疊大塊石治理中小河流的效果分析

張勇幸

（廣東水電二局股份有限公司，廣東廣州 511340）

我國水資源豐富，河流數量眾多，擁有長江、黑龍江、怒江等諸多面積廣且支流數量眾多的水系，在經濟快速發展的當前，中小河流問題已成為一個亟待解決的生態性問題。根據歷年國家水利部門、環保部門等的調查和統計顯示，我國中小河流呈現減少的趨勢，且部分河流受洪汛、次生環境問題、環境污染等影響，其流域內的水土保持和生物多樣性等受到了嚴重威脅。近年來，有關學者和相關單位針對上述問題進行了深入研究，采取環保生態的坡護措施是有效性較高的手段之一，疊大塊石技術在多個地區的應用均取得了良好的成果。

1 疊大塊石技術在治理中小河流中的優勢

在長期的中小河流治理實踐中，發現治理使用的方案和材料需要更切合自然，使用草坪或植被等純生態形式的方案進行治理時，河道兩岸的原始土壤會受到水流的侵蝕。在河水出現富營養化情況后，土壤結構會出現蓬松狀態，雨季河流流速和流量增加后，會加快對河岸的沖刷，導致水土流失、河岸變形或破損。使用疊大塊石技術治理河流，運用大塊石自身自重較大的特點，材料本身可有效抵御雨季洪汛期河流水文突變帶來的負面影響。

經過微處理的大塊石，在疊砌后，可為水域范圍內的各種生物提供庇護和居住場所，且可配合栽種各種植被，豐富河流區域內的生物群。通常情況下，大塊石存在中間孔隙，可保障河岸與河流中的水量互通，可保持土地含水量，對于防治兩岸積水、內澇等有積極意義。從生態治理看，疊大塊石治理河流，有效結合了當前中小河流的實際問題，考慮了河流區域的生態情況，可提高河流的抗沖刷能力、生態修復能力、景觀價值等。

2 疊大塊石技術治理中小河流的效果分析

2.1 技術要點

就近選擇石料，要求石料質地要堅硬，開采時應控制石料形狀，大塊石不可出現條、片、尖角等異形，便于疊砌，單塊石料應保持完整，表面無貫穿性的裂紋，石料綜合抗壓強度應保證在50 MPa以上。

根據工程設計對塊石的規格進行控制，要求塊石外形基本保持矩形或較為統一的其他形狀，塊石的重量需要適當進行控制，單塊400 kg以上的巨大塊石數量不應超過工程需求總量的5%，避免疊砌時塊石間隙過大，影響施工質量。

塊石的材料應選擇堅固的新鮮巖石，巖石選擇的最低標準為微風化巖石，軟化系數超過0.7，密度超過2 400 kg/m，吸水率在10%以下。與河道軸線垂直方向內的石塊絕對寬度控制在0.6～1 m，并保證大于0.8 m寬度的石塊的總體占比不少于50%，塊石的厚度應控制在0.4～0.6 m，要求接近平均值的塊石比例在50%以上。

施工時需要嚴格控制護岸齒槽開挖深度，下沉深度為0.5～0.7 m，下層土質過軟時應適當加深開挖0.1～0.2 m，在齒槽底部加鋪砂卵石或做強化墊層處理，疊砌時同層塊石的大小和厚度應保持相近，底層疊砌塊石的寬度不小于0.8 m，塊石疊砌采用錯位安置法，塊石間疊砌后的貫穿型縫隙不應大于10 cm，綜合誤差范圍控制在±10 cm。

2.2 生態效果評價

根據現有的理論和技術，結合護岸工程對河流內各方面的正面影響性，建立科學的評價指標和模型，從兼容性和全面性進行考慮。

（1）生態性評價。

河岸基質的類型中，基巖類河岸抗性較高，巖土類中等，黏土砂質較低；岸坡的抗沖刷流速，應根據斷面徑流速度和河岸實際受沖刷程度進行評估；坡度和高度是護岸形態的主要評價指標，可采用實地測量的方法，提取多個采樣點的實際數值求取全河道的平均數；沖刷情況應參考河岸原始數據，比對最新監測數據進行確定；物種多樣性，對流域附近動植物、微生物進行抽樣；水質情況，采用酸堿測試、清澈度測試等評定水質水平。

根據調查結果對生態性評價定級為優、良、中、差四個等級，具體內容如表1所示。

表1 生態性評價定級概要

（2）抗沖刷性評價。

采用試驗法進行評價，提取塊石樣本，將樣本放置于水中浸泡，并對試塊進行稱重，再調試與河內極限流速相同的水流進行沖刷，沖刷時間控制在5 min，沖刷時間結束后，再次稱重記錄，被沖刷質量為兩次稱重記錄的差，根據上述步驟反復進行測量。根據使用的水量計算得到抗沖數值，抗沖性評價的關鍵是提取水流數值，要求對斷面進行監測，并獲取關鍵信息。

斷面監測方案如圖1所示。

圖1 斷面水流監測點位示意圖

監測時，應根據斷面處河流的實際寬度，精準布置監測垂線。從斷面一側確定起點，測量第一條測速垂線到起點的距離，做好垂線標記。

確定各條測速垂線及測點的位置，測量各測點處流速，計算測速垂線處平均流速。測繪過水斷面圖，做好記錄表。計算兩側岸邊死水區流速、各部分斷面面積、各部分斷面平均流速、各部分斷面流量等，計算斷面總流量。

垂線布置參考表如表2所示。

表2 垂線布置參考

（3）治理結果評價。

最終治理效果，根據河岸土質層特點進行綜合評分，具體適用指標如表3所示。

表3 河道治理后穩定情況評定

傳統的護岸工程中，多采用現代化的技術手段，如混凝土護岸、砌塊護岸等，可解決中小河岸的部分問題，但在施工過程中存在不足，如使用的材料和技術消耗資源較多、建設成本過高、護岸的耐久性不足、護岸功能單一等，存在較大的滯后性。使用疊大塊石技術，材料較為普通，在條件允許的情況下，可在當地直接開采大塊石，并將大塊石進行疊砌，使用的其他材料較少，施工過程中使用的技術比較簡單，施工完畢后大塊石自身質量較重，不會出現的護岸變形或受外力損壞等情況，維護成本較低。

疊砌大石護岸可保留岸坡縫隙、孔洞，給河流與大地之間構架了循環通道，為生物提供有利的繁殖和生長環境，有利于河道生態體系的保護，可采用河道砂卵石摻土護坡技術、氣盾閘新技術等，突出了生態治理理念。疊大塊石技術降低了護岸工程成本，為區域人口聚集區給排水等其他工程提供了功能延展便利，且可為生態景觀、河道生態修復等工作減輕負擔，屬于工程推進快、建設成本低、民事糾紛少、群眾參與度高、綜合效益好的新型技術。

3 結語

疊大塊石技術是基于生態河道治理理念的創新型技術，利用大塊石的疊砌，可改變原有河道護岸的結構性，增加河道生態環境的可靠度，當前已經在我國諸多地區被應用。應用該技術時，應以疊大塊石技術為基礎，探索從原料采集到完成建設一體優化措施，保證建設質量的同時，增加區域經濟效益。