高寒高海拔地區(qū)河道生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)問題研究

王 灝

（青海九0六工程勘察設(shè)計(jì)院，青海 西寧 810001）

1 工程概況

研究區(qū)域位于青海省較寒冷區(qū)域，是青海省最大煤礦區(qū)，礦區(qū)東西長約19 km，南北平均寬4 km，面積76 km2。該地多年平均氣溫-5.1℃，最高氣溫17.8℃（1959年7月），最低氣溫為-35.6℃。多年平均蒸發(fā)量1049.9 mm，平均最小相對濕度約3%，濕潤系數(shù)0.45。主河道下游溝口處匯水面積15.1 km2，溝道長度5.26 km，溝谷平均比降為67‰左右。處于高海拔地區(qū)，海拔高程為3948 m～4184.3 m。

該區(qū)域氣候嚴(yán)寒，長年凍土發(fā)育，人口稀少，且在該區(qū)域面臨著溝道匯水面積大，地表植被稀少，松散固體物源較為豐富，易形成泥石流。河道下切，破壞沿岸植被，造成水土流失，溝道內(nèi)無任何防洪設(shè)施，水流紊亂，河道淤積嚴(yán)重等問題。這些問題嚴(yán)重影響了人員的安全，對該區(qū)域的建設(shè)存在很大的安全隱患，因此，對于該地區(qū)河道生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行研究迫在眉睫。

2 生態(tài)恢復(fù)設(shè)計(jì)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

該地區(qū)處于高寒高海拔地區(qū)，對于生態(tài)恢復(fù)的設(shè)計(jì)要依據(jù)國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)條例，同時(shí)要結(jié)合本地的氣候特點(diǎn)。

依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及該區(qū)域內(nèi)內(nèi)河道和泥石流溝道的實(shí)際情況，來確定泥石流攔擋工程和排導(dǎo)工程均按照30年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

根據(jù)該區(qū)域內(nèi)泥石流的規(guī)模、來源、發(fā)生的原因、危害程度等方面，并結(jié)合《泥石流防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》來確定河道內(nèi)泥石流防治工程安全等級為二級。河道生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理工程主要包括堤防工程、河槽疏浚、濕地保護(hù)工程。

2.2 河道恢復(fù)治理設(shè)計(jì)

河道恢復(fù)治理要因勢利導(dǎo)，順應(yīng)天然河流的流勢；同時(shí)根據(jù)該地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)將河道主防洪堤間中心點(diǎn)作為該區(qū)域內(nèi)河道治理設(shè)計(jì)橫斷面的中心點(diǎn)。對于河道的縱坡設(shè)計(jì)整體上要與原河道縱坡基本一致，可以在局部地段進(jìn)行調(diào)整，兼顧上下游，盡可能使河道縱坡變化小一些，使河道縱坡變化趨小，縱坡趨于更合理[1]。對于河道內(nèi)過水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)采用公式（1）:

式中:Q為河道設(shè)計(jì)洪水流量，m3/s；為河道過水?dāng)嗝娣e，m2；C為謝才系數(shù)；R為水力半徑，m；I為河道縱比降。

根據(jù)公式（1）計(jì)算得出河道內(nèi)過水?dāng)嗝媪髁浚姳?。

表1 河道過水?dāng)嗝嬗?jì)算結(jié)果

2.3 防洪堤設(shè)計(jì)

按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，該河道對應(yīng)的2級堤防安全加高應(yīng)為0.8 m，使用堤高=設(shè)計(jì)水深+堤頂超高來計(jì)算防洪堤高度，見表2。

表2 防洪堤高度計(jì)算表

根據(jù)表2結(jié)合泥石流的影響確定河道防洪堤高度，西側(cè)、東側(cè)泥石流溝防洪堤高度為2 m，基礎(chǔ)埋深0.8 m；主河道上游段防洪堤高度為3.5 m，基礎(chǔ)埋深1.5 m；主河道下游段防洪堤高度4.0 m，基礎(chǔ)埋深1.5 m。

對于防護(hù)堤沖刷深度采用公式（2）進(jìn)行求解，計(jì)算結(jié)果見表3。

式中:hB為局部沖刷深度，m；hp為沖刷處水深，m；Vcp為平均流速，m/s；V允為河床面允許不沖流速，m/s；n為與岸坡形狀有關(guān)，一般取 為沖深，m。

計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 防洪堤高度計(jì)算表

防護(hù)堤基礎(chǔ)深度可以采用公式（3）進(jìn)行計(jì)算:

式中:Δ為安全深度，一般可取范圍為0 m～1.5 m。

防護(hù)堤各部分基礎(chǔ)深度計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 防洪堤基礎(chǔ)深度表

2.4 泥石流防治設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目區(qū)西側(cè)、東側(cè)泥石流溝具有物源點(diǎn)多，方量小，物源量主要賦存于溝道河床及兩側(cè)岸坡上，上游泥石流堆積區(qū)地形較為寬闊，適合儲集泥石流物質(zhì)。控制可補(bǔ)給泥石流的松散固體物質(zhì)的數(shù)量和方式，新建防洪設(shè)施，將洪水及泥石流順暢、安全排泄。對該泥石流溝道的治理采用橫向攔擋+防洪堤（兼作物擋墻）+疏浚河道方案進(jìn)行治理。

計(jì)算參數(shù)選取場地土的剪切波速:層角礫Vs=252m/s～326m/s；層強(qiáng)風(fēng)化泥巖Vs=297m/s～311m/s，覆蓋層厚約20m～25m。

按20 m計(jì)算場地等效剪切波速值為Vse=295 m/s～314 m/s。場地類別屬Ⅱ類，設(shè)計(jì)特征周期值為0.45 s。

凍土層的承載力設(shè)計(jì)值為:角礫承載力特征值fak=400 kPa，C=0，φ=20 kPa～22 kPa；采用逐漸融化狀態(tài)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用融化土地基承載力，則地基承載力值為:層角礫承載力特征值fak=250 kPa，C=0，φ=18 kPa～20 kPa；層強(qiáng)風(fēng)化泥巖承載力特征值fak=250 kPa。

2.5 植被恢復(fù)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)河道部分位置較寬闊，天然河床裸露，對河道外側(cè)裸露河床進(jìn)行生態(tài)環(huán)境恢復(fù)工程，治理后河道寬度8 m～12 m左右。

防洪堤修筑后將河道疏浚的松散物質(zhì)回填在防洪堤后低洼處，整個(gè)項(xiàng)目區(qū)回填工程量較大。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查距離河道600 m處為煤礦廢棄渣堆，可將廢棄渣堆拉運(yùn)回填至防洪堤后側(cè)低洼處，回填高度與周邊地形平順，使地表水可以自流匯入河道。回填時(shí)進(jìn)行分層碾壓夯實(shí)，壓實(shí)度系數(shù)不小于0.9。

所有回填區(qū)域表面覆蓋30 cm厚種植土，并在合適的季節(jié)播種適宜高寒草甸區(qū)的牧草進(jìn)行植被恢復(fù)。播種后進(jìn)行澆灌養(yǎng)護(hù)，保證成活率。對于河提臨近公路或建筑區(qū)的部位，按1∶2坡比進(jìn)行回填，高度較高部位每隔3 m設(shè)一級平臺，平臺寬度2 m，坡面覆蓋種植土層進(jìn)行種草，要求與河床回填一致。

3 環(huán)境影響評價(jià)

依據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境管理?xiàng)l例》等相關(guān)規(guī)定對于建設(shè)工程進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)。查清河道生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀、以及河道內(nèi)污染物的種類、來源以及生長習(xí)性對河道內(nèi)生態(tài)恢復(fù)工作大有裨益[2]，同時(shí)也有利于該地區(qū)的發(fā)展。

在項(xiàng)目修建過程中環(huán)境保護(hù)的措施需要注意:生活區(qū)要遠(yuǎn)離施工區(qū)，生活區(qū)和施工區(qū)之間建立防護(hù)帶，糞便集中處理、棄渣堆放要統(tǒng)一規(guī)劃布置，給施工人員一個(gè)安全衛(wèi)生的生活環(huán)境。混凝土施工容易出現(xiàn)粉塵，為減少粉塵污染，在施工過程中采用空氣中噴灑水霧來降低污染。同時(shí)在基坑內(nèi)挖出的廢水要按要求進(jìn)行沉淀處理。加強(qiáng)施工環(huán)境的監(jiān)督工作，定期檢查；對于河道周邊的綠化也要注意保護(hù)。

該區(qū)域修建后對該地區(qū)的環(huán)境能夠產(chǎn)生許多有利影響:

（1）河道治理后，河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到30年一遇洪水設(shè)計(jì)，河道周邊綠化充分，使得周邊居民的生活環(huán)境得到有效改善。

（2）河道治理后，對溝道內(nèi)松散物源進(jìn)行攔擋，并定期進(jìn)行清理，減少泥石流發(fā)生機(jī)率。

（3）河道治理后，河道內(nèi)生物種類增加，有利于河道水源的自我凈化。

4 結(jié)論

本文結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)對高寒高海拔地區(qū)的某河道內(nèi)生態(tài)恢復(fù)過程中需要考慮的幾個(gè)方面進(jìn)行分析，并依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)從河道恢復(fù)治理、防洪堤、泥石流防治和植被恢復(fù)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。方案實(shí)施后該河道周邊環(huán)境得到一定改善，河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境得到了提高，同時(shí)減少泥石流的發(fā)生。

該地區(qū)河道修復(fù)過程中需要注意的問題在相關(guān)工程中同樣需要注意，本文可以為相關(guān)的工程提供參考。經(jīng)過環(huán)境影響評價(jià)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行修復(fù)后該河道生態(tài)環(huán)境有明顯提高，建議以后修建工程時(shí)尤其要注意環(huán)境影響。