砂质河道治理中生态防护方案选择

尚俊伟 王东栋

（中水淮河规划设计研究有限公司 蚌埠 233001）

砂质河道治理中生态防护方案选择

尚俊伟 王东栋

（中水淮河规划设计研究有限公司 蚌埠 233001）

针对砂质河道的地质、水流特点，结合城市发展规划的要求，采取传统与生态相结合的防护方案，对该类型的河道进行组合整治，达到防洪兴利与生态保护的双重效果。

砂质 河道治理 生态防护

长期以来，传统的河道治理往往只重视防洪兴利等基本功能，将河道人为的硬化，而忽略了对生态环境的影响。针对不同类别的河道，考虑其地质情况、材料特性、景观要求及经济性等多方面因素，选择能够同时满足防洪兴利与生态保护要求的护砌型式来进行综合治理是非常必要的。

1 工程概况

北汝河是淮河流域沙颍河水系的主要支流，其复杂的自然地理和水文特征造就了其独有的河道特征。

1.1 河道堤防质量差，防洪标准低，现状砂堤难以控制洪水

建国以来，北汝河未经系统治理，现状两岸堤防矮小、质量差，防洪标准不足10年一遇。特别是上、中游堤防多采用砂砾石堆筑，因风浪冲蚀体系已不完整，且许多地段无堤防；下游堤防多采用粘土筑堤，虽较完整，但砂质河岸险工较多。汛期河道经常漫堤行洪，严重威胁着沿河两岸人民群众生命和财产安全。

1.2 砂质河床稳定性差，主河槽游荡不定，极易淘冲堤脚

北汝河干流无大型洪水控制工程，河道来水量变化过程复杂，各河段的比降变化大，河床内乱掘地多，坑洼不平，河床形态复杂，造床流量范围广。北汝河上游段主流深泓经常偏移，游荡不定，甚至局部存在横流现象，水流往往直逼堤脚，影响河势稳定；下游床道弯道多变，迎流顶冲造成滩地陡峭，形成了大量险工段。

1.3 砂质堤防防渗能力差，抗冲能力不强，堤防防护困难

汛期洪水高水位时，堤基、堤身渗漏，堤防边坡失稳、坍塌现象严重。河床宽阔，风大浪急，砂卵石堤防自身防护性能差，风雨侵蚀严重。

2 岸坡防护的类型及特点

传统的岸坡护砌常以混凝土、砌石等硬性材料为主，护砌方法由早期的沉柴排、抛石、浆砌（干）石发展至混凝土铰链排、模袋混凝土等新技术。设计上主要考虑岸坡的稳定，以安全经济为主，其主要特点为：抗冲刷能力强，整体稳定性好；材料常规，料源丰富，机械化施工程度高，施工速度快；适应变形能力差，不便修复；分割了水陆之间的连续性，忽略了生态及环境方面的要求，无法实现绿色效应。

目前生态护砌类型主要为植被护坡、生态袋护坡、格宾网笼等，其主要特点是：亲水景观效果明显，投资经济；岸坡稳定性和抗侵蚀能力强；为植物提供了生长条件，改善自然生态环境，在河流流速较大或近河流深泓的岸坡上均可适用。

3 岸坡防护设计

因为砂砾石土的散粒特征，现状堤防岸坡破坏的主要形式为渗透破坏和水流冲刷破坏，故做好砂砾石堤防岸坡的防渗、防冲设计并结合城市发展的景观需要进行生态设计是本次河道治理的关键所在。

3.1 防渗设计

由于北汝河治理河段堤防较长，填筑土方约400万m3，工程量较大，若采用常规粘性土筑堤，需征用大量土地，在经济及政策方面都是不可行的。同时北汝河河道内砂卵石料丰富，就地取用河道内的砂砾石填筑堤防成了最终设计方案。由于砂砾石层渗透性强，抗冲刷能力低，其渗透系数为A×10-2cm/s。通过渗透稳定计算，无防渗措施情况下堤身水力坡降不满足规范要求，因此采用合理的防渗措施保证堤防安全是非常必要的。由于堤基砂卵石层较厚，采用垂直截渗深度大、造价高，故选择采用斜墙防渗，即在迎水面混凝土护坡下布置防渗体，防渗体采用复合土工膜，土工膜顶高程超过洪水位0.50m。考虑北汝河上中游段洪水历时短的特点和便于施工，堤基防渗采用垂直防渗，结合混凝土护坡镇脚布置，即将迎水面斜坡上的土工膜埋设于镇脚底，深2.0m。通过对设置防渗体后的设计堤防断面进行渗透稳定计算，堤身、堤基均能够满足渗透稳定要求。

3.2 防冲设计

北汝河汝州至郏县段10年一遇设计洪水流量3520～4420m3/s，水流流速高、风浪大，两岸岸坡易发生冲刷损坏，因此必须对砂卵石堤迎水坡采取防冲措施。经多方案比选，汝州、郏县城区段堤身迎水侧采用C20现浇混凝土护坡，非城区段堤身迎水侧采用格宾网防冲措施。格宾网箱内就地取用河床的卵砾石填充，各箱体之间采用格宾材料链接形成整体。北汝河上中游河道砂卵石河床稳定性差，主流摆动经常直逼堤脚。为防止水流淘冲堤脚，在堤防护坡下设置直角梯形混凝土结构镇脚，镇脚顶高程与河床平齐，镇脚前设置抛石防冲槽，并充分利用当地河床内的大粒径（大于100mm）卵砾石抛填。对滩地较窄，迎流顶冲、岸坡崩退的险工，上游段河槽水浅、坡缓段采用格宾网护砌，岸坡陡直段采用格宾挡墙护砌；下游水深段采用施工相对容易的抛石护岸，并在抛石护岸底部设置格宾箱护脚。

3.3 生态防护

对堤防进行生态设计，砂堤容易遭受雨雪侵蚀，如不采取防护措施，则堤身容易出现雨淋沟密布，滑坡、坍塌现象。为保证堤坡能够植草防护，堤防背水坡及迎水坡未采用护坡的堤面设置0.5m厚种植土保护层，种植土与砂卵石料同时填筑，然后在种植土上采用植草护坡。为保证堤身内渗水及时排出，堤防背水坡堤脚耕植土防护层上设置一定数量的砂卵石排水带，局部堤段采用格宾护砌，效果均较好。

北汝河汝州、郏县段河段治理工程根据砂质河道独有的特点，采取了传统防护与生态防护相结合的工程措施，对透水性较强的砂砾石岸坡采取迎水侧混凝土护坡下设置斜墙防渗，并使用复合土工膜、格宾等新材料和新工艺，将防渗、防冲、生态防护三者有机组合，降低了工程造价，加快了施工速度，保持河道生态发展。工程既达到了防洪护岸目的，又能使河道增强自修复的功能，与两岸城市的发展规划相适应，取得良好的生态效益。

4 结论

由于砂砾石土具有渗透性强、粒料无凝聚力的特点，岸坡防护的关键是采取工程措施满足防渗及防冲要求。因北汝河河道主槽摆动，险工较多，结合当地材料，采取经济有效且便于施工的坡脚、滩地防护方法是必要的。在采用工程措施保证河道防洪安全的基础上，应注重与生态保护的结合，保护环境，达到河道绿色治理的目的■