生态护岸技术在丽水市河道治理中的应用

徐荣华

(丽水市水利局,浙江 丽水 323000)

1 问题的提出

随着城市化、工业化的加快,全国大多数地方对河流过于索取而缺乏有效保护,使流域内优美的自然环境、完整的生态系统受到严重的破坏。丽水也不例外,人们因对河道的保护意识薄弱、对水资源过度开发,河道采砂、工农业以及城市生活污水对瓯江的水生态破坏尤为严重,再加上传统的水利工程只注重河道的 “泄洪、排涝、航运、灌溉”等作用,修闸建坝,过多地采用混凝土等硬质材料,使自然水体形态渠道化或水池化,水岸混凝土化,对水生态系统也造成严重胁迫,河道功能在逐步萎缩。根据丽水市委、市政府提出的“生态立市,工业强市、绿色兴市”发展战略和 《生态文明建设纲要》要求,丽水市水利部门以科学发展观为统领,围绕建设生态文明和全面小康社会2大战略,提出了 “平安瓯江、生态瓯江、经济瓯江、人文瓯江”的水利建设总体目标,以水利部瓯江干流水生态系统保护与修复试点为突破口,以河道建设为重点,以科研和新材料应用为引领,开展了瓯江流域水生态系统保护与修复关键技术研究和河道生态建设与生态修复工作,在研究和建设过程中,对国内一些河道生态护岸新型材料进行了应用,取得了一定的成果和经验。

2 生态格网 (网箱)挡墙在太平港河流治理工程中的应用

2.1 太平港河流治理一期工程概况

太平港又名小安溪,发源于武义县新宅镇雪峰山,流经武义、莲都2县(区),在莲都区苏埠汇入大溪。小安溪为大溪一级支流,干流长68.95 km,流域面积558 km2,其中丽水市境内流域面积390.78 km2。

太平港河流治理一期工程位于太平港左岸联城段水路坑口至屡丰堰河出口,保护联城镇武村、白前、常宅等村,保护面积约150 hm2,保护人口现状为5 000人。主要建设防洪堤总长3 005 m,始于太平港左岸支流水路坑段,末端至太平港屡丰堰河出口处。其中水路坑及出口汇流段长约308 m,太平港左岸堤长2 697 m。修建屡丰堰河进水闸1座及出口排水闸1座。防洪标准为20 a一遇。工程永久占地11.632 hm2,工程概算总投资7 731.98万元。

该工程为国家中小河流治理试点项目,也是联合国开发计划署中国地区水资源管理合作示范项目。工程于2009年8月开工,2011年5月堤防具备挡水能力。

2.2 生态格网 (网箱)挡墙的应用及效果

2.2.1 生态格网(网箱)挡墙的基本特性及工程结构设计

生态格网技术是指将特种钢丝由专用机械编织成双绞、蜂巢形网目的格网片,是根据工程设计要求,裁剪、制作、组装成箱笼并装入块石等填充料后连接成一体的结构,用作堤防、路基防护工程。由于边坡生态系统较为复杂,故利用生态格网技术对边坡进行防护。坡上可植绿,增添景观、绿化效果。同时可用于护底工程,既保护了堤坡,又可增添绿化景观,具有较理想的生态建设和生态恢复功能,较好的耐久、耐腐蚀和稳定功能,良好的景观效果和透水功能[1]。此外,其抗冲刷和抗风浪袭击能力较强,适应变形能力强,在软基上使用可节省大量的地基处理费用[2]。

太平港为山溪性河流,洪水峰高量大,具有较强的冲击性。但太平港河流治理一期工程位于太平港与瓯江干流大溪汇合口,处于水利部瓯江干流水生态系统保护与修复核心区域,如采用传统的浆砌石或混凝土堤防,会对水生态系统造成较大影响。因此,为保证河道防洪安全,同时减少工程建设对水生态环境的破坏,堤防设计采用复合斜坡式断面,亲水平台以下采用生态格网 (网箱)挡墙,总长约2 600 m,高2～4 m,生态格网(网箱)挡墙总工程量约1.3万m3。格网采用10%铝锌合金钢丝制成,网箱规格分1.0m×1.0 m×1.0 m、1.5 m×1.0 m×1.0 m、2.0 m×1.0 m×1.0 m三种,每层高度1 m,上一层比下一层后退0.5 m,网箱内装河卵石形成挡土结构。

2.2.2 工程应用效果

一是施工简便。由于生态格网(网箱)挡墙施工只需在其草开挖后,将组装好的网箱置于待建的挡墙位置(或直接在挡墙位置组装网箱)后在箱内装入石块,装满后封盖即可,施工程序简单,技术要求不高,便于一般工人操作;二是抗冲刷能力非常强,具有很高的抗冲强度,生态格网(网箱)挡墙相当于干砌块石挡墙,但比干砌块石挡墙具有更好的整体性,因此,有很强的抗冲刷能力;三是具有较强的适应变形能力,由于生态格网技术是指将特种钢丝由专用机械编织成双绞、蜂巢形网目的格网片,具有较强整体性,是一种柔性结构;四是对石料规格要求低,石料利用率高;五是水、气通透性好,在外表面上填土料后易于植物生长,同时有利于河流横向的水土交换,较为生态。

2.3 生态格网 (网箱)挡墙应用中值得注意的问题和存在的主要缺陷

2.3.1 生态格网(网箱)挡墙应用中值得注意的问题

一是生态格网(网箱)易于变形,在网箱内装河卵石后,四方体网箱会变成圆柱体或其它体型,施工中难以控制堆砌体尺寸和表面形状。因此,在施工中采取了河卵石理砌装箱,同时分层对箱体相对面加拉筋的方法,为保证挡墙表面的平直,河卵石理砌装箱时在挡墙表面搭设模板,既解决了箱体变形问题,增加了箱内河卵石密实度,又减少了砌体的沉降变形。但人工成本需相应增加。

二是生态格网(网箱)内装河卵石孔隙率较大,易于产生沉降变形,须在施工时预留一定的沉降高度。预留的沉降高度可采用试验确定或根据经验自定。一般每米高度可留5～10 cm。

三是虽然对填箱石料规格要求低,但过小块石容易从网眼漏出。因此,选用石料时,石料直径应大于网眼最大直径1.5倍以上。

2.3.2 生态格网(网箱)挡墙存在的主要缺陷

(1)价格较高不易被接受。虽然在平原地区或缺少砂砾料的地区,生态格网(网箱)挡墙投资可能会比浆砌块石或混凝土高,但对丽水块石和砂砾料丰富区域来说生态格网(网箱)挡墙仍投资较高,因生态格网 (网箱)价格就需110～150元/m3,加上填石料,总价约在200～250元/m3左右,相当于浆砌块石。同时由于生态格网(网箱)挡墙体积远大于浆砌块石,所以总成本较高;

(2)市场上生态格网 (网箱)产品良莠不齐,检测周期长,质量较难控制,使用年限难以保障;

(3)用于平面或斜坡面时,由于格网露面,特别是在水面以下浅水区部分,不利于人行走和动物爬行,有可能会对人或动物造成伤害;

(4)由于格网采用10%铝锌合金钢丝或表面涂塑(PVC)制成,如格网外表植被着火后会破坏镀锌和涂塑层,降低格网的使用寿命;

(5)由于格网为金属材料也可能被人为剪切偷盗破坏,造成挡墙失稳破坏。

3 城区内河海潮河和大洋河出口段荣勋砌块挡墙的应用

3.1 城区内河海潮河出口段改造和大洋河前路闸前引河工程概况

海潮河河道总长4.75 km,整治河段为出口段起自卢镗街,河道平面呈L形,整治段长299 m,河底宽6 m,采用分级复合式断面,一级台地以下河岸采用C20混凝土基础,荣勋砌块护面高3.2 m,内侧设聚丙烯土工格栅加筋土挡墙,土料采用塘渣填筑,两侧各设4 m宽平台,平台植杨柳和草皮绿化,平台外侧设干砌块石挡墙与城市地面衔接。项目于2006年6月开工,同年10月完成主体工程。

大洋河前路闸前引河工程是大洋河出口河段,前路闸前河段长150 m,河岸线采用近自然的不规则曲线,河宽8～15 m,河岸断面为复合式,即下部高1.0～1.5m采用C20混凝土基础,荣勋砌块护面,内侧设聚丙烯土工格栅加筋土挡墙,土料采用黏土。上部为1∶3～1∶4斜坡,坡底与挡墙交接处叠置石处理,坡面植树草。项目于2006年6月开工,同年10月完成主体工程。

3.2 荣勋砌块挡墙的应用及效果

荣勋砌块通过砌块的上下咬合,形成一个牢固的锁扣结构,砌块后用土工布和土工格栅分别进行反滤排水和横向加固,从而形成一个稳定的结构[3]。其三维互通且超过20%孔洞率的特殊构造,为水生动植物提供了良好的栖息环境,同时有利于工厂化生产,提高施工效率。这种挡墙是全立面的,能自挡土、自排水,自卡锁、自定位,具有适应变形的柔性结构和 “人性化”特性,并有一定的消浪效果[4]。

从丽水市2段城市内河的应用情况看,荣勋砌块砌筑时为干砌,且每块砌块间留有约10 cm的间隙,具有很强的透水透气性,与传统的浆砌和混凝土护岸相比,河岸树木生长特别茂盛。同时,也可以在砌块间隙植草和小灌木,生态效果较好。砌块间隙也有利于人的攀爬,较人性化。由于荣勋砌块采用工厂化生产,且施工简便,可以提高工程施工进度,对赶工期比较有利。

荣勋砌块挡墙变形主要有平面鼓出变形和沉降变形,丽水市区基础土层均为密实的粉砂土,承载力较好且均匀,一般不会出现沉降变形,从使用情况看,海潮河有多处平面鼓出变形,大洋河前路闸前引河基本无平面鼓出变形。因此,平面鼓出变形随挡墙的加高,出现的可能性加大。

3.3 荣勋砌块挡墙应用中值得注意的问题和存在的主要缺陷

荣勋砌块挡墙是由砌块的上下咬合,形成一个牢固的锁扣结构和砌块后土工格栅填土形成的加筋土挡墙结构。砌块的咬合锁扣和土工格栅强度、填土密实度是挡墙稳定和变形的关键,因此,施工中一要注意检查砌块的咬合锁扣是否到位,与土工格栅是否锁紧,二要保证土工格栅强度填土密实度。

主要缺点:一是砌块价格较高,一般为250～300元/m2,加上土工格栅加筋土,挖方和填方量增加,总挡土墙部分投资高于浆砌石;二是容易产生较大变形;三是耐久性还无从验证,技术规范和质量控制指标尚待完善。

4 结 语

生态护岸是现代河道治理的发展趋势,它是融现代水工学、生物科学、环境科学、生态学、美学等学科于一体的水工程,有助于河流水质的改善和水生态系统的恢复。随着生态材料研究的不断深入,新型河道生态护岸材料的不断出现,近年来丽水各地对各种生态护岸材料进行了较多的应用试验研究,如云和县安溪植物措施护岸建设,市区水阁、南山生态修复示范段建设中的连锁水工砌块护坡、绿化混凝土护坡、三维排水柔性生态袋护坡、三维网植生带护坡和鱼槽砖等不同材料的护岸应用试验。通过应用试验表明,生态护岸总体上对于推进河道治理生态化,提升河道的防洪、生态、景观效应发挥了重要作用,能在一定程度上提高河道自净能力,改善河道水质。但还存在诸如成本过高,使用寿命有限,对山溪性河道水位暴涨暴落不适应等问题需要完善和改进。

[1]邱从维.生态格网生物护岸的探索与实践 [J].亚热带水土保持,2009(6):39-41.

[2]金德钢,孙尧,沈先秀.蜂巢挡墙在城市河道中的应用[J].浙江水利科技,2005(1):39-40.

[3]汪荣勋.荣勋(RXP)挡排砌块及其挡土墙[J].建筑砌块与砌块建筑,2005(5):51-53.

[4]黄岳文,汪荣勋.荣勋砌块及其生态护岸上的应用 [J].人民长江,2008(13):67-69.