清原县浑河河道横断面型式与护坡材料选择

王晓涵

(抚顺市清原满族自治县水务局，辽宁 抚顺 113300)

1 工程概况

浑河流域发源于抚顺市清原县，径流清原、抚顺、辽中、辽阳、海城、大洼、大石桥、营口等市县，属独立入海河流。浑河全长386.7km，大伙房水库上游、下游为65.3km和321.4km，年径流量50-70亿m3，干流建设有黄腊坨、大伙房、邢家窝棚及沈阳水文站。河流东侧水量丰富、坡陡谷深、支流密集，而西侧水量较低、支流很少，所以为不对称水系。

为解决清原县城段防洪工程严重损坏、老旧问题以及提高浑河沿岸防洪能力，当地部门对洪水冲刷严重河段拟实施生态治理工程，通过修建生态护岸保护沿岸居民安全和自然环境。下游红河口至小山城拦河坝段为河道综合整治工程的设计范围，治理段长11.34km。初步设计工程主要是加固整治左、右护岸和堤防，干流左岸、右岸堤防治理段长6.82km和8.74km，支流小山城河、古城子河治理段长459m和497m，改建拦河坝1座，穿堤涵洞1处，新建强排站1座。清原县浑河河道整治工程必须引入新的治河理念，将改善水体环境、维持生态系统良性循环、提升河流水质与传统的河道治理技术结合，考虑两岸景观及植被状况选择合适的护砌断面，增强河道的防洪能力和整体景观效果。

2 河道断面设计

2.1 工程布置

清原县浑河河道治理以主槽行洪为主，尽可能保持原河道中心线不变以及现状河流丰富的、特有的多样性环境，河岸保持平顺连接且局部宽阔处保持原岸线。以自然曲线为主设计河道平面线型，坚持约简自然、宜弯则弯、宜宽则宽的原则与周边地形浑然一体。

以现状保留建筑物、堤顶、河底高程为控制点设计河道纵断面，科学调整纵坡及河底高程，河底纵坡设计为0.0012-0.0026，水流速度经水面线推算为0.81-2.45m/s，河道上口宽≥50m。

2.2 河道横断面设计

2.2.1 断面形式

生态河道断面设计以创建、保护良好的自然景观和生存环境为基本条件，它是一项融合了美学、生态学、生物学、环境科学和水利工程的综合技术，在满足堤防耐久性、安全性和强度要求的基础上考虑生态效果，创建符合生物生长、水陆涵养与相互连通的仿自然生态河道[1-3]。因此，任何一种可以与生态过程相协调且最大限度的降低对水环境破坏的断面形式均属于生态设计，通过对河道断面的优化设计选择合适的断面形式，结合生态景观与防洪安全要求实现生态河流系统的建设。林地、岛屿、草地或山丘都可以作为河流的自然生态系统，科学合理的断面形式可以明显改善水体、土壤与周边环境质量，同时显著提升居民生活水平，充分发挥保持水土的功能，对增加周边环境的文化氛围、拓展区域发展空间及促进水生态建设具有巨大作用。当前，河道整治工程比较常用的有矩形、梯形、复式和双层等形式[4]，其优缺点及适用范围见表1。

表1 河道断面形式

综合考虑河道治理工程投资、景观效果、亲水性和周边环境等要求，对于不同河段选择合适的断面形式，其中拆迁占地困难(如临重要路段、村庄段)河道、两侧不受拆迁占地限制河道拟选取复式和梯形断面形式。设计河道上口宽50-80m，河底宽10-50m，上下游岸线与湿地部位、滨水公园利用曲线平顺连接。

2.2.2 护坡材料

河道生态治理的关键是处理好生态需求与防洪安全之间的关系，在满足河流自然生态需求与营造良好生境的基础上，生态护坡还要提升岸坡的抗冲刷防洪能力[5]。因此，解决河道治理问题最为有效且被普遍认可的方法为实施生态护坡工程，较为常见的护坡形式及其材料类型见表2。

表2 河道生态护坡形式及其应用范围

根据周边景观配置、水流速度和河道位置等实际情况，结合生态景观与防洪安全要求，浑河治理工程选取不同的护坡材料。针对流速较小的顺直河段、桥区段、村庄与险工段依次选取了植物护坡、传统的浆砌石护坡、混凝土生态水工砌块护坡。

2.2.3 横断面确定

结合清原县浑河段气候条件和地理位置，生态治理横断面的确定应考虑以下要求：①以不降低河道防洪能力为基本条件实行河道生态治理，即生态系统修复以不破坏原河道坡面为条件[6-7]。②选取适于本地生长且抗冲能力强、根系发达的林草和乔灌木，将其快速栽植于待治理的滩面和河堤。③将防冲刷和水生植物生长要求相结合设置岸坡消落带，选择合适的消落带植物[8]。④根据河流特征和治理目标要求调整整体结构，修复河边湿地、深塘和浅滩。⑤将水生植物、动物、微生物种植或放养于不同河段，从而实现净化河流水体和吸收水体营养液的目的。根据清原县浑河段治理工程目标，遵循水人相亲、自然和谐的原则分阶段制定河道治理方案，具体如下：

险工段断面：针对河道弯曲及水流速度较大河段，按照梯形断面实行河道险工护砌，设计河道上口宽和河底宽为55-80m、10-40m，坡比≤1∶3，采用规格500mm×1080mm×1080mm预制混凝土生态水工砌块防护设计洪水位以下坡面，为满足植物生长所需空间砌块预留孔洞，通过砌块间的相互咬合和下铺250g/m2无纺布形成近自然的生态护岸；绿化堤顶，采用植物护坡防护设计洪水位以上坡面，从而实现净化水质和保护堤岸安全的目标。

村庄断面：对于拆迁占地困难(如临重要路段、村庄段)河道，按照复式断面进行河道整治，选用规格500mm×1000mm×2000mm预制混凝土生态水工砌块防护设计洪水位以下坡面，护坡坡度1∶1，为满足植物生长所需空间砌块预留孔洞，采用C20混凝土作为砌块基础并且下铺250g/m2无纺布；开口线至护砌以上边坡比≤1∶3，绿化堤顶，将水生植物种植于河底两侧，由此达到水清、岸绿、景美、宜居的整治要求。

桥区段：为防止破坏桥梁及冲刷河道，采用浆砌石对上下游各50m及桥区作护底、护坡整治，河道断面设计为梯形，厚500mm浆砌石、厚300mm沙砾料为护砌结构上坡和下坡材料类型[9]。

滨河湿地段：将湿地断面与河道主河槽结合，合理设计湿地河段两侧的护砌形式，将水生植物种植于低洼处，植草绿化河道周围，利用现状树木和地形将中间断面形成“树岛”，由此形成的护坡形式与险工段基本类似[10]。

一般断面：针对走势较顺直、水流速度较小的河段，按照梯形断面进行河道治理，设计河道上口宽和河底宽为60-80m、50-60m，绿化堤顶，水生植物种植于河底两侧，采用植物加固坡面。

3 结 论

河道断面形式的选择与河道生态环境建设、防洪工程安全密切相关，不同河段的水利条件、周边环境和地理位置存在较大差异，因此河道护坡形式的选择不仅要考虑与周边环境的协调性，还要保证河道的行洪安全和岸坡稳定。在满足河流防洪功能的基础上修复河道生态环境，以最大限度的接近河流原有自然状态为基准整治退化的河流生态系统，逐渐实现改善水体环境、创建和谐自然景观区、河道堤型合理设计及增强自然景观效果的目标。