某河道景观设计工程岸坡整治方案探析

赵 鹏

（山西泽城西安水电有限公司，山西 太原 030002）

1 河道概况

某河道干流上游河床较陡，下游平缓，河道弯曲，且受潮水影响。多年来，河道未经清淤治理，河道边滩淤积，局部河段河槽内已形成沙洲或浅滩，影响行洪。河道生态、协调性差，过去几十年当地只注重传统水利、工程水利建设，现代治水理念淡薄，基本上侧重于依靠工程措施，偏重于防洪排涝，未能体系性地实施防洪、环保、生态、文化、旅游等多种功能的有机结合。随着经济快速发展，水资源、生态环境、洪涝灾害等问题也日益突出。水利工程设施建设统筹性差、非工程措施建设滞后，人水和谐的矛盾没有得到根本解决，且日益凸显。迫切需要对河道进行清淤疏浚整治，建设人水和谐的生态河岸。现状河道典型断面见图1。

图1 清淤疏浚典型断面

2 清淤疏浚断面设计

2.1 清淤断面整治

本次设计对治理河段进行全面疏浚清淤，治理总长度6.5km，对于很急的转弯，河槽向凸岸一侧滩地扩挖，扩大河道转弯半径；河道上、下游要平顺连接，不同断面之间要平缓过渡并现状河槽平顺连接。

经过现场勘查，结合实测河道地形和横断面，以及设计水面线推算，确定疏浚深度为0.26～0.49m，疏浚底宽16～32m，河槽疏浚断面为复合式断面。淤积断面见图2。

图2 清淤疏浚淤积断面

一般情况下，疏浚后的河道，应有足够的行洪断面。根据现状河道实测断面，推求现状水面线，以满足防洪要求为原则，结合现状测量地形，分析河道阻水的地方，初步拟定设计断面，然后推求设计水面线。拟定的断面既要满足过流需要，又要满足堤防稳定、节省投资的要求。

2.2 工程布置原则

（1）不改变原河道走势，维持河道天然形态，保留现有桥梁和水陂，充分体现自然、生态的河道治理理念，宜弯则弯，宜滩则滩，不进行裁弯取直。

（2）堤（岸）线走向布置，原则上尽量利用已有堤防（护岸），堤（岸）线应平顺连接，不得采用折线或急弯。

（3）现有单薄堤防段培厚加固，不降低其防洪标准。

根据确定的工程范围，总治理河长6.5km，其中全线清淤长6.5km，护岸长度3.429km，堤防加固1.253km。河道淤积，局部河道主河槽在纵坡上形成凸起。

3 岸坡整治设计

3.1 岸坡设计

护岸一般分为坡式护岸、墙式护岸以及斜坡+挡墙护岸，在能满足边坡开挖的情况下，优先选用坡式护岸；斜坡式护岸一般包括植物措施护岸和工程措施护岸，墙式护岸均为工程措施护岸。植物措施护岸包括草皮护坡和植生毯护坡。草皮护坡抗冲流速较低，草皮护坡生态环保、费用低，在能满足工程防护要求的情况下优先选用。植生毯护坡生态性能好，植生毯采用椰丝纤维为基材，纯天然植物原料，环保性好，植生毯铺设边坡后，能有效地防风、保温、保湿和防冲刷，起到对土壤和植物的物理保护作用，但缺点是造价较高。

斜坡工程措施护岸可采用无砂混凝土、水泥砂浆嵌鹅卵石、植草砖和雷诺护垫护坡。无砂混凝土、水泥砂浆嵌鹅卵石护坡抗冲刷能力强，但是造价较高，生态效果一般；雷诺护垫护坡生态效果好、抗冲刷能力较强，适应变形能力强，缺点是造价较高。植草砖护坡抗冲能力较强，利于生物生长，具有净化及生态护岸的优势，充分保证河岸与河流水体之间的水份交换和调节功能，具有滞洪、调节水位、生态修复、蓄洪等优点，缺点造价较高，在水流的反复作用下容易引起失稳、结构破坏等。斜坡式护岸大样见图3。

图3 斜坡式岸坡整治典型断面

格宾石笼挡墙，是将抗腐蚀、耐磨损、高强度的低碳高镀锌钢丝，用六角网捻网机，编织成平面网格状，在施工现场组装成不同尺寸规格的网箱或网垫，但钢丝缠绕处和钢丝笼连接处的强度很难保证，石笼的破裂通常不是由于金属线的老化锈蚀造成的，而主要是由于石笼中的石头在水流的作用下不断摩擦金属网，从而导致石笼格网的破裂。石笼中填充石料形成柔性的、自透水的、整体性的防护结构，填充料需满足抗风化、不溶解、具有一定强度、粒径大于网孔的要求，但在当地很难找到要求的填料，有一种破坏形式，石笼虽然完好无损，可里面的石头却没了，这主要是由于水流流速过高，充填的块石质地不够坚硬或体积较小，随着水流的不断冲蚀，块石之间不断摩擦，体积不断减少，最终从石笼网孔中流出，所以填充的块石必须达到一定的标准。另外，格宾石笼结构中存在较多孔隙，水在孔隙中不断渗流、冲刷，对结构体本身及其周围土壤的稳定性会产生较大的影响。

生态混凝土砌块，其抗冲刷、透水性较强，但稳定性相对较差，生物恢复较慢，目前市面上使用较多，产品质量相对较差。

生态鱼巢式砌块挡墙，其抗冲刷、透水性强；施工速度快；空隙大利于生物栖息；稳定性较好养护简单；绿化效果较好；外形轮廓柔和，但砌块内填抛石需配合一定机械吊运。

对比之下，本工程岸坡整治位于支K0+000—支K0+461、K0+000—K2+706、K5+027—K5+289、K5+358—K5+511，该河段岸坡结合河道生态环境，分别建设草皮护坡式岸坡、抛石护脚+干砌石护岸、抛石压石护脚+预制波浪桩护岸，本工程共计护岸长度3.429km。桩号支K0+000—支K0+461、K0+000—K2+706段河岸高程较低，做护岸处理同时为消除原低矮堤防安全隐患，对原有堤防进行加高加厚，该段长度为3.047km。波浪桩护岸大样图见图4。

图4 岸坡整治典型断面

3.2 护岸冲刷深度计算

3.2.1 基本资料

根据工程实际情况选取2个断面进行护岸冲刷深度计算。各断面基本资料数据见表1。

误同期仿真分析结果见图5，当机端电压低于电网电压时，合闸电流由最初流向发电机过渡到稳态，幅值缓慢减小趋于稳定；发电机频率高于电网时，冲击电流呈周期性波动，该种现象是因为发电机合闸后一定的时间内处在异步运行中；当发电机与电网存在相位差时，合闸初期冲击电流起伏较大，并且幅值呈周期性波动．同时，电压在出现频率与相位误同期合闸时发生波动最剧烈，冲击电流相对其他工况条件下更大．综上可知，当发生频率与相位误同期合闸时的事故更为严重[10-11]．

表1 护岸冲刷深度计算各断面基本资料表

3.2.2 计算方法

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）河岸平顺护岸的局部冲刷深度计算公式如下。

式中：hs——局部冲刷深度，m；

H0——冲刷处的水深，m；

Ucp——近岸垂线平均流速，m/s；

Uc——泥沙起动流速(m/s)；

U——行近流速（m/s）；

η——水流流速不均匀系数；

n——与防护岸坡在平面上的形状有关，取n=1/6。

卵石的起动流速Uc，计算公式：

式中：d50——床沙的中值粒径，m；

H0——行近水流水深，m；

γs、γ——泥沙与水的重量体积比，kN/m3。

3.2.3 计算过程及计算结果

d50为0.01m，γs取值为26.5kN/m3。所选断面根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）护岸冲刷深度计算见表2。

表2 新桥水护岸冲刷深度成果表

由表2可知，本工程抛石基础埋深均在设计洪水冲刷线以下，满足设计要求。

4 结语

河道清淤疏浚后，建议根据沿线河岸地形地貌特征，结合水环境及景观设计要求，从人水和谐的理念出发，对该河段进行建筑环境与景观的设计。立足本整治河段及周边人文自然景观的特点，结合当地新农村和美丽乡村建设进行综合设计，以满足人民群众对河流的安全性、生态性、美观性、亲水及休闲性的综合需求。实现河流、生态与人文融为一体的综合治理理念。部分河段应结合河岸现状特点建设生态园林、公园及休闲步道，充分利用河道水资源营造的景观。