浅谈生态理念在淡水涌整治工程中的应用

唐 超

(广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635)

近年来，人与自然关系的认识不断提高，河道治理不仅限于人工改造，也更加注重生态建设。河道功能不再仅仅是防洪排涝、引水灌溉，生态型、景观型河道已成为新时代发展的需要。广东省在开展中小河流治理工程时提出“防灾减灾、岸固河畅、自然生态、安全经济、长效管护”的治理原则，要求实现生态治理[1]。淡水涌防洪达标整治工程借鉴这一治理原则，坚持“人与自然和谐相处”、“可持续发展”的理念，合理布置岸线，采用生态堤岸形式，建设生态河道。

1 工程概况

淡水涌位于深圳大鹏新区南澳办事处，河道走向为东北—西南走向，东北起源于花山顶，流经牙山、西涌海滩3、4号门公路，在西涌湾汇入大亚湾，流域面积为3.63 km2，干流全长为3.57 km，河道平均坡降为18.09‰。该河流为感潮河流，感潮河段长约0.8 km。淡水涌主要承担流域集雨面积内的地面汇流及排水，淡水涌干流大部分河段处于自然河流状态，上游河段河道较窄，河堤高程较低，岸坡无防护，坡脚局部冲刷；淡水涌支涌流经西涌社区，支涌河段岸坡已有整治防护，但支涌部分河段护岸年久失修。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2017)[2]《防洪标准》(GB 50201—2014)[3]和《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)[4]，参照《深圳市防洪潮规划修编及河道整治规划(2014—2020)》的成果确定本工程标准和规模：淡水涌采用50年一遇防洪标准(河口段同时采用200年一遇潮位加风浪爬高不超堤顶的要求复核堤顶高程)，堤防工程级别为2级，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。

根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)，本区域地震基本烈度为7度，地震动峰值加速度为0.10 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，根据《水工建筑物抗震设计规范》(SL 203—97)工程主要建筑物按7度设防。

2 生态岸线布置

岸线布置遵循以下治理原则：

1) 生态建设的原则

河道平面布置尽量不改变原河道走势，维持河道天然形态，充分体现自然、生态、和谐的河道治理理念，宜弯则弯，宜滩则滩，不进行裁弯取直。保护流域现有的自然生态环境，河道的护岸、护底尽量采用生态材料。

2) 以防洪、排涝为主，兼顾生态景观的原则

河道治理以满足行洪要求为主，尽可能保持河流自然流态和天然岸坡，减少过多人为改造，增加河道亲水性，为河道生态修复提供条件。

3) 统筹兼顾的原则

治河工程与生态绿化工程实行统筹考虑、统一建设的原则，避免同一河段反复开挖，提高政府投资效率。

4) 切合实际，经济合理，易于操作的原则

通过详细调查，结合工程现状，采用安全可靠、经济合理的方案。对河道的原生态区特别是两岸居民稀少的河段尽量保留其河道的原生态性，避免在原生态河道区域内进行大挖大填。

5) “海绵城市”的原则

在工程设计中体现“海绵城市”建设理念，合理运用植草沟设计，堤顶路铺装采用透水铺装。

6) 统一设计，分步实施的原则

以便设计理念能够贯彻始终，使河道设计统一、和谐，同时控制河道建设管理用地。

3 生态堤岸设计

3.1 护岸材料比选

堤防护岸材料的选择在满足结构安全性的基础上，考虑其生态功能的要求。结合本工程的特点，提出以下几种护岸材料进行比选。

1) 干砌石

干砌石是水利工程中常用的一种护坡形式，采用块石或片石通过人工砌筑，大小石块相互咬合紧密，无水泥砂浆填缝，具有一定通透性，但景观效果差。

2) 棕榈石

棕榈石是一种新型的生态护岸材料，是棕榈纤维与多孔混凝土的组合体，能有效保持土壤水份和营养物质，稳固植物根系，促进生长，并能抵抗较大的水流冲刷，其规格为1.0 m×1.0 m×0.2 m(见图1所示)。

图1 棕榈石护岸示意

3) 生态袋

生态袋由无纺纤维编制而成，植物种子能够穿透袋体生长，袋内填充土壤，不改变植物的生态环境，具有良好的生态性能(见图2所示)。

图2 生态带护岸示意

4) 生态植草预制块

采用废陶瓷颗粒通过机器压制而成，具有强度高、抗折性好使用寿命长等优点。预制块通过互相咬合连接成连锁矩阵，提高了护坡的整体性能，抗冲刷能力强，坡面不易产生坍塌和沉陷。空心部位利于植物生长，增加生态效果。其规格为0.45 m×0.30 m×0.20 m(见图3所示)。

图3 生态植草预制块示意

5) 草皮护坡

草皮护坡适用于背水坡及常水位以上迎水坡，具有一定的抗冲刷能力，与前述护坡相比，价格较为便宜。

6) 植草垫

植草垫适用于迎水坡对抗冲刷能力有一定要求的护坡，与其他护坡相比，价格仍相对便宜，仅比草皮护坡贵，但生态性较好，适用范围广，本次下游断面迎水侧水流速度仍较大，拟采用植草垫。

7) 生态混凝土

生态混凝土护坡抗冲刷能力较强，生态性较好，适用范围广，但造价略高，本次下游断面迎水侧水流速度仍较大，拟采用生态混凝土。

8) 石笼

石笼防护工程是一种将块石装入蜂巢形状的格网箱笼，将装有块石的箱笼用作护岸生态植被的技术，可以作为挡墙、护坡和护底等。护坡、护底工程常用较薄的一种箱笼称为石笼网垫(厚度一般在30～50 cm)；挡墙石笼常用较厚的一种(一般高度在50 cm以上)。网片系热镀铝锌异形截面低碳钢丝涂聚酯保护膜后经专用机械编织而成。石笼护岸及挡墙见图4。

石笼抗冲刷能力好，不改变土壤与地下水的交换功能，有利于植被的生长。

图4 石笼护岸及挡墙示意

9) 普通混凝土挡墙

结构强度高，整体性好，抗变形能力强，施工简单质量有保障。

10) 透水混凝土挡墙

由粗骨料和水泥组成，孔隙率大，透水性好，有利于堤岸与河道之间的水体和物质交换，同时具有普通混凝土的高强度等特性。

11) 浆砌石

结构整体性较好，抗变形能力强，但施工质量较难保障。

12) 生态混凝土花槽挡墙

结构生态，施工方便快捷，但单价偏高。规格为2.0 m×1.0 m×0.5 m。生态混凝土花槽挡墙见图5。

各类护岸材料性能比较见表1所示。结合本工程特点，综合考虑经济性、实用性和生态需求，淡水涌干流采用生态混凝土花槽挡墙为堤岸材料，干流下游出海口200 m范围内采用生态混凝土为护坡材料，干流其他段采用植草垫为护坡材料；淡水涌支流采用生态混凝土为护坡材料。

表1 护岸材料性能比较

3.2 断面设计

淡水涌干流采用生态混凝土花槽砌块堤岸+植草抗冲垫的设计方案。生态混凝土花槽砌块冲刷能力强，而且材质具有防腐蚀性，将其用于工程上可有效维持河势的稳定，使用时可在其上栽培绿色植物，增添绿化和美化作用，与周围的自然环境相交融。

淡水涌干流下游河道维持现状河宽，中游河道设计河底宽6 m，上游河道设计河底宽4 m，采用生态混凝土花槽砌块与植草垫护坡(下游200 m采用生态混凝土护坡)，堤顶设透水混凝土路面，以绿篱隔离代替栏杆。局部河段存在含砂淤泥质土层，含砂淤泥质土层较浅，则采用抛石挤淤的方式处理地基，含砂淤泥质土层较深，则采用水泥搅拌桩处理地基。淡水涌为山区性河流，上游河水流速较大，河床采用干砌石护底，干砌石下铺设土工布。堤顶道路宽3 m，采用透水混凝土路面，临水侧设宽1 m绿篱；堤后背水坡坡比缓于1:2，景观工程在此基础上利用开挖料填筑微地形，进行堤后景观提升。淡水涌干流河道横断面见图6所示。

淡水涌支流河道现状为浆砌石斜坡式护岸，喷生态混凝土后增加绿化，重建堤顶路，以绿篱隔离代替栏杆。淡水涌支流河道横断面见图7所示。

图6 淡水涌干流河道横断面示意(单位：mm)

图7 淡水涌支流河道横断面示意(单位：mm)

沿河堤顶路采用透水路面，雨水由透水面层渗透至6%水泥稳定碎石基层面(此层上表面稀浆封层避免雨水渗透至路基)后就地四周扩散，不仅可以削减径流量，又可以减少初期雨水对河道的污染。透水路面见图8所示。

堤顶道路临水侧设置生态植草沟，绿篱种植在植草沟，替代栏杆防护功能，植草沟由碎石基础、土工布、种植土组成，收集、净化堤顶道路雨水径流。利用植草沟和植物的协同作用实现雨水的收集、转输、净化以及补充地下水的作用，在海绵城市建设中优先使用植草沟代替传统管道转输雨水径流。植草沟大样见图9所示。

图8 透水路面示意

图9 植草沟大样示意(单位：mm)

4 河道建筑物生态设计

淡水涌为山区性河流，枯水期上游存在断流的可能性。为保持淡水涌日常水位，尽量避免河道断流，新建水陂2座，确保枯水期水陂上游有一定壅水，增加增氧曝气时间，满足周边生态需求，并与周边景观相协调。

水陂采用混凝土底板+自然石块堆砌，混凝土底板厚0.3 m，砌石高0.5 m，顺水流方向宽1.0 m，垂直水流方向与河道同宽。水陂大样见图10所示，水陂实景见图11所示。

图10 水陂大样示意(单位：mm)

图11 水陂实景示意

5 结语

随着社会的发展人们越发意识到生态文明建设的重要性，河流生态治理的理念引起人们重视。河流生态治理理念主要体现：合理布置岸线，合理确定防洪标准，顺应河势避免裁弯取直，采用环保疏浚方法减少对河流及环境的破坏[5]，改善河流水环境，保护与修复河流生态，建设人与自然和谐相处的、可持续发展的生态河道。

河流治理既要满足防洪排涝、引水灌溉等方面的功能需求，也要满足水资源保障、水环境改善、水生态保护与修复等方面的生态需求，处理好河流与生态环境的关系，引入生态治理理念，保护与修复生态环境，打造美好自然景观，建设人与自然和谐相处的、可持续发展的生态河道。