第二牤牛河重點段治理工程護坡方案研究

呂朋輝

(朝陽市凌河保護區管理局，遼寧 朝陽 122000)

1 工程概況

第二牤牛河為遼西地區主要河流大凌河的一級支流，發源于遼寧省建平縣富山鄉牛河梁村，全長50 km，流域面積1 092 km2。流經遼寧省建平縣、喀左縣、朝陽縣，于遼寧省朝陽縣烏蘭河碩鄉烏蘭河碩村匯入大凌河。河流的平均比降為5.05‰，多年平均降水深465.8 mm，多年平均徑流深62.9 mm。第二牤牛河流經喀左縣的長度為11.863 km，控制流域面積195 km2。長期以來，第二牤牛河農村河段受洪、旱災害頻繁，水土流失嚴重，生態環境退化，河道涵養水源能力差。現狀河道未治理段兩岸無堤防，岸線不明顯，河道內雜亂無章，在遇到較大洪水時，容易造成洪水漫灘，危及岸后農田、林地甚至村莊，存在較大風險。因此，亟待對河道進行整治。

本次工程下游起點為喀左縣與朝陽縣交界處的漫水橋，上游終點至第二牤牛河公營子鎮段已治理工程起點，河道中心長度為 2.71 km，堤防岸線長度為 2.77 km。治理段工程主要以防洪工程為主，重點為河道右岸，需新建右岸堤防2.77 km、新建生態護坡 5.54 km、新建穿堤涵管 4 座、河道平整 1.81 km，工程總投資 1 080.20 萬元。

項目區屬中溫帶氣候區，氣候特點是降雨多在夏季而炎熱，冬季則降水甚少而干燥。四季變化分明，多年平均氣溫為 8.7 ℃，年極端最高氣溫 42 .0 ℃，極端最低氣溫-29.9 ℃。最大凍土深度 119 cm。本區地下水包括松散層孔隙潛水及基巖裂隙水兩類。松散層孔隙潛水主要含水層為第四系全新統沖積卵礫石層。基巖裂隙水主要分布于白堊系義縣組安山巖中，接受大氣降水補給。

2 生態護坡方案的初步設計

此次河道整治工程的主要任務是提高整治河段的防洪和行洪能力，恢復兩岸的生態環境，改善河道水體的水質。基于此，根據河道的地質情況以及河道的現狀情況，結合相關的工程設計經驗，初步提出如下四種護坡設計方案。

(1)方案1：漿砌石護坡。 研究選擇砌石厚度為30 cm，護坡下鋪設厚度為10 cm的碎石墊層和規格為300 g/m2的土工布。該護坡設計方案的最大優勢是可以有效提升整治后大堤邊坡的安全穩定性，同時施工工藝成熟簡單，并且作為主要材料的石料可以從周邊獲取，工程費用相對較低。在工程施工完畢之后，可以發揮良好的抗沖刷效果，后期維護要求低，難度小。但是，該方案的護坡難以起到顯著的生態恢復作用。

(2)方案2：蜂巢格柵植草護坡。 該方案針對新建堤防岸坡迎水坡采用蜂巢格柵覆土植草生態防護，護坡長度為 2.77 km，防護高度為 20 年一遇洪水位以上 0.5 m。具體設計思路為蜂巢格柵厚度 20 cm，覆土厚度 25 cm；護腳采用水平防護，防護厚度為 50 cm，長度為 30 cm。護腳外栽種柳樹胸徑 4～6 cm 單排 2.5 m/棵。在迎水側護坡覆土并播撒草籽至堤肩背水坡生態防護為播撒草籽，長度均為 2.77 km。

(3)方案3：生態混凝土護坡。 結合工程實際和需求，該方案選擇厚度為15 cm 的生態混凝土，下面鋪設土工布。生態混凝土又被稱為綠化混凝土，主要通過生態膠凝材料包裹石子等骨料，形成內部存在諸多孔隙的材料，為植物的生長提供良好的環境，屬于一種可以進行植被作業的混凝土[1]。

(4)方案4：預制混凝土連鎖塊護坡。 該方案的設計思路是護坡的表層是預制混凝土連鎖塊，下部是厚度為10 cm的碎石墊層以及一層土工布。這種設計方案的不足之處是造價相對較高，但是施工比較方便，同時具有相對獨特的連鎖性，從而形成比較穩定的和良好柔性的坡面保護層[2]。同時，在連鎖塊的中間和孔洞之中種植各種草本或灌木植物，其根系還能夠進一步提高塊體和土體之間的連接性，同時美觀生態環境。

3 方案的比選

3.1 綜合評價指標

研究中基于工程的實際情況和需求，同時結合相關工程研究經驗，選擇確定結構形式、經濟特征、施工特點以及環境影響等4個一級指標和19個二級指標[3]。通過對河流湖泊系統的綜合評價指標體系中各個指標的定性分析與定量化計算，獲得各個評價指標的指標值，結果如表1所示。

表1 綜合評價指標的指標值

3.2 確定指標權重

為了獲得科學、有效的評價結果，需要對各個指標的權重值進行確定[4]。在研究中首先收集相關領域5名專家的意見，對各個指標的重要性進行判定，并構造出相應的判斷矩陣，然后計算判斷矩陣的最大特征根及其相對應的特征向量，如果通過一致性檢驗，其特征向量值即為指標權重值，具體的計算結果如表2所示。

表2 指標權重計算結果

3.3 評價結果

關聯系數是反映比較序列和參考序列在各時刻關聯程度的重要指標，由于關聯系數相對比較分散同時數據的數量較多而不便于比較。因此，在此次研究中引入關聯度評價系數，也就是將關聯系數集中起來形成一個值，以便于方案的比較。

具體來看，研究中按照灰色關聯度的計算步驟，根據上文的指標值和權重值，計算獲取各個指標的關聯度系數和評價指數，并進行綜合排序，具體的計算結果如表3所示。顯然，指標值和關聯度指數越大，說明方案越具有優越性。從表3的計算結果可以看出，關聯性評價指數計算結果最大的方案2，其次分別為方案4、方案3和方案1。由此可見，對于背景工程而言，最佳的護坡設計方案為方案2，也就是蜂巢格柵植草護坡，推薦在工程設計中采用。

表3 關聯度系數和關聯度評價指數計算結果

4 結 語

此次研究以第二牤牛河重點段整治工程為例，選定4個一級指標和19個二級指標構建綜合評價指標體系，然后利用層次分析法獲得各個評價指標的具體權重，利用灰色關聯度分析法對四種初步設計的護坡方案進行評價，認為最優方案為蜂巢格柵植草護坡方案，建議在工程設計中選用。當然，生態護坡技術作為一種具有較強綜合性的技術，仍有許多值得研究和改進的地方。由于獲得的資料較為有限，在今后的研究中需要多選取類似工程進行長系列生態護坡評價，以進一步驗證本文方法的科學性和有效性。