大凌河磨石溝至必里營子段生態治理工程初探

孫麗玲

(朝陽市農村水利建設管理局，遼寧 朝陽 122000)

1 項目區基本情況

1.1 工程位置及范圍

大凌河在遼寧省境內面積為19 998 km2，占全流域面積的86%，大凌河干流(含源頭區)河道全長522 km，其中南支河長108 km，西支遼寧省內河長75 km，南西支匯合口至入海口河長339 km。

本次治理河段為大凌河干流宮山咀水庫以上賀仗子匯入口至必里營子村段，河道治理總長度為4.97 km。本工程位于建昌縣境內，涉及堿廠鄉及喇嘛洞鄉2個鄉鎮。

1.2 水文和氣象

在宮山咀水庫下游9 km有建昌縣氣象站，1959年建站至今已經有60多年的觀測資料。經分析多年平均降雨量582.5 mm，年最大降雨量為846.2 mm，年最小降雨量為406.1 mm。年內降雨極不均勻，有50%以上的降雨集中在7、8月份。多年平均蒸發量為1856.6 mm。多年平均氣溫在8.1 ℃左右，極端最高氣溫40.7 ℃，極端最低氣溫-26.9 ℃。相對濕度39%～77%之間。

多年平均風速3 m/s，全年最多風向為西北風，最大風速為18 m/s，多年平均日照時數為2884.7 h。

由于本工程控制斷面所在位置無實測流量，因而采用水文比擬法進行設計洪水分析，參證站為宮山咀水庫，設計洪水成果如下：

表1 控制斷面設計洪峰流量表

1.3 工程地質

(1)治理區位于沖洪積河床和漫灘上，未發現新構造運動，地層巖性簡單，變化不大，無不良地質作用。

(2)治理區地基穩定，適宜建筑。

(3)治理區水、土對混凝土結構微腐蝕，對混凝土結構中鋼筋微腐蝕，土對鋼結構微腐蝕。

(4)治理區抗震設防烈度6度，建筑場地類別Ⅰ1類，設計地震分組為第三組，設計基本地震加速度值0.05 g，設計特征周期0.35 s。

(5)治理區土的標準凍結深度1.10 m。

(6)建議擬建建筑物采用擴展基礎。

2 治理措施

2.1 防護工程型式

本次工程針對沖刷嚴重、岸坡較陡的河段，采用墻式護岸工程；針對坡度較緩河段，采用坡式護岸工程[1-2]。

2.1.1 坡式護岸工程

坡式護岸工程目前應用較為廣泛的護坡材料主要有3種：一種是綠濱墊護坡型式；第二種是干砌塊石下墊土工布反濾；第三種是連鎖磚護坡，同樣下墊土工布反濾。

(1)綠濱墊護坡

綠濱墊護坡的前身是鐵絲或鉛絲石籠，從建國以后的水利工程實例中就有廣泛應用，2005年以后，隨著國家大力提倡生態水利，鐵絲或鉛絲耐久性差，腐蝕后對水體有污染的特點被逐漸放大，因此其替代和升級產品綠濱墊護坡應運而生，且在短時間內占據了全國水利工程治理的很大份額，經近10 a來的工程運用，其效果也得到了廣泛的認可。其優點主要為：柔性材料、適應變形能力強；有網箱對填充石料進行保護，工程整體性好，抗沖刷性能突出；由于其填充石料間的空隙可以落淤，進而生長野草、野花等植被，其生態性能相對較好。缺點是相對的，與干砌石護坡相比，其工程投資較高；與連鎖磚單平米投資相差不大，但其施工速度較連鎖磚稍慢。

(2)干砌石護坡

干砌石護坡技術應用的歷史較久，從級配碎石墊層發展至現在的土工布墊層，雖然墊層型式有所改變，但干砌石的護坡原理并未有明顯變化，即利用塊石的自身重量抵抗水流的沖刷，消減近岸水流流速和改變水流流向，降低水流對其后岸坡的沖蝕作用，進而達到保護岸坡的目的。其優點是：施工工藝簡單、施工進度快、工程造價低。缺點為：工程整體性差，各石塊之間元法形成一個整體，局部損壞松動后，工程整體效果大打折扣：施工質量難以控制，在工程外觀和實用之間的平衡不好掌握，按照設計要求，干砌石砌塊的最小粒徑、填充度、小于標準粒徑的百分比等均可以提出具體設計值，但在具體施工中，無論是現場施工指導、監理或檢測，均較難實際量化，因此，施工質量不好保證；另外在工程外觀和實用之間往往需要有所取舍，從工程外觀上一般要求塊石的平面向上以使得工程整齊度高，但工程實用上要求平面向下，以盡量提高塊石穩定性，并利用凸凹不平的一面破碎水流，分散水流流速和流向，降低水流對岸坡的淘刷能力，這兩個要求在實際施工時有時很難兼顧。

(3)連鎖磚護坡

連鎖磚護坡興起于20世紀90年代末，被水利工程廣泛應用則要到2000年以后，其主要用途用以代替傳統的混凝土面板護坡和機制模袋混凝土護坡，個別工程也有用其代替鐵絲石籠或漿砌石護坡的實例，但效果一般。連鎖磚護坡區別于堤防護坡型式中的聯鎖磚生態護坡，主要在于連鎖磚通過上下串聯的鋼絞線達到將一個坡面的垂向磚塊固定為一介整體，并通過連鎖磚塊體的彼此咬合作用，將橫向上的各磚體之間形成一個整體，既能一定程度上適應坡面地形的變化，又能在變化處保證其護坡基本仍作力一個整體，而聯鎖磚生態護坡則沒有鋼絞線相連，僅通過彼此咬合進行連接，地形適應能力及結構強度與連鎖磚有著很大差別。連鎖磚護坡的優點為：全部建筑材料均為預制件，施工簡單、快速，由于有鋼絞線相連接，其結構強度較干砌石護坡和傳統的聯鎖磚要高很多，基本與格賓石籠持平。缺點為：為了提高其抗沖刷性能，其中空磚無法應用，這就使得其生態效果較干砌石和格賓石籠要差得多，其坡面基本無法作為植被生長的載體；另外從工程造價角度，其價格也是護坡材料中相對偏高的；還有從管理角度，由于其鋼絞線可以被廣泛用于農業生產生活，連鎖磚的高平整度又比較適合農村的裝飾裝修，因此其人為損壞的幾率也比其他護坡型式要更高，管理難度較大。

各種護坡材料的主要優缺點比較見表2。

表2 護坡材料優缺點特性比較

經以上3種坡式護岸工程比較，可以看出，綠濱墊護坡由于格賓網箱采用了防腐技術，解決了其原本運行壽命較短的問題，也使其在生態性能、價格優勢以及整體性和牢固性方面的優點更加突出，與其他兩種護坡型式相比，適用性與本次工程治理特點更為契合。

因此，本次坡式護岸工程主要采用綠濱墊護坡的工程型式，設計邊坡坡比為1∶2，通過開挖或回填土方使邊坡滿足設計邊坡要求，其上鋪設綠濱墊護坡，綠濱墊護坡厚0.4 m，綠濱墊下設0.2 m厚砂墊層與400 g/m2土工布。綠濱墊上端至設計坡頂，坡頂封頂寬1.0 m，下端與固濱籠護腳銜接。護腳采用固濱籠型式，固濱籠尺寸為高1.5 m、寬1.0 m。典型斷面圖如下：

圖1 綠濱墊護岸典型斷面示意圖(單位：mm)

2.1.2 墻式護岸工程

墻式護岸工程目前應用較為廣泛的主要有漿砌石擋墻、混凝土直墻式擋墻、直立式石籠墻等型式，以上工程型式優缺點如下：直立式石籠墻造價較混凝土擋墻稍低，工程建成后生態效果較好，具有良好的透水功能、極佳的穩定性和整體性，施工方法較簡便，景觀效果佳，且有著較強的抗沖刷和抗風浪襲擊能力。但該工程型式施工開挖斷面較大，且居民密集生活區域后期養護、管理成本較高，因此該工程型式于農村段防護工程建設較為適用。混凝土擋墻工程建設效果較好，工程施工質量易于保證，且后期工程養護、管理較為簡便，缺點是工程造價稍高，該工程型式于城鎮段防護工程建設較為適用。漿砌石擋墻工程造價相對較低，與混凝土擋墻相比，施工開挖斷面稍大，且施工質量不易控制。

墻式護岸各種工程型式的主要優缺點比較見表3。

表3 墻式護岸工程型式優缺點特性比較表

經以上3種墻式護岸工程材料的比較，結合工程實際情況，本工程中多為農村段防護，故直立式石籠墻型式與其他兩種護坡型式相比，適用性與本次工程治理特點更為契合。

因此，本次墻式護岸工程主要采用直立式石籠墻的工程型式：石籠網箱每單元高1.0 m，每單元石籠網箱寬1.0/1.5 m，各層石籠網箱背水側齊平，迎水側較上層格賓石籠寬0.5～0.7 m，格賓石籠基礎下設0.2 m砂墊層。典型斷面圖如圖2所示。

圖2 直立式石籠墻護岸典型斷面圖(單位：mm)

2.2 穿堤建筑物工程

本工程處于低山平原區，河道兩側全部為農田，為保證農田排澇，在河道邊坡下共修建1處箱涵，位于4+800處左岸。該處箱涵底高程與現狀河道底高程保持一致，箱涵由3.0 m長的進口段、8.0 m長的涵身段和3.0 m長的出口段組成。進口段和出口段兩側布置1.0 m高的八字擋墻，與箱涵平順銜接，涵身采用1.0 m(寬)×1.0 m(高)的箱涵。

2.3 植物固灘工程設計

大凌河建昌縣堿廠鄉(磨石溝-必里營子段)河道兩岸存在岸坡緩于1∶3.0的河灘地，缺少植物覆蓋層，存在水土流失跡象，本次在其與耕地交界處，采取植物固灘措施，以減少水土流失、保護灘邊耕地免受沖刷[3]。

考慮到大凌河建昌縣堿廠鄉(磨石溝-必里營子段)栽植區域具體情況，固灘措施應選擇耐水濕、耐瘠薄土壤、固土能力強、適宜水邊生長的植物[4]。為保障樹木成活，并與周邊環境相協調，根據各類喬木形態特征及生態習性，推薦采用當地鄉土樹種——杞柳，作為固灘措施樹種。

杞柳的栽植行、株距均為0.5 m，呈品字形，栽植3排，起到植物固灘并減少水土流失的作用。

樹苗規格：胸徑2 cm，裸根苗栽植。栽植前應進行穴狀整地，采用人工挖種植穴。穴狀整地規格見表4苗木栽種后，回填土壤要充分打碎、打松，恢復土壤結構，局部土地肥力較差的還可以在實施時添加一部分有機肥料。

表4 種植整地規格

3 結 論

季節性河流生態治理工程的研究應該是一個長期的、頗具前瞻性的研究，應充分認識其意義所在，選擇科學可持續的治理措施，不斷探索先進手段，為河道增添活力，為人類創造良好的自然風光。