基于狗河綠濱墊型式防護及生態網格設計探析

孫文偉

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

1 概 述

狗河發源于綏中縣加碑巖鄉窩嶺村康莊北，流經加碑巖、秋子溝、明水、范家、前衛、沙河、網戶、荒地等八個鄉鎮。河流穿過京沈高速公路橋、G102國道橋、沈山鐵路及濱海公路后注入渤海，是綏中最大的獨流入海河流。全長86.7km,流城面積539km2,多年平均徑流量為13522萬m3。該河道工程位于狗河中下游的沙河鎮狗河城子村小官帽段，地理坐標為東經120°08'10"-120°08'34"，北緯40o14'59"-40o14'24"。治理河段為狗河下游段，鐵路橋以上0.4km，距離猴山水庫約21km,距離綏中縣約20km。

2 工程現狀及存在的主要問題

2.1 工程設計范圍

對狗河下游段干流進行治理，治理段全長1159m(河道軸線樁號0+000-1+159)。設計主要內容包括生態格網結構護岸工程。

共修建護岸1446m。其中左岸修建護岸長度676m，共分兩段，第一段長度230m(樁號L0+000-L0+230)，起點接已建護岸，左岸第一段終點位于河口處。左岸第二段長度446m(樁號L0+000-L0+446)，起點位于攔河壩下游88m。

右岸修建護岸長度770m，共分兩段，第一段長度250m(樁號R0+000-R0+250)起點接已建漿砌石護岸末端。右岸第二段長度520m(樁號R0+000-R0+520)起點位于攔河壩右岸下游處。對治理河段全段清淤，清淤總長度1159m(河道軸線樁號0+000-+159)。

2.2 工程現狀

工程治理段上游為一期、二期工程已建護岸，已建護岸采用綠濱墊護坡，固濱籠護腳，邊坡為1∶2.0，坡長為7-9m，現狀運行狀況良好。

狗河治理段兩岸間距離為70-330m，現狀主河槽比較順直，上游已建護岸，護岸型式為綠濱墊及漿砌石。河道局部有簡易砂堤，兩岸多為耕地。本次治理段河道現狀縱坡約為3‰。河道樁號0+660處有一座溢流堰(堰型為實用堰)，堰高1.9m，凈寬335m；溢流堰左岸設沖砂閘，沖砂閘為5孔；左岸設引水閘2孔，引水閘后接大官帽干渠。溢流堰下游設消力池，寬度為20m。溢流堰現狀完好，運行狀態良好。

2.3 存在的主要問題

2.3.1 河道淤積嚴重

狗河上游為山區，中下游為平原區。當遇歷時短、降雨強度大的暴雨時，洪水沿河溝夾帶泥沙宣泄而下，上游山區河段往往是水流湍急，對兩岸沖刷較大。一旦進入下游平原區，洪水流速陡減，加之泄流不暢，造成泥沙淤積嚴重，致使現狀河床高程與河床外地面高程幾乎齊平，形成“河床淤積致使泄流不暢，泄流不暢加劇河床淤積”的惡性循環。

此外，一些村民違法占用河道， 使河道變窄、行洪不暢，這些人為因素也是造成河道淤積嚴重的主因之一。

2.3.2 防洪工程不完善，洪水災害頻繁

本次治理段現狀河道右岸基本無堤，或是早期修建的簡易砂堤，不僅防護標準低，面且沒有護岸措施。豐水年汛期洪水泛濫 經常發生決口事件，直接威脅人民群眾的生命財產安全。

2.4 工程建設的必要性

隨著綏中縣社會經濟的快速發展，防洪問題越來越受到當地政府的重視。近年綏中縣的雨水較多，洪水泛濫，同時，項目區所在地主要以經濟田為主，是流域內鄉鎮的主要經濟收入，當前的防洪問題更加不容忽視。治理段河道內嚴重淤積，大大削弱了河道的過水能力，河道防洪清淤工程是迫切必行的[1]；另外河道兩岸岸坡沖刷嚴重，簡易砂堤防洪標準較低，河道岸坡護砌工程是迫切必行的。因此，合理規劃、科學治理，因地制宜的加快實施河道疏浚工程，提升防洪能力，改善流域面貌，是推進社會主義建設的基本要求。通過本次設計，開展河道綜合治理工程，能夠進一步健全狗河小官帽段防洪工程體系，增強水體自凈及置換能力。同時，加強河道的管理，加強綠化，將為維系和保護生態環境向良性循環方向發展創造有利條件，是處理好環境與經濟、社會協調發展的關系的前提，最終實現人與自然和諧相處[2-3]。

針對本段河道現狀及存在的問題，通過本次河道治理，可有效提高河道的抗沖能力，保護沿岸居民生命財產安全，改善生態系統，使河道周邊環境與當地經濟發展相適應[4]。因此，本工程實施十分必要。

3 工程總布置

根據河道地形、地質及水文情況，在保證行洪安全的前提下，修建護岸1446m(包括左岸676m，右岸770m)，工程設計采用綠濱墊型式防護，工程布置以對環境影響最小為前提，兼顧占地及施工的方便性，工程完工后易于維護，使工程與河道生態相協調。護岸走向依照現狀河道走勢進行布置。通過護岸工程增加防洪的安全性，減輕自然災害造成的損失，造福沿岸百姓。

對狗河下游段干流進行治理，治理段全長1159m(河道軸線樁號0+000-1+159)。治理段河道現狀岸坡雜草叢生，兩岸多為耕地，土質岸坎沖刷嚴重，岸坡塌岸處較多。另外，河床泥沙淤積嚴重，致使現狀河床高程幾乎河床外地面高程齊平。針對以上問題，工程主要建設內容包括清淤工程、生態格網結構護岸工程。共修建護岸1446m，其中左岸修建護岸長度676m，共分兩段，第一段長度230m(樁號L0+000-L0+230)，起點接已建護岸，左岸第一段終點位于河口處。左岸第二段長度446m(樁號L0+000-L0+446)，起點位于攔河壩下游88m。右岸修建護岸長度770m，共分兩段，第一段長度250m(樁號R0+000-R0+250)起點接已建漿砌石護岸末端。右岸第二段長度520m(樁號R0+000-R0+520)起點位于攔河壩右岸下游處。為恢復河道過流能力，對治理段河道進行清淤，清淤段長1159m。

4 工程設計

4.1 護岸結構設計

工程護岸采用綠濱墊型式防護，坡腳采用固濱籠護砌。軸線樁號0+000-0+328段綠濱墊垂直防護高度3.55m，護岸迎水面邊坡1∶2，坡長為8m，護岸頂部設0.5m寬壓頂。綠濱墊厚度0.3m。考慮坡面綠化，在綠濱墊塊石上部鋪設20cm厚生態袋(袋內含草籽)，塊石和生態袋均位于石籠網內。故綠濱墊規格為6m×2m×0.5m，每隔2m設單層隔片。綠濱墊下設20cm厚砂礫墊層，墊層下鋪設≥400g/m2無紡布(延伸至護腳底部)。護岸頂部種植灌木榆葉梅，種植間距1.2m，榆葉梅高度h=0.8-1.0m，冠幅w=0.8-1.0m,每穴基部枝條數n>60。護腳采用固濱籠結構，規格6m×1m×1.5m，每隔2m設單層隔片，下層鋪設≥400g/m2無紡布，基礎開挖邊坡1∶1。護岸回填部分應分層夯實，夯實后相對密度≥0.6。

軸線樁號0+684-1+159段綠濱墊垂直防護高度2.66m，護岸迎水面邊坡1∶2，坡長為6m，護岸頂部設0.5m寬壓頂。綠濱墊厚度0.3m。考慮坡面綠化，在綠濱墊塊石上部鋪設20cm厚生態袋(袋內含草籽)，塊石和生態袋均位于石籠網內。故綠濱墊規格為6m×2m×0.5m，每隔2m設單層隔片。綠濱墊下設20cm厚砂礫墊層，墊層下鋪設≥400g/m2無紡布(延伸至護腳底部)。護岸頂部種植灌木榆葉梅，種植間距1.2m，榆葉梅高度h=0.8-1.0m，冠幅w=0.8-1.0m,每穴基部枝條數n>60。護腳采用固濱籠結構，規格6m×1m×1.5m，每隔2m設單層隔片，下層鋪設≥400g/m2無紡布，基礎開挖邊坡1∶1。護岸回填部分應分層夯實，夯實后相對密度不低于0.6。

格賓石籠填充物采用塊石，要求石料質地堅硬，飽和抗壓強度要求>30MPa，天然密度≥23.5kN/m3，最大吸水率<10%，不易水解，耐久性好，單塊重量≥150N，最小尺寸應>15cm，級配均勻填充空隙率≤30%。薄片、條狀等形狀的石料不宜采用。風化巖石、泥巖等亦不得用作充填石料。

4.2 生態網格設計

綠濱墊規格6m×0.5m×2m，每隔2m設單層隔片。固濱籠護腳規格6m×1m×1.5m，每隔2m設單層隔片。

綠濱墊及固濱籠和綠濱墊均采用包覆PVC的熱鍍鋅鋼絲并符合CECS353：2013標準，網孔大小均為100×120mm，網絲直徑2.5mm，涂塑后直徑3.5mm；邊絲直徑3.0mm，涂塑后直徑4.0mm；綁扎絲直徑2.0mm，涂塑后直徑3.0mm。網絲為熱鍍鋅，鍍鋅層層厚為100g/m2以上。

填充石料必須堅固密實、耐久性好、不易碎、無風化跡象，填料的中值粒徑介于15-20cm之間，不在外表面的填料可有15%的超出該范圍。質量控制應符合《生態格網結構技術規程》標準。級配應合理，填充后生態網格結構的空隙率應<30%，石料強度等級≥MU30。

4.3 綠濱墊厚度計算

綠濱護坡厚度計算按照《生態格網結構技術規程》的公式計算，公式如下：

1)綠濱墊中填石的平均粒Dm應按下列公式計算：

(1)

式中：Dm為填石的中值粒徑，50%的填石粒徑超過該值；S0為粒徑安全系數(推薦最小1.1)；Cs為填石穩定系數，大多數情況為0.1(適用于填石有棱角，最大與最小填石尺寸比在1.5-2.0之間)；Cv為流速分布系數，Cs≥1.0，在堤和混凝土渠道的端部一般為1.25；d為流速V處局部水深，m；γs為填石的重度，kN/m3；γw為水的重度，kN/m3；V為斷面平均流速，m/s，通常取水面以下0.6倍水深處流速，或者取0.2倍、0.8倍水深處流速平均值；g為重力加速度，10m/s2；K1為邊坡修正因子，坡度1∶1取0.46，1∶1.5取0.71，1∶2取0.88，1∶3取0.98，1∶4以上取1.0；R為水力半徑；b為水面寬度。

通常情況下，填石粒徑確定后，應按下式確定綠濱墊厚度：

t=2.0Dm

(2)

式中：t為綠濱墊的最小厚度。

2)考慮波浪作用，當tanα≥1/3時，t應按下式計算。

(3)

式中：Hs為波浪設計高度，m，取值可按現行國家標準《堤防工程設計規范》執行；α0為河岸傾角，o；n為填石空隙率，%；△m為水下材料的相對重度；γs為填石的重度，kN/m3；γw為水的重度，kN/m3。

計算結果見表1。

表1 綠濱護坡厚度計算成果表

根據計算結果可知，選取計算結果較大值為0.12m，結合填充塊石粒徑及施工要求，選取綠濱墊厚度為0.3m合理。但考慮坡面綠化，在綠濱墊塊石上部鋪設20cm厚生態袋(袋內含草籽)，塊石和生態袋均位于石籠網內。故綠濱墊網片厚度為0.5m，規格為6m×2m×0.5m，根據規定塊石粒徑填料的中值粒徑宜介于1.5D-2.0D之間，計算得石籠網網孔尺寸應控制在10cm以下，考慮工程實際經驗，綠濱墊格賓網網孔規格為100mm×120mm。

4.4 清淤工程設計

治理河段河道經多年淤積，導致主河槽過窄，局部河段因淤積嚴重導致灘地抬高，影響洪水渲泄，需合理清淤拓寬。清淤工程以恢復河道原貌為原則[5-6]，基本貼合其原狀比降及治導線，設計清淤比降基本與原河道比降一致，清淤寬度60-335m，均屬于河道原始寬度；拓寬后使水流更平順的下泄[7]-[10]。清淤土方除用于岸邊填筑、回填土外，余料運至5km處的坑塘以保護岸灘。

5 結 語

通過對狗河綠濱墊型式防護及生態網格設計工程的實施，提高了河道岸坡防沖能力，使狗河的防洪體系得到了整體提升，使沿岸人民群眾的生命、財產安全得到保障。同時，工程清除了河道內垃圾、雜草、淤泥等，使狗河沿線生態環境得到極大的改觀，同時帶動區域經濟發展。