生态水利工程在河道整治上的应用

2021-02-14秦蕾

水利科技与经济 2021年12期

秦蕾

(江门市科禹水利规划设计咨询有限公司，广东江门 529000)

0 引言

传统水利工程侧重于防洪灌溉、供水发电等功能,不仅可以保障供水、发展农业灌溉和水利发电，而且又保障了防洪安全。

国内某些河道治理工程为了追求防洪功能效果，采取表面硬化覆盖措施，没有意识到河流的资源功能和生态功能，打破了大自然的生态平衡。从生物学角度出发，自然河道生存着微生物及生物。需氧的微生物及生物进行呼吸时，将有机物与氧气反应放出能量供其使用，从而达到减少水中有机污染物的目的。其中氧气是由水生植物进行光合作用下产生。对河道实施水泥衬砌和护坡等不透水工程结构或材料后，隔断了水、土、生物三相之间的联系，河道的资源功能和生态功能随着时间就会消失，河道也就失去了自净能力，从而加剧了有机污染物增多。

改善水环境，恢复水体原来的生物多样性、连续性，并充分发挥资源的生产潜力；通过采取恢复植被、坡耕地改造、河道治理等措施，打造生态河流。

1 工程概况

鹤山市共和镇主要河道有2条，分别是莱苏河和民族河，其中民族河的主要支流有矮山河、西宁河、共和河、红坑河及新民河。经现场勘查和调查了解，目前该河流没有整体规划，河道两岸杂草丛生，多数河道达不到规定的要求等；还有部分岸墙出现较为严重的裂缝，河段内到处堆积着大量的垃圾和淤泥，严重影响排洪与水体自身的清洁能力。以共和河为例，共和河始于共和镇共建路附近，止于共和镇污水处理厂，全长约3 310 m，是圩镇排水的一条主要河道。其中，共和河位于共和小学附近段水土流失较为严重，且该段人口较为集中，居民活动频繁。

2 工程水文

2.1 流域概况

本项目区位于民族河上游，民族河是潭江的一条支流，发源于莲花山顶，经鹤城镇小官田、共和镇泮坑、良庚、民族，入新会区司前镇，在姚旗附近汇入潭江。鹤山市境内流域面积68 km2，主河道长12 km，平均坡降 5.79‰，多年平流量2.17 m3/s，总落差365.2 m。上游属低山丘陵区，坡降10.4‰，中下游为低丘、平原区，坡降为4.1‰。

2.2 水文气象

根据沙坪河气象站1960-2007年共48年资料统计，多年平均气温21.8℃，历年最高气温39.6℃(1980年7月10日)，历年最低气温0℃(1961年1月19日)，多年平均无霜期358.6 d，多年平均日照时间1 712.7 h，多年平均相对湿度80%。

鹤山市地处北回归线以南，属南亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛，终年无雪，日照时间长，受台风暴雨袭击频繁。根据沙坪气象站1960-2007年共48年(日历年)降雨资料统计，多年平均年降雨量为1 768 mm，最大年降雨量为2 569 mm(1981年)，最小年降雨量为1 062 mm(1977年)。流域内降雨年内分配不均匀，汛期(4-9月份)的降雨量约占全年降雨量的80%。

此区域是台风活动侵袭多发地区之一。据统计，解放前对区域造成严重影响的台风有24次，1959-2003年造成严重影响的台风有20次。多年平均最大风速16.2 m/s。

3 工程地质

共和镇属丘陵区，地势东北高西南低，境内最高山头为镇域东北面的石磨山，高程264.2 m(黄海高程系，下同)，其余山地高程一般在50～100 m之间，地势较为平缓。地形以山地、丘陵为主，占全镇面积的60%以上。中心区地势较为平坦，自然生态环境良好，地质结构稳定，大部分为燕山第三期侵入岩，岩石类型主要为中粗黑云母花岗岩。

根据1∶400万幅《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2001)，工程区的地震动峰值加速度为0.05 g，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。

4 治理措施

本次岸坡整治在满足设计河床最小宽度的前提下，需满足以下几点：

1) 自然性：以维护河道的自然及生态环境为主，人工修复为辅，充分利用现状河道形式、地形及周边现有设施条件等，尽量维持天然河道走势进行修复，应避免裁弯取直以及侵占河道等。

2) 经济性：根据当地特点因地制宜，充分利用当地原有材料，合理选择护岸型式，尽量保留现有护岸及生态等，结合当地经济发展情况，综合考虑前期建设及后期管护费用等。

3) 针对性：对易发生崩塌、河岸冲刷及迎流顶冲的堤段，重点考虑采取硬质及抗冲刷较强、稳定性较好的护坡、护岸材料，避免再次发生危及堤岸的安全隐患；对水土流失严重堤岸，采取工程措施与植物措施结合型式进行治理；对人口较密集河道，护岸型式的选择应考虑当地居民亲水及游憩等要求，体现人水和谐。

4) 协调性：在满足功能及结构安全的前提下，护岸型式选择应与周边发展风貌及城镇规划相协调，即提升水景观功能、促进生态系统多样性、提高河道水体自净能力等要求。

5) 河堤处无重要建筑设施，未发现文物遗址等，不存在避让问题。

4.1 整治方案

考虑到共和镇政府的规划，本次设计主要对以下3种方案进行对比分析。

方案一：混凝土岸墙+平台+生态护坡

本方案岸墙为C20混凝土重力式结构，迎水面坡比为1∶0.4，背水面为直立面，墙身设置Φ75PVC排水管(管端入土侧用土工布包口)，纵向间距3.0 m，梅花状排列，斜度≥5%，墙底垫层采用石粉垫层厚0.1 m；墙顶高程为常水位加0.5 m超高，设栏杆，亲水平台宽2.0 m，铺设长方形彩砖；墙后护坡采用生态机压砖和草皮护坡，坡比为1∶2.0，其中设计洪水位加0.5 m超高高程以下至人行平台采用生态砖，以上至泥结石路面采用草皮护坡。该方案断面型式见图1。

图1 共和河岸坡整治方案一断面图

方案二：重力式混凝土岸墙

本方案采用C20混凝土岸墙结构。墙后利用开挖土回填，墙顶路面宽3.00 m。填筑要求分层压实，压实度要求≥0.9，土料不得含植物根茎等杂质，填筑砂砾卵石相对密度要求≥0.6。挡土墙迎水面坡比为1∶0.3，背水面坡比为1∶0.1，墙身设置Φ75PVC排水管(管端入土侧用土工布包口)，纵向间距3.0 m，梅花状排列，斜度≥5%。墙底垫层采用石粉垫层厚0.1 m。混凝土挡墙每10 m设置一伸缩缝，缝宽20 mm，内填聚乙烯低发泡沫板。该方案断面型式见图2。

图2 共和河岸坡整治方案二断面图

方案三：生态砌块挡土墙+亲水平台+生态护坡

本方案岸墙为植草生态砌块挡土墙，墙高1.95 m，墙底设C25砼基座和碎石垫层；墙顶设砼圆墩，亲水平台宽2.0 m，铺设长方形彩砖；亲水平台至设计洪水位部分护坡采用生态袋，其余为草皮护坡，坡比为1∶2.0。该方案断面型式见图3。

图3 共和河岸坡整治方案三断面图

4.2 方案比选

本着经济、安全、生态的原则，对上述3种方案进行对比分析，具体见表1。

表1 岸坡整治方案比较表

综合考虑共和镇政府的规划，本次共和河整治段采用方案三，即生态砌块挡土墙+亲水平台+生态护坡的设计。

总的设计思路是：在设计标准下满足排洪要求，同时要充分体现地方特色，突出时代的主题；工程美观、别致，以人为本，与自然协调；因地制宜、充分考虑地域环境条件，减少对周围环境的损害，使建筑环境与空间造型和谐统一。此断面型式应采用复式断面，使材料能够满足河流水体与边坡土体中地下水之间的正常交换，还有利于水生动植物的生长，并达到河道洪水期抗冲的需求。由此可见，该材料不但有利于水草鱼类的生长栖居，还非常适应地基变形，其施工简单，性价比非常高。