叠大块石治理中小河流的效果分析

张勇幸

（广东水电二局股份有限公司，广东广州 511340）

我国水资源丰富，河流数量众多，拥有长江、黑龙江、怒江等诸多面积广且支流数量众多的水系，在经济快速发展的当前，中小河流问题已成为一个亟待解决的生态性问题。根据历年国家水利部门、环保部门等的调查和统计显示，我国中小河流呈现减少的趋势，且部分河流受洪汛、次生环境问题、环境污染等影响，其流域内的水土保持和生物多样性等受到了严重威胁。近年来，有关学者和相关单位针对上述问题进行了深入研究，采取环保生态的坡护措施是有效性较高的手段之一，叠大块石技术在多个地区的应用均取得了良好的成果。

1 叠大块石技术在治理中小河流中的优势

在长期的中小河流治理实践中，发现治理使用的方案和材料需要更切合自然，使用草坪或植被等纯生态形式的方案进行治理时，河道两岸的原始土壤会受到水流的侵蚀。在河水出现富营养化情况后，土壤结构会出现蓬松状态，雨季河流流速和流量增加后，会加快对河岸的冲刷，导致水土流失、河岸变形或破损。使用叠大块石技术治理河流，运用大块石自身自重较大的特点，材料本身可有效抵御雨季洪汛期河流水文突变带来的负面影响。

经过微处理的大块石，在叠砌后，可为水域范围内的各种生物提供庇护和居住场所，且可配合栽种各种植被，丰富河流区域内的生物群。通常情况下，大块石存在中间孔隙，可保障河岸与河流中的水量互通，可保持土地含水量，对于防治两岸积水、内涝等有积极意义。从生态治理看，叠大块石治理河流，有效结合了当前中小河流的实际问题，考虑了河流区域的生态情况，可提高河流的抗冲刷能力、生态修复能力、景观价值等。

2 叠大块石技术治理中小河流的效果分析

2.1 技术要点

就近选择石料，要求石料质地要坚硬，开采时应控制石料形状，大块石不可出现条、片、尖角等异形，便于叠砌，单块石料应保持完整，表面无贯穿性的裂纹，石料综合抗压强度应保证在50 MPa以上。

根据工程设计对块石的规格进行控制，要求块石外形基本保持矩形或较为统一的其他形状，块石的重量需要适当进行控制，单块400 kg以上的巨大块石数量不应超过工程需求总量的5%，避免叠砌时块石间隙过大，影响施工质量。

块石的材料应选择坚固的新鲜岩石，岩石选择的最低标准为微风化岩石，软化系数超过0.7，密度超过2 400 kg/m，吸水率在10%以下。与河道轴线垂直方向内的石块绝对宽度控制在0.6～1 m，并保证大于0.8 m宽度的石块的总体占比不少于50%，块石的厚度应控制在0.4～0.6 m，要求接近平均值的块石比例在50%以上。

施工时需要严格控制护岸齿槽开挖深度，下沉深度为0.5～0.7 m，下层土质过软时应适当加深开挖0.1～0.2 m，在齿槽底部加铺砂卵石或做强化垫层处理，叠砌时同层块石的大小和厚度应保持相近，底层叠砌块石的宽度不小于0.8 m，块石叠砌采用错位安置法，块石间叠砌后的贯穿型缝隙不应大于10 cm，综合误差范围控制在±10 cm。

2.2 生态效果评价

根据现有的理论和技术，结合护岸工程对河流内各方面的正面影响性，建立科学的评价指标和模型，从兼容性和全面性进行考虑。

（1）生态性评价。

河岸基质的类型中，基岩类河岸抗性较高，岩土类中等，黏土砂质较低；岸坡的抗冲刷流速，应根据断面径流速度和河岸实际受冲刷程度进行评估；坡度和高度是护岸形态的主要评价指标，可采用实地测量的方法，提取多个采样点的实际数值求取全河道的平均数；冲刷情况应参考河岸原始数据，比对最新监测数据进行确定；物种多样性，对流域附近动植物、微生物进行抽样；水质情况，采用酸碱测试、清澈度测试等评定水质水平。

根据调查结果对生态性评价定级为优、良、中、差四个等级，具体内容如表1所示。

表1 生态性评价定级概要

（2）抗冲刷性评价。

采用试验法进行评价，提取块石样本，将样本放置于水中浸泡，并对试块进行称重，再调试与河内极限流速相同的水流进行冲刷，冲刷时间控制在5 min，冲刷时间结束后，再次称重记录，被冲刷质量为两次称重记录的差，根据上述步骤反复进行测量。根据使用的水量计算得到抗冲数值，抗冲性评价的关键是提取水流数值，要求对断面进行监测，并获取关键信息。

断面监测方案如图1所示。

图1 断面水流监测点位示意图

监测时，应根据断面处河流的实际宽度，精准布置监测垂线。从断面一侧确定起点，测量第一条测速垂线到起点的距离，做好垂线标记。

确定各条测速垂线及测点的位置，测量各测点处流速，计算测速垂线处平均流速。测绘过水断面图，做好记录表。计算两侧岸边死水区流速、各部分断面面积、各部分断面平均流速、各部分断面流量等，计算断面总流量。

垂线布置参考表如表2所示。

表2 垂线布置参考

（3）治理结果评价。

最终治理效果，根据河岸土质层特点进行综合评分，具体适用指标如表3所示。

表3 河道治理后稳定情况评定

传统的护岸工程中，多采用现代化的技术手段，如混凝土护岸、砌块护岸等，可解决中小河岸的部分问题，但在施工过程中存在不足，如使用的材料和技术消耗资源较多、建设成本过高、护岸的耐久性不足、护岸功能单一等，存在较大的滞后性。使用叠大块石技术，材料较为普通，在条件允许的情况下，可在当地直接开采大块石，并将大块石进行叠砌，使用的其他材料较少，施工过程中使用的技术比较简单，施工完毕后大块石自身质量较重，不会出现的护岸变形或受外力损坏等情况，维护成本较低。

叠砌大石护岸可保留岸坡缝隙、孔洞，给河流与大地之间构架了循环通道，为生物提供有利的繁殖和生长环境，有利于河道生态体系的保护，可采用河道砂卵石掺土护坡技术、气盾闸新技术等，突出了生态治理理念。叠大块石技术降低了护岸工程成本，为区域人口聚集区给排水等其他工程提供了功能延展便利，且可为生态景观、河道生态修复等工作减轻负担，属于工程推进快、建设成本低、民事纠纷少、群众参与度高、综合效益好的新型技术。

3 结语

叠大块石技术是基于生态河道治理理念的创新型技术，利用大块石的叠砌，可改变原有河道护岸的结构性，增加河道生态环境的可靠度，当前已经在我国诸多地区被应用。应用该技术时，应以叠大块石技术为基础，探索从原料采集到完成建设一体优化措施，保证建设质量的同时，增加区域经济效益。