生态护岸技术在鹊鸣湖湿地中的应用

孔繁友

(辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110003)

1　工程概况

鹊鸣湖位于营口市鲅鱼圈区临港工业区科技产业园核心区域内，是在沙河水库基础上改造而来的，设计总库容为121万m3。设计最大坝高8.4 m，坝长200 m，坝顶宽4.0 m，大坝迎水坡坡比为1∶3，背水坡坡比为1∶2.5。

由于近年来的降雨分配不均，地下水大量开采，致使该流域水资源严重短缺，加之水库大坝渗漏严重，水库接近干涸，水库周边岸线生态退化严重。水资源短缺、生态环境恶化问题已成为影响和制约临港工业区生态环境建设及招商引资扩大发展的主要因素。

为改善这一现状，促进该地区协调发展，区政府要求在保证原水库防洪、灌溉功能不变的前提下，对沙河水库进行彻底改造，以恢复库区的水生态环境，改善该地区的整体形象，提高核心区的景观面貌，促进地区经济发展。改造后的鹊鸣湖湖区总占地面积50万m2，其中水面面积24万m2，湖区最大水深3.2 m，正常生态蓄水量约57万m3。湖区底部渗漏层及坝体护坡采取500 g/m2复合土工膜防渗。在本工程的岸坡修复治理中采用了生态植草袋、生态鱼巢构件、卵石、置石，以及活体木桩等生态护岸技术，工程布置详见图1，本文通过实际工程应用，对几种生态护岸技术方法的技术要点进行了介绍，为今后类似工程的设计、施工积累了经验。

2　主坝体的复绿改造设计

主坝体原防护采用传统干砌石型式，具体结构层为干砌块石300 mm、碎石垫层200 mm、粗砂垫层100 mm，该结构可有效预防风浪的冲刷，保障坝体坡面的稳定，但护坡表面“白化”严重与周边生态景观极不协调。主坝体复绿改造设计采用生态植草袋技术，该生态边坡工程系统由生态植草袋、三维排水联结扣、扎口带三方面构成。该防护边坡属于柔性结构能够适应各种变形和挤压，同时还可将局部的集中膨胀力化解为均布应力，使结构保持稳定。主坝体复绿改造设计断面详见图2。技术要点为：

(1)设计边坡为1∶3，铺装完成后的植草袋护坡厚度为150 mm，下部铺设400 mm厚壤土及400 g/m2无纺布反滤。

(2)生态袋内充填料为壤土和砂性土，按8∶2的比例混合，并加入有机肥料，生态袋的黑色扎口带必须具有抗紫外线和单向自锁结构功能，生态袋垂向间用规格为308 mm×83 mm×56 mm的三维排水联结扣连接。

(3)生态袋材料质量不小于100 g/m2，其力学参数和等效孔径指标满足国标GB/T 17639—2008[1]，纵向≥4.5 kN/m、横向≥4.5 kN/m、CBR顶破力≥800 N，规格为815 mm×440 mm，袋体成型规格为580 mm×330 mm×150 mm。

图1　鹊鸣湖规划平面布置图

图2　主坝体复绿改造设计标准断面图

(4)为有效排出坡面积水，减小土压力，设计沿坡面铺设排水管，排水管为φ50的PVC管，土内一段包裹无纺布，排水管水平间距为1.5 m，首层布置在蓄水位以上0.3 m，高差每增加1.0 m，布置一层。

(5)生态袋绿化植被选用白三叶、紫花苜蓿、早熟禾、高羊茅等混播，在水位变化区选用水生植物插播，水上区域打造景观灌木模纹。

3　湖区岸线生态修复设计

湖区岸线修复设计坚持自然生态的设计思路，不刻意裁弯曲直并兼顾生物多样性的保护，针对各段岸线的实际情况，岸线防护采用了生态鱼巢构件护岸、卵石缓坡护岸、置石护岸以及活体木桩护岸等多种水利工程生态护岸技术，将生态组合治理措施应用到水利工程护坡、护岸中，打造湖区绿色岸坡生态廊道，改善水库生境多样性的缺失问题，促进生态系统的良性循环。

3.1　生态鱼巢构件护岸

生态型鱼巢构件[2]为圆孔方腔式混凝土构件体，具有独特的预制结构，节约混凝土用量，现场安装施工速度快，适应变形，结构稳定性强等特点，可为鱼类、两栖类等动物栖息和繁殖创造条件。三维土工网垫结合生态型鱼巢构件护岸断面设计详见图3，鱼巢构件护岸结构设计详见图4。技术要点为：

图3　三维土工网垫结合生态型鱼巢构件护岸断面设计图

图4　鱼巢构件护岸结构断面图(单位：mm)

(1)钢筋混凝土预制鱼巢构件设计强度为C30F200，构件外框尺寸为600 mm×600 mm×600 mm，内部空腔尺寸为400 mm×400 mm×400 mm。

(2)鱼巢构件可采用单层、双层或者多层组合护岸，各个构件之间采用钢筋连接加固，本工程根据实际运行情况采用多层组合护岸，共布置4层，每层错台不小于250 mm，总高度2.4 m，为便于施工，底部铺设200 mm厚混凝土垫层。

(3)护岸顶部与景观带之间的过渡区为防止水流冲刷，设计采用三维土工网垫结合植草的防护形式，设计三维网垫质量不小于350 g/m2，厚度不小于14 mm，拉伸强度不小于2.0 kN，每平米采用一根500 mm长的锚固杆固定于基土内。

3.2　卵石缓坡护岸

湖区上游入湖口河道两侧采用卵石缓坡护岸技术，设计断面详见图5。技术要点为：

(1)卵石缓坡护岸设计采用1∶5边坡，防护顶高程高于设计正常蓄水位0.3 m。在复合土工膜防渗层上铺设10 cm粗砂保护层及12 cm厚素混凝土垫层，上部铺设大于30 cm厚的卵石护坡，在卵石缝隙充填壤土，栽植水生植物。

图5　卵石缓坡护岸设计标准断面图

(2)设计卵石粒径宜为20～60 cm之间，局部配置大粒径卵石点缀，应选择天然磨圆的卵石。

3.3　置石护岸技术和活体木桩护岸技术

根据湖区两侧岸线实际情况及两侧生态景观布局，分别选用了置石护岸技术和活体木桩护岸技术，设计断面详见图6、图7。

图6　置石护岸设计标准断面图

图7　活体木桩护岸标准断面图

3.3.1置石护岸技术要点

(1)自然石块采用天然黄石，要求独立成块，块体表面为自然风化形成，非人工雕琢，块石粒径宜为0.8～1.5 m。护岸设计底座为浆砌石结构，设计高度不小于1.36 m。现场施工采用吊车配合人工砌筑。

(2)置石防护迎水侧设置不小于2.0 m宽的水生植物区，分别栽植芦苇、菖蒲、荷花等水生植物。

3.3.2活体木桩护岸技术要点

(1)木桩护岸采用活柳木桩[3]，木桩直径15 cm为宜，木桩间距10 cm左右，木桩长度为2.8 m，土下部分为1.5 m，上部为1.3 m。为防止水流淘刷，背侧铺设400 g/m2土工布反滤。

(2)桩顶应锯平并垂直于桩的轴线，为防止打桩时桩头劈裂，桩顶一般须配戴铁制桩箍，其厚度为8～10 mm，宽度50 mm左右桩箍上径略小于下径，便于安装和卸下。

(3)桩尖削成三梭或四梭锥形，其尖端应在桩轴线上，桩尖长度为桩径的1.5倍。

4　结　语

针对本工程库区水生态存在的主要问题，总结出了适用于本工程生境修复的主要技术方法，通过对周边岸线的生态修复的综合治理，从根本上解决了鹊鸣湖生态弱化的问题，为工业区的进一步开发建设提供了优越的生态环境。