生态网箱在分水江河道整治中的应用

陈敏芬

(桐庐县水利水电局,浙江 桐庐 311500)

1 分水江生态治理概况

分水江总流域面积3 444 km2,河道全长164 km,其中分水江水利枢纽工程至分水江入富春江口长42 km,流域控制面积814 km2,平均比降0.052%,是坡陡流急、洪水暴涨暴落的山溪性河流。项目重点治理范围为分水江水利枢纽工程以下42 km的河道,区域内辖5个乡镇,纳15条支流,河段以横村浪石埠为界,以上河段26 km有多处广阔的卵石滩,河谷边源多高山,以下河段16 km坡平流缓,河槽整齐稳定,受富春江和潮汐影响[1]。

为营造“面清、岸洁、水净、流畅、有绿”的分水江生态环境,建设现代水利的系统工程,实现“人水和谐”的目标,分水江综合治理秉承治水新理念,一是改变传统河道护岸工程只片面强调河道的防洪、引水、排涝、蓄水和航运等功能,较少考虑河道的生态或环境功能,集河道整治、防洪排涝、水资源调配、生态修复等于一体,构建分水江河道生态安全格局。二是改变过去在河道整治中,多采用混凝土、浆砌石等硬质材料,推广河道岸坡生态防护多孔和透水护岸材料及结构的开发与应用、工程施工技术等[1]。

分水江生态治理工程采用综合规划,分年实施,逐步推进的方式。新建堤防总长度为17.482 km,其中防洪标准为20 a一遇的堤防长15.52 km,防洪标准为10 a一遇的堤防长2.322 km,防洪标准为10 a一遇以下的拟建生态护岸,工程永久占地71.534 hm2,涉及40户人家的房屋拆迁,工程估算总投资6.29亿元。

2 生态网箱特点及工程应用实践

2.1 生态网箱特点

生态格网是将抗腐蚀、耐磨损、高强度的低碳重镀锌钢丝、镀铝锌钢丝等采用机器编织成双绞或五绞状、六边形网目的网片,网箱是由生态格网制成的箱体,内部均分成格室(见图1)。内部充填坚硬、不易风化的石料以形成柔韧的、透水的整体结构,充填材料因地制宜,可充分利用当地材料。可根据不同作用分为网箱、植生网箱、加筋网箱 (见图2)、植生加筋网箱、格宾网箱等[2]。

图1 格网及箱示意图

图2 植生网箱示意图

网箱的结构特点是能与周围环境融合并协同发展,可保持或恢复自然环境。填石间隙的渗透能力能使土壤、水、空气和植物自然地相互作用。近年较多应用在水利工程中,在桐庐县分水江生态治理中也充分利用了网箱基础和挡墙,较好地解决了施工难题,降低工程成本。

2.2 工程应用实践

2.2.1 分水江东溪堤

分水江东溪堤位于分水镇,全长3.077 km,其中2009年实施的马家凸至龙潭段1.3 km的防洪堤基础采用格宾石笼网箱,由抗腐耐磨高强的低碳高镀锌钢丝或铝锌合金钢丝金属网编织而成的六边形蜂巢形,网箱规格2.50 m×1.00 m×1.25 m、2.50 m×1.00 m×1.00 m、2.50 m×3.00 m×0.85 m 3种,网垫2.50 m×3.00 m×0.50 m(见图3)。

图3 东溪堤横断面图 单位:m

2.2.2 分水江凤联段防洪堤

分水江凤联段防洪堤,实施长度0.7 km,结构型式为五绞格网网箱挡土墙。由于工程所在地缺少砌石料,工期紧,在综合比较方案后,大胆选用五绞格网网箱挡土墙,2级挡墙,墙高5 m,底宽3 m,采用3.0 m×1.0 m×1.0 m、4.0 m×1.0m×1.0 m、2.5 m×1.0 m×1.0 m不同规格的网箱组合而成(见图4)。

图4 凤联段防洪堤横断面图 单位:m

2.2.3 设计施工要点

2.2.3.1 设计要点

网箱挡土墙的设计和大体积重力墙一样,适用标准的土力学原理,用于河道护岸工程可参考《堤防工程设计规范》 (GB 50286—98)和 《堤防工程施工规范》 (SL 260—98)。

(1)网箱挡墙基础。网箱挡墙基础设置在预期冲刷深度之下,对难以预测冲刷深度或者河床经常出现起伏的河段,应修建护坦。凤联防洪堤采用干砌块石护坦,东溪防洪堤二级采用网垫护坦。

(2)填石。网箱和网垫的稳定性部分取决于装入的石料,石料性能是网箱和网垫能否长久使用的1个控制因素。填石要求干净、耐久性好、不易碎、无风化迹象。填石的空隙率应小于30%。填石要有棱角以便互锁,密度应大于2.4 t/m3。填石尺寸应为1.5～2.0 D(D为网箱或网垫的网目名义尺寸),以防止填石从网目中掉出,并限制空隙率及提高施工速度。施工时应手工均匀摆放填石,以减小空隙,控制外露表面的形状[2]。

(3)滤层。网箱结构必须使用非织造型(无纺)土工织物滤层或铺设1层10～15 cm厚的砾石层。分水江治理充分利用当地的砂石料,铺设在网箱及土的界面,其首要功能是隔离,其次是排水和反滤。

2.2.3.2 网箱组装及施工

(1)组合。将边网片、端网片、隔片垂直立起,将网片组装成打开的盒状,分隔网片与网身应呈90°相交,经绑扎形成长方形或正方形网箱组或网箱。

(2)绑扎。间隔网与网身交接处每间隔20 cm绑扎1道;间隔网与网身间的相邻框线,必须采用组合钢丝联结,即用绑扎线1孔绕1圈接1孔绕2圈呈螺旋状穿孔绞绕联结。相邻网箱组的上下四角以扣件连接;相邻网箱组的上下框线或折线,必须每间隔20 cm绑扎1道;相邻网箱组的网片结合面则每平方米绑扎2处;在有下层网箱组的情况下,绑扎上层网箱组间相邻边的底部框线时,必须将下方网箱组面层框线或网片绑扎在一起,以连成一体;裸露部位的网片应在每次箱内填石1/3箱高时设拉筋线,呈八字形向内拉紧固定。

(3)封盖。封盖必须在顶部石料铺砌整平的基础上进行;必须先使用封盖夹固定每端相邻结点后,再加以绑扎;封盖网片及框线与网箱组上部边框线及网片间的相交线,必须每间隔20 cm绑扎1道;并应将封盖网片及框线与网箱组上部边框线及网片间的所有相交(框)线绑扎在一起。

(4)填料。网箱内填充石料前,必须采取先在网箱前后面绑扎竹竿、木棒或钢管等加固网箱面的措施,以保证网箱裸露面的平整度,待填充石料施工结束后拆除竹竿、木棒或钢管。同时必须均匀地向同层的各箱格内投料,严禁将单格网箱一次性投满。填充石料施工中,应控制每层投料厚度在30 cm左右,1 m高网箱分3层投料,并用小碎石填塞空隙。填充石料顶面宜高出网箱上部框线0.2 m。

3 工程效益

分水江河道治理中应用生态网箱,既解决了施工中受河道水位居高不下的难题,又降低了工程建设成本,而且因内部填石为天然材料、植物可以在其中生长能够满足生态要求;同时还具有整体性好,结构不容易破坏;柔软性强,其柔性的结构能适应边坡的变动而不被破坏,比刚性结构具备更好的安全稳定性;透水性好,无须考虑墙后的剩余水压力,结构内部可透水,不需专门的排水设施;造价低,用料少、施工方便等优点[3]。较好地解决了传统的河道护岸工程带来了的生态环境问题,通过网箱特性使水中的悬移物和淤泥得以沉淀于填石缝中,从而有利于自然植物的生长,逐步恢复原有的生态环境。

4 结 语

在分水江这样河床比降大,冲刷严重,洪水暴涨暴落的河道中采用石笼网箱技术不失为一次很好的尝试,石笼网箱经济、方便、耐用、生态的特点让人们看到了技术创新带来的成果,因此可推广应用于修建或改建生态型河道护岸,避免钢筋混凝土护岸工程对河流生态系统造成的破坏。

[1]李俊杰,王银龙,刘光保,等.分水江干流(桐庐段)河道治理规划(2006—2020)[R].杭州:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院,2007.

[2]王五平,王承强,张韶华.生态格网技术在工程防护中的应用[D].南京:南京水利科学研究院,2008.

[3]王五平,王承强,张韶华,等.双绞格网结构在河流生态修复中的应用 [C]//河流生态修复技术研讨会论文集.北京:中国水利水电出版社,2005.