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生态护坡在河道治理的应用

 摘要:文章以某河道干流岸坡治理工程为例,通过现场调查将河道岸坡分为5种类型:水位较深段、岸坡平缓且水深较小段、塌岸发育段、地形限制段以及河道顺直且冲刷较弱段;针对不同的岸坡此类型共提出5种生态护坡方案,同时结合河道清淤工程,保证河道治理效果同时节省工程投资。

关键词:生态护坡;河道清淤;河道治理;治理效果

河道可以改善城镇生态环境,提高河道通航条件以及降低洪涝灾害对沿线城镇居民的影响[1-2]。随着国家、人民对环境保护的重视,生态护坡技术在河道治理工程中受到了越来越多的重视[3]。言雷以武汉市黄陂河道治理为例,研究生态护坡技术在河道治理工程中的应用。李锦鹏通过实际工程,研究了3种不同护坡技术在河道治理工程中的应用[4-5]。姚军对农村水利工程中生态护坡技术的施工进行分析。张桂荣等对格宾石笼生态护坡技术在河道冲刷作用下的治理效果进行分析[6-7]。文章以某河道治理工程为例,对生态护坡技术进行研究。

1工程概况

治理前河道宽度在12.0-74.0m之间,河道纵坡降在0.65‰-0.67‰之间。河道桩号CTH17+415-CTH19+715之间有黄沙电站。河道上游位于山区,河道主要呈“U”字型,每年雨季,山洪暴发将携带大量的泥沙淤积至河道,同时岸坡在冲刷的作用下泥沙也将淤积在河床,多重影响因素的综合作用下,河道淤积、岸坡损坏严重,急需整治。船塘河干流河道蜿蜒曲折,水深、冲刷程度也不尽相同,河道治理需要结合河道的不同特征,采用不同的护岸措施。治理前河道如图1所示。

2生态护坡方案设计

1)护岸型式一:抛石基床+格宾石笼护脚、植草砖及草皮护坡。护岸型式一适用于上游水位较深的河道。先抛石至121.0m高程,然后以格宾石笼护脚,格宾石笼高度为0.5m,顶宽为1.0m,顶部设置10cm厚的C20混凝土。格宾石笼以上边坡采用10cm厚植草砖护坡,植草砖上覆耕植土0.1m厚,中间撒草籽,护坡顶高程取常水位以上0.3m,若现状岸坡顶高程低于常水位加0.3m,则植草砖护坡护至现状岸顶即可,植草砖以上至岸顶采用草皮护坡。护岸坡度控制在1∶2左右,局部根据现状地形适当调整,但不陡于1∶1.5。详见图2。2)护岸型式二:格宾石笼护脚、植草砖及草皮护坡。护岸型式二适用于岸坡较缓、水深较小、河道附近有村庄的河岸。采用格宾石笼护脚,高为1.5m,顶宽1.0m,格宾石笼顶部设置10cm厚的C20混凝土,设计埋深0.8m。格宾石笼以上边坡采用10cm厚植草砖护坡,植草砖上覆耕植土0.1m厚,中间撒草籽,护坡顶高程取常水位以上0.3m,若现状岸坡顶高程低于常水位+0.3m,则植草砖护坡护至现状岸顶即可。植草砖以上至岸顶采用草皮护坡。护岸坡度控制在1∶2左右,局部根据现状地形适当调整,但不陡于1∶1.5。详见图3。3)护岸型式三:C20混凝土挡墙护坡、草皮护坡。护岸型式三适用于崩岸、塌岸、淘刷严重且岸坡较高较陡的迎流顶冲河岸。采用C20混凝土挡墙护岸,墙高2.5m,顶宽0.8m,设计埋深0.8m。迎水面边坡1:0.5,背水面边坡1:0.4,基底面倾斜,坡度为1:5,墙趾处抛石护脚,以防止水流冲刷导致挡墙失稳。护岸以上岸坡采用草皮护坡。详见图4。4)护岸型式四:生态格网网袋护脚。护岸型式四适用于局部河岸受地形限制、迎流顶冲的岸坡较高的凹岸河道,不方便施工的河道较高边坡河岸,也可采用生态格网网袋护脚加固处理。网袋高2m,边坡1∶2。网袋石料尺寸宜为80-250mm,其中60%的石料尺寸宜为100-200mm。详见图5。5)护岸型式五:C20混凝土齿墙护脚+草皮护坡。护岸型式五适用于河道较顺直、河槽较浅、冲刷较小的上游河段(CTH35+500-CTH38+500之间的部分河道)。C20混凝土齿墙高1m,顶宽0.5m,设计埋深0.5m,墙顶之上采用草皮护坡,坡度缓于1∶2。详见图6。

3不同方式河流冲刷深度计算及基础埋深确定

冲刷深度计算方法如下:式中:hs为冲刷深度;H0为水深;Ucp为垂线平均流速;Uc为泥沙起动流速;n为系数,取n=1/4-1/6;U为行近流速;η为流速不均匀系数,η=1.0;d50为砂的中值粒径;γs、γ为泥沙、水容重。根据表1及表2中计算结果,船塘河平行河道冲刷深度为0.32m-0.78m,该段河岸护脚埋深取0.8m;水流斜冲冲刷深度为0.17-0.65m,结合现场河岸的冲刷情况,确定埋置深度取0.8m,在局部弯道,视弯道情况及水流条件,结合现场地形及冲刷情况,采用抛石(粒径d≥200mm)护脚。37+100、37+900所在河段新建堤防,此段河道流速较小,冲刷深度相应较小,故堤防段护脚埋深取0.5m。

4河道清淤及治理效果

在河道水电站上游约700m处之间,有支流汇入,现状河道两岸均为山体。河道现状纵坡为0.65‰,河底宽度约24.0-74.0m。河道两岸山体裸露,山体流失的水土汇入主河道,形成淤积,同时由于附近支流的汇入,也会夹带泥沙。此段河道中间,电站于蓄水发电。由于滞蓄作用,泥沙等淤积在河道,抬高了河床;另此段河道成“U”字形,“U”字中间为裸露山体,山体流失的水土汇入主河道,使得电站上下游均有较严重的淤积。多重作用下,导致此段河道淤积严重,故对此段河道进行清淤疏浚。清淤疏浚时仅清除河底淤积物。局部岸坡按照1∶2进行修缮,各断面清淤深度约为0.4-2.0m,平均清淤深度1.2m,按照河道现状纵坡0.65‰进行清淤,清淤之后河底宽24.0-74.0m,基本维持现状河宽。治理效果见图7。

5结论

河道岸坡治理段全长29.07km,河道蜿蜒曲折,岸坡类型复杂多样,根据岸坡特征可划分为5个区段。其中水位较深段采用抛石基床+格宾石笼护脚+植草砖+草皮护坡;岸坡较缓、水深较小段采用格宾石笼护脚+植草砖+草皮护坡;岸坡现状较差段采用C20混凝土挡墙护坡+草皮护坡;河道地形限制段采用生态格网网袋护脚;河道顺直、河槽较浅、冲刷较小段采用C20混凝土齿墙护脚+草皮护坡,并验算不同冲刷方式下,基础买只深度,保证护坡的稳定性,同时清除河道淤泥,保证河道通畅性。

参考文献:

[1]胡玲.西干渠江陵段综合治理工程中的河道园林景观设计[J].安徽农学通报,2019,25(13):93-95,139.

[2]王海霞.中小河道治理中清淤及淤泥处理技术初探[J].农业科技与信息,2019(11):41-42.

[3]石仁德,魏巍,房贤文.河道治理与环境保护的协调统一性探讨———以青岛市白沙河河道治理工程为例[J].科技风,2019(19):110.

[4]言雷.城市中小河流生态治理探索———以武汉市黄陂河道治理工程为例[J].工程与建设,2019,33(03):321-322.

[5]李锦鹏.生态护坡技术在河道整治中的应用[J].黑龙江水利科技,2019,47(05):150-151,203.

[6]姚军.乡镇水利工程中的河道生态护坡施工技术[J].农村实用技术,2018(12):65.

[7]张桂荣,张家胜,王远明,等.河流冲刷作用下石笼网生态护坡技术研究[J].水利水运工程学报,2018(06):112-119.

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