張丹丹

(遼寧省錦州市義縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 錦州 121100)

近年來，城市化發(fā)展與河流生態(tài)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性問題逐漸引起人們的關(guān)注，以可持續(xù)發(fā)展為理論的水生態(tài)文明建設(shè)持續(xù)推進(jìn)，并成為建設(shè)美麗中國(guó)的資源環(huán)境基礎(chǔ)和生態(tài)文明建設(shè)的水利載體，對(duì)此許多地區(qū)現(xiàn)已完成專項(xiàng)規(guī)劃的編制。為積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召水利行業(yè)率先探索了水生態(tài)文明建設(shè)，充分考慮人與自然的協(xié)調(diào)關(guān)系，以“和諧、自然、生態(tài)、安全”的治理目標(biāo)推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)。本研究以義縣大凌河綜合治理工程為例，從水生態(tài)文明建設(shè)的視角總結(jié)分析了常用的生態(tài)護(hù)岸技術(shù)，并深入探究了格賓石籠護(hù)岸的布置形式、技術(shù)參數(shù)、施工要求等，以實(shí)踐工程驗(yàn)證其科學(xué)適用性。

1 水生態(tài)文明建設(shè)

水是生態(tài)之基、生產(chǎn)之要、生命之源，也是人類文明的搖籃和各類生物賴以生存的基礎(chǔ)條件，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵性控制作用。水生態(tài)主要是指與水循環(huán)密切相關(guān)(如重要產(chǎn)水區(qū))的陸地生態(tài)系統(tǒng)，以及以水為載體的地下水、濕地、江河、湖泊的生態(tài)系統(tǒng)。結(jié)合現(xiàn)有文獻(xiàn)資料，可將水生態(tài)文明的內(nèi)涵概括為：以人水和諧為核心，通過文明化水系統(tǒng)的保護(hù)、管理、制度、文化、理念以及利用等建設(shè)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)完整和水資源可持續(xù)利用的文明狀態(tài)。因此，將水生態(tài)文明簡(jiǎn)要概括為“文明化”、“文明態(tài)”六個(gè)字，其中文明化指開發(fā)、利用管理、保護(hù)水資源過程中，人類要做到理念、文化、制度、行為的文明，將水資源系統(tǒng)以文明的方式開發(fā)利用；文明態(tài)是指水資源可持續(xù)利用和水生態(tài)系統(tǒng)完整的狀態(tài)。

對(duì)于水生態(tài)文明建設(shè)工作水利部連續(xù)發(fā)布了相關(guān)的意見和通知，大凌河成為建設(shè)水生態(tài)文明的試點(diǎn)流域。2018年，河長(zhǎng)制的全面推行，為“水情、景美、岸綠、河暢”治理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，這也是建設(shè)水生態(tài)文明的真實(shí)體現(xiàn)。依據(jù)水利部和省水利廳要求，結(jié)合區(qū)域防洪治理規(guī)劃以及近期河道治理工程，大凌河流域水管部門提出要營(yíng)造人水和諧相處的水域空間、打造自然生態(tài)河流、維護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)平衡，并強(qiáng)調(diào)“按照水生態(tài)文明以及人水自然和諧的要求，切實(shí)改善水生態(tài)環(huán)境，確保水清、岸綠、河暢目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)”，以此為基準(zhǔn)批復(fù)建設(shè)義縣大凌河治理工程[1-5]。

考慮自然景觀效果的生態(tài)健康河流，將受人類活動(dòng)破壞與干擾的河岸修復(fù)成適宜生物生存，生物與水體、土體與水體相互涵養(yǎng)的近自然狀態(tài)河岸。目前，以生態(tài)護(hù)岸替代傳統(tǒng)硬質(zhì)護(hù)岸的研究應(yīng)用日趨廣泛，在提供一定的景觀欣賞價(jià)值的同時(shí)又能為動(dòng)植物的生存繁衍營(yíng)造良好的空間，這充分體現(xiàn)了人類“返璞歸真、回歸自然”的觀念以及水生態(tài)文明建設(shè)的理念。將格賓石籠擋墻護(hù)岸技術(shù)應(yīng)用于義縣大凌河綜合治理工程，有利于促進(jìn)周邊環(huán)境與河流系統(tǒng)的信息交流，并為水生動(dòng)植物生長(zhǎng)創(chuàng)設(shè)適宜的空間，對(duì)于形成水生態(tài)景觀和增加物種多樣性發(fā)揮著積極作用。

2 河道護(hù)岸技術(shù)

2.1 常用的河道護(hù)岸技術(shù)

傳統(tǒng)的水利工程比較注重防洪排澇、水力發(fā)電、城市供水等功能，所以硬質(zhì)護(hù)岸的應(yīng)用較為廣泛。生態(tài)護(hù)岸技術(shù)能夠?yàn)樗鷦?dòng)植物提供適宜的棲息環(huán)境，在確保行洪安全的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)河岸與水流之間的能量、物質(zhì)交換。通過試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐，相關(guān)學(xué)者提出了適用于不同河流的護(hù)岸技術(shù)及其材料類型。根據(jù)大凌河流域?qū)嶋H情況，文章詳細(xì)說明了常見的護(hù)岸技術(shù)，如表1。

表1 常用護(hù)岸技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)

2.2 生態(tài)護(hù)岸材料和形式

針對(duì)多種不同的生態(tài)護(hù)岸技術(shù)，其護(hù)岸形式和材料類型的確定要綜合考慮材料供應(yīng)、地基條件、工程占地、抗沖流速等因素。

材料供應(yīng)。對(duì)于交通便利、石料供應(yīng)豐富的地區(qū)比較適用漿砌石、格賓石籠護(hù)岸形式，而城市河道治理多選用生態(tài)混凝土、生態(tài)袋、預(yù)制塊和自嵌式護(hù)岸，這種護(hù)岸材料大多來源于廠家生產(chǎn)。

地基條件。護(hù)岸工程中格賓石籠具有較強(qiáng)的地基變形適應(yīng)能力，所以在軟弱地基或無法探明地質(zhì)的情況下存在較強(qiáng)的適用性。

工程占地。采用墻式護(hù)岸的自嵌式塊體、格賓石籠、漿砌石等護(hù)岸技術(shù)，在土地價(jià)格較高或征地困難的工程中具有較強(qiáng)適用性。

設(shè)計(jì)流速。針對(duì)水流速度較高、河道坡降較大的河流，應(yīng)優(yōu)先考慮抗沖刷能力較強(qiáng)的格賓石籠和漿砌石護(hù)岸技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況合理選擇放坡或擋墻護(hù)岸結(jié)構(gòu)。

2.3 格賓石籠生態(tài)護(hù)岸技術(shù)

在古代筑龍結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的格賓石籠護(hù)岸，主要是將符合要求的塊體材料填充于網(wǎng)格組裝成的箱體內(nèi)，從而形成兼具工程生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)及傳統(tǒng)護(hù)坡耐久性、安全性的柔性結(jié)構(gòu)，以達(dá)到適合生物生長(zhǎng)、生物與土體相互涵養(yǎng)的仿自然狀態(tài)。實(shí)際工程中，格賓石籠生態(tài)護(hù)岸存在造價(jià)低、施工方便、生態(tài)環(huán)保性和安全性好等優(yōu)點(diǎn)。

造價(jià)低。石塊、格賓網(wǎng)等工程量為格賓石籠擋墻的主要構(gòu)成，相比同類產(chǎn)品在石材豐富地區(qū)具有更低的造價(jià)，并且有利于就地取材。

施工便捷。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，在熟練操作的條件下每天每班組可以完成砌筑量約8～10 m3，其施工速度快、操作簡(jiǎn)單且無需專門養(yǎng)護(hù)。

生態(tài)環(huán)保性。高透水性和高孔隙率為格賓石籠結(jié)構(gòu)的典型特征，生物、水流與土壤之間可以相互涵養(yǎng)，并且對(duì)原生物棲息環(huán)境產(chǎn)生的影響較低，本土生物能夠較好的生存于完工后的環(huán)境內(nèi)。此外，可以使用河內(nèi)塊石，方便就地取材，防治土壤侵蝕以及減少對(duì)土體的干擾。

安全性。格賓石籠結(jié)構(gòu)不僅存在較好的基礎(chǔ)變形適應(yīng)性、柔韌性，而且可以形成有效固坡、護(hù)坡的整體透水結(jié)構(gòu)，在一定程度上抵抗沖刷和風(fēng)浪沖擊。

3 工程應(yīng)用

在河道治理工程中格賓石籠擋墻護(hù)岸的應(yīng)用日趨廣泛，如付燕燕等[6]將格賓石籠護(hù)岸技術(shù)應(yīng)用于韶關(guān)市新豐江治理工程，結(jié)果顯示格賓石籠護(hù)岸具有節(jié)省投資、生態(tài)美觀、河暢固岸等優(yōu)點(diǎn)；烏海強(qiáng)等[7]研究了格賓石籠護(hù)岸技術(shù)在一級(jí)支流清江河中的應(yīng)用成效，表明格賓石籠能夠提高經(jīng)濟(jì)效益、降低生產(chǎn)成本以及縮短建設(shè)工期。李澤等[8]探究了格賓石籠護(hù)岸技術(shù)在昆明市盤龍江河道治理中的應(yīng)用效果，并注重探究了河岸修整技術(shù)和施工方法，對(duì)改造城市河道發(fā)揮著顯著成效。

3.1 工程概況

大凌河在義縣頭道河鄉(xiāng)九關(guān)臺(tái)門入境，左岸流經(jīng)頭臺(tái)鄉(xiāng)、城關(guān)鄉(xiāng)、九道嶺鎮(zhèn)，大榆樹堡鎮(zhèn)、張家堡鄉(xiāng)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，右岸流經(jīng)頭道河鄉(xiāng)、聚糧屯鄉(xiāng)、白廟子鄉(xiāng)、七里河鎮(zhèn)4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)后，在張家堡鄉(xiāng)的木廠堡村流入凌海市境內(nèi)。境內(nèi)全長(zhǎng)66.4 km，流域面積2 262 km2，主槽寬300 m左右，平水期主槽寬度150 m，水深0.2～1.0 m，坡度1%左右。

大凌河主流擺動(dòng)不定，對(duì)兩岸灘地植被的沖刷，造成生態(tài)環(huán)境破壞。因此，采取相應(yīng)工程措施控制河勢(shì)，加大河道行洪斷面，平順河勢(shì)，確保水文斷面所監(jiān)測(cè)和收集水文數(shù)據(jù)及成果準(zhǔn)確性、合理性；同時(shí)，防護(hù)兩岸耕地、林地、植被灘地岸坎，保護(hù)生物多樣性的植被緩沖帶不被侵蝕；減少水土流失、防止河床沖刷，為河流流域內(nèi)穩(wěn)定、良好的生態(tài)系統(tǒng)打造堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)十分必要。此外，破臺(tái)子大橋至萬佛堂河河口右岸河段應(yīng)結(jié)合大凌河國(guó)家級(jí)濕地公園的統(tǒng)一規(guī)劃，先要滿足河道的行洪安全要求，通過相應(yīng)措施，改善河道生態(tài)環(huán)境、恢復(fù)河灘濕地系統(tǒng)，形成生態(tài)景觀、水系連通為一體的國(guó)家級(jí)生態(tài)景觀濕地公園，與下游義縣城區(qū)段連成一體，在大凌河上打造出一個(gè)重要的生態(tài)景觀河段。

通過綜合治理，使破臺(tái)大橋上下游河段水域岸線開發(fā)利用得以合理規(guī)劃，岸線規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目與岸線規(guī)劃利用功能區(qū)劃相協(xié)調(diào)，結(jié)合河道的岸線資源條件，采取防洪防護(hù)工程建設(shè)，打造凌河精品工程，保障河道行洪安全、河勢(shì)穩(wěn)定，保護(hù)生態(tài)環(huán)境、恢復(fù)改善生態(tài)體系。將格賓石籠擋墻護(hù)岸應(yīng)用于河道綜合治理工程，具有成本低、耐沖刷、穩(wěn)定性好、主體聯(lián)結(jié)強(qiáng)、施工簡(jiǎn)單、壩成型快等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 工程形式布置

3.3 技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

(1)格賓石籠石塊。采用粒徑為200 mm×150 mm的卵石、塊石作為格賓石籠填充物，填充后孔隙率不超過30%且保證結(jié)構(gòu)安全和整體穩(wěn)定，填充石料符合質(zhì)量要求。

(2)格賓石籠網(wǎng)箱。格賓石籠網(wǎng)箱常見的尺寸形式2.0 m×1.0 m×1.0 m、1.3 m×1.0 m×1.0 m、0.5 m×1.0 m×1.0等，以熱塑10%鋅鋁合金鋼絲制成，網(wǎng)孔120×100 mm，鋼絲涂塑后直徑為3.1～3.5 mm。

(3)基礎(chǔ)埋置深度。以沖刷深度以下0.5～1.0 m作為基礎(chǔ)底板埋置深度，結(jié)合義縣大凌河流速1.0 m/s和河道水利坡降較小的實(shí)際，經(jīng)計(jì)算確定埋深不低于1.0 m。

(4)基礎(chǔ)承載力。地形適應(yīng)能力強(qiáng)為格賓石籠的典型優(yōu)勢(shì)，能夠有效防止不均勻沉降可能導(dǎo)致的坍塌、拉裂等問題。通過工程計(jì)算，確定4.5 m、4.0 m、3.5 m擋墻結(jié)構(gòu)的地基承載力，其最大值為90 kPa。

3.4 施工要求

(1)錯(cuò)峰搭接。格賓石籠層與層間不允許出現(xiàn)“通縫”，砌體結(jié)構(gòu)要上下聯(lián)結(jié)、橫縱交錯(cuò)，并以“丁”字箱體適當(dāng)擺放每層格賓石籠。

(2)預(yù)留沉降縫。無經(jīng)驗(yàn)情況下，技術(shù)規(guī)范要求以墻身高度的3%～5%作為沉降量取值。通過監(jiān)測(cè)擋墻沉降發(fā)現(xiàn)，綜合治理工程的局部沉降量達(dá)到30 cm，這主要與未預(yù)留沉降量就開挖基礎(chǔ)有關(guān)。因此，為保證護(hù)岸結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定要至少預(yù)留30 cm的沉降量。

(3)降排水問題。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雖然關(guān)閉了治理河段上、下游的節(jié)制閘，但積水現(xiàn)象仍然存在。為防止出現(xiàn)地基承載力受人為干擾而不達(dá)標(biāo)的問題，在基礎(chǔ)開挖施工時(shí)需要做好降排水工作。

(4)外觀要求。格賓石籠砌體要線性符合設(shè)計(jì)要求、外露面平整美觀，為保證線形美觀要注重曲線段的施工控制。

4 結(jié)語

將格賓石籠護(hù)岸應(yīng)用于義縣大凌河綜合治理工程，能夠?yàn)檠睾泳用窈椭苓呣r(nóng)田提供安全的空間，并保證周邊環(huán)境與河流水體檢的信息交流，在滿足設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)不越堤和遇常水位基礎(chǔ)防沖要求的情況下，為水生動(dòng)植物生長(zhǎng)營(yíng)造了良好的生存、繁衍空間，其優(yōu)點(diǎn)有造價(jià)低、施工簡(jiǎn)便、環(huán)保、生態(tài)、安全等，在河道生態(tài)治理和水生態(tài)文明建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。