)砌塊典型斷面圖

圖16 格賓石籠擋墻典型斷面圖

坡式護(hù)岸形式一般有植物護(hù)坡、黏土草皮護(hù)坡、框格(拱圈)草皮護(hù)坡、干砌塊石(卵石)護(hù)坡、漿砌塊石(卵石)護(hù)坡、混凝土(混凝土預(yù)制塊)護(hù)坡、多孔(生態(tài))混凝土護(hù)坡、連鎖塊護(hù)坡、雷諾護(hù)墊、生態(tài)袋護(hù)坡、棕櫚石護(hù)坡、三維土工網(wǎng)護(hù)坡、土工格室(巢式)護(hù)坡等。這些護(hù)坡形式中連鎖塊護(hù)坡具有較好的生態(tài)性，可透水長草，同時(shí)也具有一定的柔性和抗沖刷能力，造價(jià)也相對適中，是較好的生態(tài)坡式護(hù)岸材料，其設(shè)計(jì)圖及實(shí)例照片見圖17及圖18。

圖17 連鎖塊護(hù)坡設(shè)計(jì)圖

圖18 連鎖塊護(hù)坡實(shí)例照片

除上述常規(guī)的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式以外，在當(dāng)?shù)乜砷_采塊石或河道塊石體積較大時(shí)，護(hù)岸、護(hù)腳材料可采用機(jī)械疊砌大塊石的形式。疊砌外露高度一般不要超過2 m，石塊需錯(cuò)層錯(cuò)位疊放穩(wěn)固，石塊與石塊之間的縫隙經(jīng)過一定的時(shí)間后可通過自行淤積填實(shí)。此種結(jié)構(gòu)接近天然護(hù)岸，經(jīng)濟(jì)生態(tài)，疊大石結(jié)構(gòu)典型斷面及照片見圖19和圖20。

圖19 疊石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斷面圖

圖20 疊石結(jié)構(gòu)實(shí)例照片

各種墻式護(hù)岸和坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)可單獨(dú)使用形成直立式和斜坡式堤岸，也經(jīng)常組合在一起，形成各種復(fù)合式斷面形狀。采用什么樣的斷面形狀或結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)當(dāng)根據(jù)治理河流的實(shí)際情況確定，包括護(hù)岸功能，土地使用情況，生態(tài)要求等。

壩式護(hù)岸主要有丁壩、順壩，一般用于河流流態(tài)控制、凹岸保護(hù)和通航主槽維持等。樁式護(hù)岸的材料可采用木樁、鋼樁、預(yù)制鋼筋混凝土樁、U型板樁、大孔徑鋼筋混凝土樁，一般在常年水深較大，施工導(dǎo)流困難時(shí)使用。云南省丘北縣石葵河治理工程采用樁式丁順壩方式綜合解決河道防洪、沖刷和淤積問題具有一定的借鑒意義[4]。

整理一些山區(qū)中小河流治理中常用的人工岸坡形式，分析適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)，并大致匡算單位投資情況，以便工程設(shè)計(jì)時(shí)參考選用，見表1。

表1 各岸坡形式特性表

續(xù)表1 各岸坡形式特性表

注：擋墻造價(jià)單位：元/m3；護(hù)坡造價(jià)：元/m2。

4 結(jié) 語

山區(qū)中小河流的治理不同于平原區(qū)大江大河，有其自身的特點(diǎn)，治理原則和工程措施應(yīng)與之相適應(yīng)。趨于自然，因地制宜，綜合治理，適當(dāng)防護(hù)是適合山區(qū)中小河流治理的總體原則。按總體原則，了解當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，布設(shè)有效可行的工程措施，對山區(qū)中小河流進(jìn)行治理，減少山洪災(zāi)害損失，還山區(qū)人民一個(gè)水清、河暢、岸綠、景美的生活生產(chǎn)環(huán)境。

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[1] 李興榮,劉 宇，黃 程，等.廣東省山區(qū)中小河流治理理念及典型治理措施探討[J].廣東水利水電，2015,(8)：57-63.

[2] 潘慶燊.河勢與河勢控制[J].人民長江.1987,(11)：1-9.

[3] 謝鑒衡.河床演變及整治[M].北京:水利電力出版社,1990.

[4] 范 強(qiáng),劉 瑞,代興梅,等.石葵河河道治理關(guān)鍵技術(shù)問題研究[J].中國農(nóng)村水利水電.2013,(11):31-40.