生態(tài)固濱籠在遼陽市馬峰河河道治理中的應(yīng)用

楊 帥 張慶林

（1.燈塔市澤霽自來水有限公司 遼寧燈塔 111000；2.遼陽市水利事務(wù)服務(wù)中心 遼寧遼陽 11100）

1 生態(tài)護岸工程簡介及優(yōu)勢

1.1 生態(tài)護岸工程簡介

生態(tài)護岸是指自然河岸或具有自然河岸恢復(fù)后具有的“可滲透性”的人工護岸[1]。它具有較為豐富的滲透性的河流地貌，自然河床與河岸基底，因此可有效保證河流水體之間與河岸的水分交換與調(diào)節(jié)。同時生態(tài)護岸還應(yīng)體現(xiàn)出兩個要素，一是滿足河道防護標準，反映了人對自然的要求，即人們改造自然；二是能夠有效地恢復(fù)河道生態(tài)系統(tǒng)的平衡，反映了人類對自然發(fā)展規(guī)律的尊重，即尊重自然。二者有機的結(jié)合，體現(xiàn)出“人與自然和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展”的新理念。

1.2 生態(tài)護岸的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)護岸結(jié)構(gòu)形式相比較，生態(tài)護岸具有造價低、環(huán)境相容性較好的特點，可以有效地降低引起土坡滑移破壞的風險，植被枝莖蒸騰作用可使孔隙水壓力減弱，根系可使土的抗剪強度得到提高，相鄰植被根系之間的植被本身的護墊作用及土拱效應(yīng)可以有效地增加土坡的整體穩(wěn)定性。

生態(tài)護岸的功能：

1）護岸功能：植被的淺根具有加筋的作用的同時深根具有錨固的作用。

2）防止水土流失：能夠有效降低坡體孔隙水的壓力、削弱濺蝕、截留降雨、控制土體顆粒流失。

3）改善環(huán)境功能：能夠有效恢復(fù)已經(jīng)被破壞的生態(tài)系統(tǒng)，減小光污染，降低噪音，同時可促進有機污染物的降解速度，調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候，凈化空氣等功能。

2 生態(tài)固濱籠簡介及特點

生態(tài)固濱籠可固堤防沖刷，具有著良好的滲透性等特性。固濱籠網(wǎng)面鋼絲的抗拉強度應(yīng)達到350～550 N/Mm2伸長率不應(yīng)小于10%。鋼絲經(jīng)過多道嚴格的工藝，之后再分別采用10%鋁鋅合金或鍍層覆塑（樹脂膜）的方式、重鍍高爾凡（5%鋁鋅合金）、熱鍍鋅、以提高產(chǎn)品在各種環(huán)境下的耐久性。

生態(tài)固濱籠既具有良好滲透性的同時，又可承受大范圍的變形，而仍然不坍塌，還可以防止流體靜力造成的損害；施工較為簡便無需特殊技術(shù)，有較強的抵御耐腐蝕和抗惡劣氣候影響及自然破壞的能力；固濱籠子內(nèi)石塊縫隙間的泥土有利于植物生長，可與河道周邊自然環(huán)境融為一體。

3 生態(tài)固賓籠在河道治理工程應(yīng)用實例

3.1 工程現(xiàn)狀及存在的問題

該工程位于遼陽市馬峰河張臺子鎮(zhèn)段上，馬峰河是北沙河最大支流，源于沙滸鎮(zhèn)前沙滸村南山溝和西大窯鎮(zhèn)松嘴子溝。流經(jīng)遼陽市張臺子鎮(zhèn)、西大窯鎮(zhèn)、沙滸鎮(zhèn)和西馬峰鎮(zhèn)。中間穿越長大鐵路、沈大高速公路于西馬峰鎮(zhèn)后方干村入北沙河。河長30.5 km，流域面積130 km2，具有河道比降大，西岸坡陡，彎曲度較大，河窄流急，河堤險工逐年不斷增加的特點。治理范圍為大三界村和蒼山家子村段，生態(tài)固賓籠治理長度為6.11 km，現(xiàn)狀河道主河槽寬度在5～10 m 之間，下游段較上游段略寬，河道縱坡較緩，流速較低（詳見治理段現(xiàn)狀圖1、2）。

圖1 治理段現(xiàn)狀圖

圖2 治理段現(xiàn)狀圖

3.2 護岸工程設(shè)計

3.2.1 結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)確定的治理方案，固濱籠防護布置于馬峰河張臺子段大部分河段，兩岸共計6 115 m。本次固濱籠結(jié)合生態(tài)防護的結(jié)構(gòu)形式為清淤設(shè)計河底高程以下部分設(shè)1 層，固濱籠尺寸為2.0 m×0.8 m×0.8 m（長×寬×高），以上部分設(shè)1 層，固濱籠尺寸也為2.0 m×0.8 m×0.8 m（長×寬×高），兩層固濱籠按照圖3 所示方式擺放。另固濱籠下鋪土工布，規(guī)格為400 g/m2。

圖3 固濱籠防護典型橫斷面圖

3.2.2 工程設(shè)計技術(shù)要求

1）生態(tài)網(wǎng)格規(guī)格

生態(tài)網(wǎng)格網(wǎng)孔為10 cm×12 cm，規(guī)格為2 m×0.8 m×0.8 m，中間放置隔片1 層，采用鋅－5%鋁－混合稀土合金鋼絲，網(wǎng)面鋼絲直徑2.5 mm，邊絲直徑3.0 mm，扎絲直徑2.2 mm；鋼絲直徑2.2 mm 鍍層重量不應(yīng)小于215 g/m2，鋼絲直徑2.5 mm 鍍層重量不應(yīng)小于230 g/m2，鋼絲直徑3.0 mm 鍍層重量不應(yīng)小于245 g/m2。PVC 護膜密度應(yīng)為1.30～1.35 kg/m3，厚度應(yīng)為0.4～0.6 mm，具體詳見圖4 固賓籠細部尺寸示意圖及表1 賓格網(wǎng)孔規(guī)格參數(shù)表。

圖4 固賓籠細部尺寸示意圖

表1 賓格網(wǎng)孔規(guī)格參數(shù)表

2）石料要求

固濱籠填充物采用塊石，填料要求耐久性好、不易碎、無風化跡象，石料粒徑K150～200 mm 為宜，填充后生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)的空隙率不超過30%。

3）土方回填要求

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286－2013）規(guī)定，結(jié)合本工程等級，回填土相對密度不應(yīng)小于0.60。

3.2.3 護岸工程設(shè)計計算

固濱籠計算采用《生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 353：2013）中計算公式，具體如下：

1）固賓籠內(nèi)填石的平均粒徑Dm應(yīng)該按下式計算：

式中：Dm——填石的中值粒徑，50%的填石粒徑超過該值；

S0——粒徑安全系數(shù)，取1. 1；

Cs——填石穩(wěn)定系數(shù)，取0. 1；

Cv——流速分布系數(shù)，取1. 25；

d——流速V 處局部水深，m，取2.46 m；

將式(2)和(9)分別代入(t,τ)和,且假設(shè)p發(fā)射天線到q接收天線傳播總距離和θn(t)在時間間隔τ內(nèi)是不變的,則可得

γs——填石的重度，kN/m3，取27 kN/m3；

γw——水的重度，kN/m3，取10 kN/m3；

V——斷面平均流速，m/s，通常取水面以下0.6 倍水深處流速，或者取0.2 倍、0.8 倍水深處流速平均值，取2.0 m/s；

g——重力加速度，取9.81 m/s2；

K1——邊坡修正因子，1：2 取0.88。

經(jīng)計算得填石平均粒徑Dm=0.16 m。

2）沖刷深度計算

本次計算采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2013）中局部沖刷深度進行沖刷計算：

H0——沖刷處水深，取2 m；

Ucp——近岸垂線平均流速，m/s；

Uc——泥沙起動流速，m/s；

n——與防護岸坡在平面上的形狀有關(guān)，取n=0. 2；

η——水流流速不均勻系數(shù)，取 1；

γs、γ——泥沙與水的容重，kN/m3，18.0 kN/m3和9.81 kN/m3；

d50——床沙的中值粒徑，取3 mm。

經(jīng)計算，發(fā)生設(shè)計洪水時的沖刷深度為0.49 m，本次工程固濱籠防護基礎(chǔ)埋深為0.8 m，大于沖刷深度，故滿足規(guī)范規(guī)定的要求。

4 實施效果分析

通過馬峰河張臺子段河道治理工程的實施，使大三界村和蒼山家子村兩個行政村河段防洪標準可以達到10年一遇；水系生態(tài)環(huán)境得到有效恢復(fù)，水系得到明顯改善；農(nóng)村人口的生活條件、人居環(huán)境和居民的生活質(zhì)量得到提高。同時，工程實施后對周邊景區(qū)發(fā)展和農(nóng)村經(jīng)濟等起到了促進的作用，區(qū)域防洪排澇減災(zāi)體系的進一步完善，可有效降低山洪災(zāi)害造成的損失，從而提高馬峰河沿岸各村屯山洪災(zāi)害防御的支撐和保障能力，工程實施效益顯著。

5 結(jié)語

河道治理工程應(yīng)樹立生態(tài)發(fā)展理念，在設(shè)計、施工中要不斷創(chuàng)新探索使用新型生態(tài)環(huán)保材料[2]。生態(tài)網(wǎng)格護岸有助于提高河道沿岸基礎(chǔ)設(shè)施、居民點等防護對象的防洪減災(zāi)能力，與群防體系和洪水災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)相結(jié)合，通過對非工程措施和工程措施相結(jié)合進一步完善了洪水災(zāi)害防治體系，使河道在滿足行洪防洪的基本要求的前提下，盡可能地從生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略角度來看待護岸，要用生態(tài)的手段來解決生態(tài)的問題、使可持續(xù)性發(fā)展的生態(tài)理念在護岸的建設(shè)當中得到落實和實現(xiàn)[3]。