貴州六枝馬寨河道生態治理設計的探討

張夏廣益

(貴州天保生態股份有限公司，貴陽 550000)

1 河道生態治理基本情況

六枝特區木崗鎮馬寨河道生態治理工程位于珠江流域北盤江水系桂家河支流打幫河上，馬寨河發源于六枝特區抵簸村吳家沖附近，由西北向東南流經瓦窯水庫庫區、龍頭山、桃子沖、木崗鎮，于木崗村附近入伏，經約600m(直線距離)的伏流后從尖山洞出露呈明流，繼而向南流經牛角沖水庫庫區、于馬寨附近匯入桂家河，然后經平寨、雨窩橋、袁總堡，于石頭寨附近匯入打幫河。本工程位于木崗鎮附近，有水泥公路經過工程區附近，交通十分便利。馬寨河入伏口以上流域內已建水利工程主要有瓦窯水庫、納麻水庫，瓦窯水庫壩址以上流域面積為4.05km2，占入伏口以上流域面積的9.42%，水庫總庫容為127萬m3。納麻水庫壩址以上流域面積為2.30km2，占入伏口以上流域面積的5.35%，水庫總庫容為71萬m3。工程整治河段處于馬寨河下游，根據實地踏勘了解，治理河段河道窄，彎道多，橋梁(涵洞)較多，流水不暢，現狀防洪標準普遍偏低，設防河段較少，兩岸居民經常遭受洪水侵襲，沿河兩岸農田成片，居民較多，天然岸坡低矮，頻頻出現遇洪成災的情況。但由于該地集水面積大，而汛期排洪受阻，無法抵御10a一遇洪水以上的洪水，汛期洪水造成的澇災很大程度上對園區的建設發展產生影響，淹沒農田廠房，影響居民正常生活和生產。

2 工程設計

2.1 河道生態設計

2.1.1 河道生態設計原理

生態石籠護坡具有抗沖刷能力較強、生態性好、適應地基形變能力強等優點，同時具有整體性、延展性透水性良好等結構特點。

生態石籠原理為將自然生態與人工構筑物相結合，用于抵御水流、波浪沖刷，具有良好的防護性能，而且為植物的生長提供良好的基礎。護岸不僅具有很好的滲透性，而且可以適應階梯式、斜坡式等不同的型式要求，又可多種型式組合使用，達到更好的效果(見圖1)。當水流經生態環境較好的河湖系統時，豐富的植物有助于減緩水流流速，并吸收水中營養成分以及降解污染物、凈化水體。河道生態設計主要以自然修復為主，人工修復為輔的原則，達到恢復河道自然水生態系統環境的效果。并且因地制宜，結合河道實際情況，充分利用現狀河道的水文、地形、形態等條件來實施生態堤岸，實現可持續性發展化的河道生態治理[1-2]。

圖1 石籠生態型原理示意圖

2.2 六枝馬寨河道生態設計

設計中應充分考慮生態因素，應最大限度保留原始河道的自然形態及斷面，在滿足強度和結構要求的情況下，河堤材料應選取滿足于河道行洪的結構強度、有利于水體交換、益于植物生長、具有良好透水性的材料，優先選取當地天然材料。

生態堤設計的標準及級別確定、總體布置、地基處理、穩定計算及安全系數、建筑材料、構造要求以及相關尺度的確定等設計要求，根據相關管理部門制定的規范標準，或行業標準的有關要求執行，并應滿足相關的工程建設強制性標準條文的要求。結構設計采用仰斜式格賓石籠網擋墻，頂寬1m，按1：0.3坡比綁扎堆放，趾墻為C15混凝土，預埋鋼筋與格賓石籠網相綁扎。高0.5m，寬0.5m，底部坡比為1:5，頂部為10cm混凝土壓頂。墻頂部以上采用1：1草皮護坡，回填邊坡外側坡比為1:1.5，為草皮護坡。六枝馬寨河橫斷面設計圖詳見圖2。

圖2 河道生態治理橫斷面設計圖

1)抗滑穩定安全系數KC計算

當基底面向填土方向傾斜時，沿該基底面的抗滑穩定安全系數按公式1計算：

(1)

式中：Kc為石籠網沿基底面的抗滑穩定安全系數；f為石籠網基底面與地基之間的摩擦系數；∑H為作用在石籠網上全部平行于基底面的荷載，kN；∑G為作用在石籠網上全部垂直于水平面的荷載，kN；α為基底面與水平面的夾角。°，土質地基≤ 7°，巖石地基≤ 12°。

2)抗傾覆穩定安全系數KO計算

按公式2計算：

(2)

式中：K0為石籠網抗傾覆穩定安全系數；∑MV為對石籠網基底前趾的抗傾覆力矩，kN-m；∑MH為對石籠網基底前趾的傾覆力矩，KN-m。

3)基底應力Pmax及Pmin計算

按公式3計算：

(3)

式中：Pmax及Pmin為基底應力的最大值或最小值，kPa；∑M為作用在石籠網上的全部荷載對于水平面平行前墻墻面方向形心軸的力矩之和，kN-m；A為石籠網基底面的面積，m2；W為石籠網基底面對于基底面平行前墻墻面方向形心軸的截面矩，m3。

經計算： 抗滑穩定安全系數KC=1.61。抗傾覆穩定安全系數K0= 2.51。基底應力Pmax=187.1KPa。均滿足規范要求。

4)生態石籠網材料參數選擇

生態石籠網工程所有石料應選用粒徑控在20-30cm的塊石，石料應具有良好的抗水性和完整性、耐風化、強度高。

格賓制作需要運用鋼絲需厚鍍高爾凡進行防腐處理，以滿足鍍層對黏附力性能的要求：當生態石籠網的鋼絲繞具2倍鋼絲直徑的心軸6周時，需運用手指對鋼絲進行摩擦，以避免開裂或是剝落現象出現。此過程，要遵循相關規范標準對生態石籠網的網面抗拉強度進行控制，即設置在50KN/m。對于石籠網結構的薄弱環境，即網面裁剪后末端與邊端鋼絲的聯接處，應提升網面與邊端鋼絲連接的強度效果。具體操作，應運用具有專業水準的翻邊機把網面鋼絲纏繞在邊端鋼絲圈數控制在2.5以上。操作不能采用手工絞，在達到翻邊強度35KN/m的情況下,格賓供貨單位還要出具相關檢測部門提供的網面翻邊強度檢測報告。

堤后采用的透水土工布為無紡士工織物，其中質量參數為:質量300g/m2，抗拉強度縱向≥550N/5cm，橫向≥550N/5cm，延伸率(縱橫)<90%，垂直滲透系數>1×10-3cm/s，等效孔徑為0.07-0.2mm。此外要求此布用雙線包縫拼合土工布應注意現場保管，避免長時間暴露在陽光下，不能劃破，鋪設平整，松緊度均勻，端部錨著牢固。

3 結 語

隨著城市經濟日增長和居民對居住條件要求的逐步提高，構筑生態友好的社會的需求逐漸增加，要求河道治理保有的原水生態環境。工程設計過程，應運用生態石籠網技術對護坡進行處理。事實證明，只有遵循自然規律，才能科學有效地改進人為因素對生態環境造成的破壞影響現狀。故，相關建設者應將上述分析內容與科研結果更多地作用于不同建設條件的河道生態治理工程，以推動行業的健康穩定發展。