清原縣渾河河道橫斷面型式與護坡材料選擇

王曉涵

(撫順市清原滿族自治縣水務局，遼寧 撫順 113300)

1 工程概況

渾河流域發源于撫順市清原縣，徑流清原、撫順、遼中、遼陽、海城、大洼、大石橋、營口等市縣，屬獨立入海河流。渾河全長386.7km，大伙房水庫上游、下游為65.3km和321.4km，年徑流量50-70億m3，干流建設有黃臘坨、大伙房、邢家窩棚及沈陽水文站。河流東側水量豐富、坡陡谷深、支流密集，而西側水量較低、支流很少，所以為不對稱水系。

為解決清原縣城段防洪工程嚴重損壞、老舊問題以及提高渾河沿岸防洪能力，當地部門對洪水沖刷嚴重河段擬實施生態治理工程，通過修建生態護岸保護沿岸居民安全和自然環境。下游紅河口至小山城攔河壩段為河道綜合整治工程的設計范圍，治理段長11.34km。初步設計工程主要是加固整治左、右護岸和堤防，干流左岸、右岸堤防治理段長6.82km和8.74km，支流小山城河、古城子河治理段長459m和497m，改建攔河壩1座，穿堤涵洞1處，新建強排站1座。清原縣渾河河道整治工程必須引入新的治河理念，將改善水體環境、維持生態系統良性循環、提升河流水質與傳統的河道治理技術結合，考慮兩岸景觀及植被狀況選擇合適的護砌斷面，增強河道的防洪能力和整體景觀效果。

2 河道斷面設計

2.1 工程布置

清原縣渾河河道治理以主槽行洪為主，盡可能保持原河道中心線不變以及現狀河流豐富的、特有的多樣性環境，河岸保持平順連接且局部寬闊處保持原岸線。以自然曲線為主設計河道平面線型，堅持約簡自然、宜彎則彎、宜寬則寬的原則與周邊地形渾然一體。

以現狀保留建筑物、堤頂、河底高程為控制點設計河道縱斷面，科學調整縱坡及河底高程，河底縱坡設計為0.0012-0.0026，水流速度經水面線推算為0.81-2.45m/s，河道上口寬≥50m。

2.2 河道橫斷面設計

2.2.1 斷面形式

生態河道斷面設計以創建、保護良好的自然景觀和生存環境為基本條件，它是一項融合了美學、生態學、生物學、環境科學和水利工程的綜合技術，在滿足堤防耐久性、安全性和強度要求的基礎上考慮生態效果，創建符合生物生長、水陸涵養與相互連通的仿自然生態河道[1-3]。因此，任何一種可以與生態過程相協調且最大限度的降低對水環境破壞的斷面形式均屬于生態設計，通過對河道斷面的優化設計選擇合適的斷面形式，結合生態景觀與防洪安全要求實現生態河流系統的建設。林地、島嶼、草地或山丘都可以作為河流的自然生態系統，科學合理的斷面形式可以明顯改善水體、土壤與周邊環境質量，同時顯著提升居民生活水平，充分發揮保持水土的功能，對增加周邊環境的文化氛圍、拓展區域發展空間及促進水生態建設具有巨大作用。當前，河道整治工程比較常用的有矩形、梯形、復式和雙層等形式[4]，其優缺點及適用范圍見表1。

表1 河道斷面形式

綜合考慮河道治理工程投資、景觀效果、親水性和周邊環境等要求，對于不同河段選擇合適的斷面形式，其中拆遷占地困難(如臨重要路段、村莊段)河道、兩側不受拆遷占地限制河道擬選取復式和梯形斷面形式。設計河道上口寬50-80m，河底寬10-50m，上下游岸線與濕地部位、濱水公園利用曲線平順連接。

2.2.2 護坡材料

河道生態治理的關鍵是處理好生態需求與防洪安全之間的關系，在滿足河流自然生態需求與營造良好生境的基礎上，生態護坡還要提升岸坡的抗沖刷防洪能力[5]。因此，解決河道治理問題最為有效且被普遍認可的方法為實施生態護坡工程，較為常見的護坡形式及其材料類型見表2。

表2 河道生態護坡形式及其應用范圍

根據周邊景觀配置、水流速度和河道位置等實際情況，結合生態景觀與防洪安全要求，渾河治理工程選取不同的護坡材料。針對流速較小的順直河段、橋區段、村莊與險工段依次選取了植物護坡、傳統的漿砌石護坡、混凝土生態水工砌塊護坡。

2.2.3 橫斷面確定

結合清原縣渾河段氣候條件和地理位置，生態治理橫斷面的確定應考慮以下要求：①以不降低河道防洪能力為基本條件實行河道生態治理，即生態系統修復以不破壞原河道坡面為條件[6-7]。②選取適于本地生長且抗沖能力強、根系發達的林草和喬灌木，將其快速栽植于待治理的灘面和河堤。③將防沖刷和水生植物生長要求相結合設置岸坡消落帶，選擇合適的消落帶植物[8]。④根據河流特征和治理目標要求調整整體結構，修復河邊濕地、深塘和淺灘。⑤將水生植物、動物、微生物種植或放養于不同河段，從而實現凈化河流水體和吸收水體營養液的目的。根據清原縣渾河段治理工程目標，遵循水人相親、自然和諧的原則分階段制定河道治理方案，具體如下：

險工段斷面：針對河道彎曲及水流速度較大河段，按照梯形斷面實行河道險工護砌，設計河道上口寬和河底寬為55-80m、10-40m，坡比≤1∶3，采用規格500mm×1080mm×1080mm預制混凝土生態水工砌塊防護設計洪水位以下坡面，為滿足植物生長所需空間砌塊預留孔洞，通過砌塊間的相互咬合和下鋪250g/m2無紡布形成近自然的生態護岸；綠化堤頂，采用植物護坡防護設計洪水位以上坡面，從而實現凈化水質和保護堤岸安全的目標。

村莊斷面：對于拆遷占地困難(如臨重要路段、村莊段)河道，按照復式斷面進行河道整治，選用規格500mm×1000mm×2000mm預制混凝土生態水工砌塊防護設計洪水位以下坡面，護坡坡度1∶1，為滿足植物生長所需空間砌塊預留孔洞，采用C20混凝土作為砌塊基礎并且下鋪250g/m2無紡布；開口線至護砌以上邊坡比≤1∶3，綠化堤頂，將水生植物種植于河底兩側，由此達到水清、岸綠、景美、宜居的整治要求。

橋區段：為防止破壞橋梁及沖刷河道，采用漿砌石對上下游各50m及橋區作護底、護坡整治，河道斷面設計為梯形，厚500mm漿砌石、厚300mm沙礫料為護砌結構上坡和下坡材料類型[9]。

濱河濕地段：將濕地斷面與河道主河槽結合，合理設計濕地河段兩側的護砌形式，將水生植物種植于低洼處，植草綠化河道周圍，利用現狀樹木和地形將中間斷面形成“樹島”，由此形成的護坡形式與險工段基本類似[10]。

一般斷面：針對走勢較順直、水流速度較小的河段，按照梯形斷面進行河道治理，設計河道上口寬和河底寬為60-80m、50-60m，綠化堤頂，水生植物種植于河底兩側，采用植物加固坡面。

3 結 論

河道斷面形式的選擇與河道生態環境建設、防洪工程安全密切相關，不同河段的水利條件、周邊環境和地理位置存在較大差異，因此河道護坡形式的選擇不僅要考慮與周邊環境的協調性，還要保證河道的行洪安全和岸坡穩定。在滿足河流防洪功能的基礎上修復河道生態環境，以最大限度的接近河流原有自然狀態為基準整治退化的河流生態系統，逐漸實現改善水體環境、創建和諧自然景觀區、河道堤型合理設計及增強自然景觀效果的目標。