生态格宾谷坊在北疆山前平原区洪沟治理工程中的应用

申 慧

（中工武大设计研究有限公司新疆分公司 新疆 乌鲁木齐 830000）

1 北疆山前平原区洪沟概况

1.1 地形地貌

冲积平原是由河流沉积作用形成的平原地貌。在河流的下游，由于水流没有上游般急速，而下游的地势一般都比较平坦。河流从上游侵蚀了大量泥沙，到了下游后因流速不再足以携带泥沙，结果这些泥沙便沉积在下游。尤其当河流发生水浸时，泥沙在河的两岸沉积，冲积平原便逐渐形成。北疆山前平原区一般位于山前冲洪积扇缘地带，所以地势平坦开阔，地貌类型单一。

1.2 洪水成因

北疆山前平原区洪沟洪水大致可分为融雪型、暴雨型两种类型。

（1）融雪型洪水

融雪型洪水由区域内积雪融化形成，主要发生在春季，随着气温的迅速上升，平原区冬季积雪融化，使得融化的雪水从四面八方汇入洪沟，从而造成洪水灾害。

（2）暴雨型洪水

暴雨型洪水由发生在中低山带的暴雨形成，多出现于7～8月，受地方性局部天气和地形条件的影响较大，暴雨笼罩面积内降雨强度大，集流时间短，局部区域形成超渗产流，这类洪水来势凶猛，突涨突落，洪峰高但洪量不大。

以上两种洪水都为坡面洪水，洪水陡涨陡落、历时短、来势凶猛、洪量集中、危害大。

1.3 洪沟概况

区域内相同的洪水成因形成了北疆山前平原区洪沟共同特点：只在融雪季节和暴雨季节才有洪水，平时多为干沟；洪沟纵坡一般为5%～10%，受洪水影响，洪沟涉及范围广，细小冲沟众多，冲沟多呈S型摆动，沟底下切严重，纵深较长，两岸则被削出直立陡坎。

2 生态格宾谷坊在北疆山前平原区洪沟治理中的应用

北疆山前平原区洪沟治理多采用的方法是在洪沟两岸修建防洪堤，防洪堤的修建起到了汇集洪水，畅通洪水通道的作用，减轻了洪水对洪沟两岸的淘刷，阻断了洪沟继续向两岸扩展，但无法解决沟底下切问题。

为防止沟底下切和沟岸扩张最实用就是谷坊工程，谷坊按采用建筑材料的不同，可分为：土谷坊、石谷坊、植物谷坊、混凝土谷坊、生态格宾谷坊等，其中生态格宾谷坊因施工简单、造价低等优点在近年来被广泛应用在北疆山前平原区洪沟治理工程中。

3 生态格宾谷坊设计

生态格宾谷坊设计主要包括防御标准、谷坊布置、间距复核、水力计算、结构设计和稳定计算几部分内容。

3.1 防御标准

谷坊工程的防御标准按10年～20年一遇，3h～6h最大暴雨，根据各地降雨情况，可采用当地最易产生严重水土流失的短历时、高强暴雨确定。和防洪堤结合情况，应采用和防洪堤相同防御标准。

3.2 谷坊布置

选取合适洪沟段系统地布设谷坊群，绘制沟底纵断面图。根据沟底比降图，从下向上初步假定各座谷坊位置，谷坊高度多为2m～4m，下一座谷坊的顶部大致与上一座谷坊基部等高。

图1 谷坊布设示意图

3.3 谷坊间距计算

谷坊位置初步布置完成，谷坊高度间距基本确定，复核淤满后纵坡是否满足《水土保持综合治理技术规范.沟壑治理技术》（GBT16453.3-2008）规定的不冲纵坡要求。

式中：L——谷坊间距，m；

H——谷坊底到溢水口底高度，m；

i——原河底比降，%；

i'——谷坊淤满后的比降，%；

由公式计算得，与下表中不冲流速相复核，满足规范要求，谷坊最终问距可取假定间距。不满足规范要求，应调整谷坊间距，直至满足规范要求。

表1 淤积物淤满后不冲流速

3.4 水力计算

初步拟定谷坊高度、型式，可进行水力计算。谷坊溢洪口一般设在顶部，采用矩形宽顶堰公式计算：

式中：Q——设计流量，m3/s；根据防洪标准对应设计流量选取。

b——溢洪口底宽，m；

h——溢洪口水深，m；

M——流量系数，一般采用1.55。

由以上公式即可确定谷坊结构尺寸和水深。

3.5 结构设计

根据水力计算结果，对初步选定谷坊结构做适当调整，调整应满足以下要求：谷坊坝高为2m～4m，顶宽1m～1.3m，迎水坡1∶0.1～1∶0.2，背水坡1∶0.5～1∶1。谷坊下游为满足消能要求可设置适当长度铺盖。

图2 生态格宾网谷坊断面示意图

图3 格宾网示意图

格宾网网箱高为0.3m和1m两种规格，宽为0.5m。选取镀锌类钢丝，织成网孔50mm×60mm、允许偏差为±5%，钢丝直径2.6mm；填充石料为卵石或块石，石头尺寸大于80mm。

4 生态格宾网谷坊施工

4.1 土方开挖

施工单位必须根据设计文件，对有关数据、资料及施工图中的几何尺寸进行检验。施工单位应指定专人负责测量工作，并及时提供所需的测量资料。

4.2 放线定位

根据平面图中定位点坐标确认网箱位置，并在控制点拉线以确认网箱平面位置。施工中对借用或设置的施工控制标志、高程点，必须严加保护，并定期检测、校正。

4.3 格宾网绑扎

特别注意以下几点：

（1）网箱的间隔网片与网身应呈90°相交后，才可进行绑扎每道组合丝绑扎必须是双股线并绞紧，绑扎间距需要满足设计要求。

（2）所有网箱拐角、相邻边丝、边丝与网面交接处必须间隔25cm双股绑扎一道。

4.4 格宾网安放

根据设计要求摆放网箱到位，并将每套网箱与上下、左右相邻的网箱进行双股绑扎，在边丝与边丝、边丝与网片相邻处进行绑扎。相邻单元网箱的网片结合面每平米绑扎2处。在外露面绑扎木棍（钢管或模板）以保证外露面平整，在封盖完成后拆除。

彻底检查空网箱是否与放样控制线保持一致，网箱高程是否符合设计要求。没有问题后方可进行下一步工作。

4.5 填充石料

进一步复核特别注意以下几点：

（1）网箱内填石粒径必须符合设计要求。

（2）外露面一层填石必须人工垒砌，需要将石料平整砌垒，保证平整度。以保证外观。

（3）网箱外露一侧必须设置水平固定丝，在每层网箱填石高度达到25cm铺平后设置。水平固定丝呈“八”字形。

（4）必须依次、均匀、分层的向同层的各箱格内投料，严禁一次性填满单格网箱。50cm高网箱分两层投料。

（5）每层网箱填石完毕后，需要用细碎石对网箱顶部平整度进行修正后方可进行封盖。

每层网箱封盖完成后，检查完高程和结构尺寸是否符合设计要求后方可进行顶部一层网箱施工。

4.6 土方回填

地面线以下格宾网谷坊铺筑完成，即可对开挖沟槽进行回填，利用74kW推土机直接推平。

5 结语

通过多年的实践经验，谷坊工程是阻止河底下切，抬高侵蚀面，减缓河道纵坡，减小河水流速，减小冲刷最实用的防洪工程，如今已被广泛运用于北疆山前平原区洪沟治理工程中，其理论计算和工程技术已非常成熟，生态格宾网虽是新型材料结构，但也被工程界认可，随着科学技术发展，生态格宾网谷坊工程设计及施工技术会越来越成熟，同时会被越来越更多工程使用。※

[1]水土保持科普知识读本[S].水利部水土保持司编辑,2003.

[2]水土保持治沟骨干工程技术规范应用指南[S].黄河水利出版社,2006.

[3]水土保持生态工程规划与设计及其参考案例[S].黄河水利出版社,2010.

[4]水土保持综合治理技术规范.沟壑治理技术[S]（GBT16453.3-2008）,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.中国国家标准化管理委员会.