鐘小年

(東莞市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 東莞 330200)

0 引 言

近幾年來，人們對(duì)水環(huán)境的要求不斷提高，加強(qiáng)各地區(qū)的河道綜合整治工作勢(shì)在必行。新時(shí)期，河道綜合治理工程方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該從周圍環(huán)境、運(yùn)行安全以及運(yùn)行生態(tài)等方面入手，提出切實(shí)可行的整治方案，從根本上改善水環(huán)境質(zhì)量。不僅如此，在確定方案中，還需進(jìn)一步分析，最終達(dá)到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方面的可行性。

1 研究對(duì)象

1.1 工程概況

河道治理的核心是水環(huán)境改善，而從系統(tǒng)角度上出發(fā)，制定執(zhí)行綜合性整治方案，才能夠真正實(shí)現(xiàn)河道和城市的和諧共處。安遠(yuǎn)縣濂江河全長(zhǎng)89km，流域面積1649km2，支流眾多，支撐了當(dāng)?shù)?.2萬人的日常生活用水，覆蓋了2.4萬畝耕地。本次綜合整治工作的預(yù)期整治總長(zhǎng)139.84km，清淤總長(zhǎng)7.252km，同時(shí)增設(shè)127座涵管以及174座下河埠頭，重建瓦園塅水陂和機(jī)耕橋。

1.2 治理思路

在全面落實(shí)安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)綜合整治方案的過程中，從安全性、水資源工程、生態(tài)優(yōu)化、空間景觀等設(shè)計(jì)理念出發(fā)，全面利用周圍自然條件、人文資源，讓河道恢復(fù)自然機(jī)理，打造出健康安全的水生態(tài)環(huán)境格局。在治理過程中需要根據(jù)不同河段的實(shí)際需求，有針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保工程措施和當(dāng)?shù)匦枨笙噙m應(yīng)。比如，可以按照河道通航情況劃分為通航河段和非通航河段，或者按照周邊交通情況分為鎮(zhèn)區(qū)段和郊野段。而安遠(yuǎn)縣濂江河在實(shí)際治理過程中，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行劃分，以進(jìn)一步提高工程措施的針對(duì)性，充分發(fā)揮出不同河段的功能作用。河段具體劃分為四個(gè)區(qū)段，分別為農(nóng)田段、生態(tài)基地及種植園段、旅游景區(qū)段、村莊段及鄉(xiāng)鎮(zhèn)段，農(nóng)田段以岸坡加固的治理措施為主，生態(tài)基地及種植園段的工作任務(wù)是圍繞水景主體建設(shè)，打造觀光帶，而旅游景區(qū)段的治理重點(diǎn)在清淤凈化、美化岸坡等方面，村莊段及鄉(xiāng)鎮(zhèn)段則以清除河道淤積物，改善河道內(nèi)植被結(jié)構(gòu)為主要治理內(nèi)容。

2 整治方法

2.1 河道治理

此次項(xiàng)目施工建設(shè)中，共計(jì)劃投入資金9700萬元，并將周圍地區(qū)包括興隆鄉(xiāng)鎮(zhèn)、高云山鄉(xiāng)、車頭鎮(zhèn)和蔡坊鄉(xiāng)在內(nèi)區(qū)域作為第一標(biāo)段；重石鄉(xiāng)作為第二標(biāo)段；塘村鄉(xiāng)和欣山鎮(zhèn)作為第三標(biāo)段，計(jì)劃沿河新建埠頭和涵管，在原地址上拆除并重新構(gòu)建機(jī)耕橋。

河道治理是江河系統(tǒng)綜合整治工作中的核心關(guān)鍵，主要涉及斷面、護(hù)坡、提防、水閘等內(nèi)容，由上可知，安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)的河道治理任務(wù)核心為岸坡加固，在明確護(hù)岸形式的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性的落實(shí)護(hù)坡護(hù)岸和整坡措施。需要注意的是，在河道治理的過程中，應(yīng)盡可能的利用原有材料，在保證結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)化建設(shè)，以此強(qiáng)化水體自凈能力。以該綜合治理工程為例，在對(duì)其中一個(gè)分支富田尾水河道進(jìn)行綜合整治時(shí)，經(jīng)過多個(gè)方案的對(duì)比分析后，選擇了C20混凝土趾墻結(jié)合草皮護(hù)岸的加固方式，其中背坡采用人工修坡的方式，在趾墻頂部以上采用草皮護(hù)坡，坡比為1∶1.5，見圖1。

圖1 混凝土趾墻結(jié)合草皮護(hù)岸的加固示意圖

表1為混凝土趾墻結(jié)合草皮護(hù)岸的加固的具體參數(shù)數(shù)據(jù)。

表1 方案具體參數(shù)數(shù)據(jù)

如表2所示，在方案比較時(shí)，同時(shí)提出了四個(gè)方案措施，除了C20混凝土趾墻+草皮護(hù)岸之外，還包括C20混凝土齒槽+預(yù)制塊護(hù)坡、格賓石籠固腳+綠濱墊護(hù)坡、格賓石籠趾墻+生態(tài)磚護(hù)坡。對(duì)比分析施工所需材料以及施工成本，綜合考慮穩(wěn)定性、生態(tài)效果、造價(jià)、占地、施工等方面，最終選擇了抗沖性、耐久性較優(yōu)、占地面積較少、造價(jià)相對(duì)較低的C20混凝土趾墻+草皮護(hù)岸施工方式。需要注意的是，安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)的河道治理任務(wù)中涉及的河段較多，因此，需要根據(jù)不同河段的實(shí)際情況，進(jìn)行科學(xué)的選擇。

表2 方案比較

除了護(hù)岸加固工程之外，在安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)內(nèi)還存在部分河道需要進(jìn)行清淤疏浚設(shè)計(jì)。新龍鄉(xiāng)段作為據(jù)濂江河系統(tǒng)整治工程中的一部分，受到風(fēng)化和水流等方面的作用，河道行洪安全性較低，需要進(jìn)行清淤疏浚，以促使河道上下游更加順暢。通過實(shí)際調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，該河段中的淤積物大部分為沙壤土，砂石，因此在施工過程中，采用降低河床高程、增加行洪斷面的方式，達(dá)到防洪減災(zāi)，提高行洪安全性的問題。在設(shè)計(jì)清淤疏浚方案時(shí)，還需考慮到河道周邊建筑物情況，和相關(guān)建設(shè)單位進(jìn)行溝通。如果河道周邊建筑物較多，可以采用水沖法適當(dāng)降低工程對(duì)周圍建筑和居民的影響[1]。

2.2 生態(tài)修復(fù)

根據(jù)有關(guān)人員的統(tǒng)計(jì)，安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)在綜合整治工程中，一共種植水生植物2.52萬m2，喬木和灌木2.09萬m2。

1)陸生生態(tài)修復(fù)

在河道系統(tǒng)綜合整治工程中，水生態(tài)修復(fù)工程是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，承擔(dān)著美化環(huán)境、拓展水體觀光空間的重要作用，能夠從側(cè)面推動(dòng)城市生態(tài)環(huán)境改善。在水生態(tài)修復(fù)過程中主要涉及岸線靚化、水質(zhì)改良兩方面。安遠(yuǎn)縣濂江河下游承擔(dān)了生活生產(chǎn)用水供給任務(wù)，部分河段經(jīng)過村莊，受到人為因素影響，污水直接入河。水體自凈能力無法完全有效的處理污水，導(dǎo)致整體水環(huán)境變差。這就需要在水生態(tài)修復(fù)的過程中，適當(dāng)引入水生植物，借此提高水體的自凈能力。在修復(fù)水生態(tài)環(huán)境的過程中，也要遵循因地制宜的原則，選擇適合當(dāng)?shù)靥鞖夂退鷳B(tài)環(huán)境的植物，盡可能的延長(zhǎng)植物的壽命。在安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)的水生態(tài)秀修復(fù)環(huán)節(jié)，以本地特色樹種為主，采用自然種植的手法，確保植物可以得到大幅度增長(zhǎng)，充分發(fā)出樹木的生態(tài)作用。綜合調(diào)查后，最終確定了包括香樟、合歡、四季桂在內(nèi)的常綠喬木、以及小葉梔子、夏鵑等類型的灌木，打造出整體的綠色景觀風(fēng)格和生態(tài)自然氣息，見圖2。

圖2 水生態(tài)植被系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)水生態(tài)修復(fù)方案的過程中，除了要考慮到植物本身的生態(tài)修復(fù)作用，還要考慮到顏色搭配問題，以此突出植物在造景上的特色，為不同的河段打造出不同的氛圍環(huán)境。喬木和灌木、常綠和闊葉樹之間的組合方式，已經(jīng)具有充足的層次性和變化特點(diǎn)，配合水生植物和花壇，能夠進(jìn)一步豐富景觀效果。

2)水生態(tài)修復(fù)

在水中加入水蛭，也能提高凈化功能，配合岸上植物，建立形成一個(gè)循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，切實(shí)提高水資源的自凈能力。以安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)中的黃屋河河道為例，為了打造緩坡景觀，綜合考慮周邊地形后，設(shè)計(jì)形成生態(tài)堤岸，將碎石、植物組合在一起，借助常綠和闊葉樹形態(tài)上的特色，構(gòu)建出多個(gè)主景，形成疏密有致的水景空間。不僅對(duì)河岸的生態(tài)景觀進(jìn)行改造，還選擇了菖蒲、睡蓮等水生植物，全面優(yōu)化黃屋河河道的自然景觀[2]。從生物性能上來看，上述植被具有良好的凈化環(huán)境的效果，以菖蒲為例，菖蒲對(duì)TN的的去除了達(dá)到了(27.49±3.187)%、對(duì)COD的去除率達(dá)到了(34.44±3.040)%，對(duì)NH4+的去除率達(dá)到了(98.75±1.112)%等，對(duì)水質(zhì)的凈化效果顯著。

3)凈化設(shè)施

在整治過程中，根據(jù)沿線各地的實(shí)際情況，分析造成河道污染的主要原因，有針對(duì)性的建設(shè)相應(yīng)凈化設(shè)施。比如，民房較多的地區(qū)，配建化糞池，利用化糞池對(duì)生活污水進(jìn)行處理，降低對(duì)河道的污染。除此之外，在村鎮(zhèn)地區(qū)，對(duì)畜牧業(yè)、種植業(yè)用水情況進(jìn)行統(tǒng)一管理額規(guī)劃，確保生產(chǎn)污水排入附近的污水管網(wǎng)。比如，黃屋河河道針對(duì)附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的生活情況，根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活排水規(guī)劃，并結(jié)合地形、地勢(shì)，統(tǒng)計(jì)當(dāng)?shù)嘏潘疁锨ㄔO(shè)數(shù)量，沿河岸額外增設(shè)排水涵管，實(shí)現(xiàn)全方位的水凈化處理。

2.3 周圍景觀建設(shè)

周圍景觀環(huán)境的設(shè)計(jì)是河道綜合整治過程中必不可少的一點(diǎn)，水環(huán)境本身就具有一定的景觀作用，不僅可以點(diǎn)綴城市，也在一定程度上展現(xiàn)出一個(gè)城市的文明程度。在不同的河段河道上，選擇的方式也要存在一定的區(qū)別，在貼合地區(qū)文化的同時(shí)，還要滿足當(dāng)?shù)厝藗兊木裥枨蟆Ｒ园策h(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)在綜合整治工程為例，在不同濂江河河段，采用的景觀建設(shè)各不相同，主要包括生態(tài)磚護(hù)岸、干砌堆石護(hù)岸兩種。需要注意的是，在建設(shè)周圍景觀的過程中，很多細(xì)節(jié)內(nèi)容都要提高重視，包括石料的選擇、擺放的位置等內(nèi)容，如果使用的是一些額特殊材質(zhì)的磚塊，還需要對(duì)其中的內(nèi)容進(jìn)行綜合性分析。一般情況下，不能選擇圓形或易發(fā)生滾動(dòng)形狀的石塊，確保形狀穩(wěn)定性，還要具備的較高的抗水性、抗凍性和耐水性。

2.4 其他內(nèi)容設(shè)計(jì)

除了上述幾個(gè)方面之外，在不同的河道系統(tǒng)綜合整治工程中，需要進(jìn)行一些較為特殊的修復(fù)任務(wù)。比如，護(hù)岸工程設(shè)計(jì)、攔水陂壩設(shè)計(jì)等內(nèi)容，通過詳細(xì)的計(jì)算得到具體的結(jié)果參數(shù)，進(jìn)一步提高整治效果。以安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)護(hù)岸工程設(shè)計(jì)為例，需要計(jì)算沖刷深度、護(hù)坡、護(hù)腳、趾墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等內(nèi)容。根據(jù)國(guó)家的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，可以按照下列公式，完成沖刷深度測(cè)算。主要利用hs=H0[(Ucp/Uc)n-1]和Ucp=2Uη/(1+η)，前者為局部沖刷深度計(jì)算公式，后者為近岸垂線平均流速計(jì)算公式，H0表示沖刷處水深，n為常數(shù)固定值，具體取值和防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，本次計(jì)算取n=1/4，U、Uc、η分別代表行近流速、泥沙起動(dòng)流速以及水流流速不均勻系數(shù)，參數(shù)的確定要根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告以及有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行確定。根據(jù)各河段護(hù)坡、護(hù)腳計(jì)算結(jié)果，就可以推斷得出具體的沖刷深度，并且進(jìn)一步確定護(hù)坡厚度等參數(shù)[3]。

表3 各河段護(hù)坡、護(hù)腳計(jì)算表

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出該河段的流速較大，沖刷深度0.41-0.77m左右。通過對(duì)工程實(shí)際情況的分析，最終確定了基礎(chǔ)埋深深度，為1.0m。

此外，運(yùn)用信息技術(shù)，對(duì)當(dāng)?shù)囟嗵幙赡艹霈F(xiàn)危險(xiǎn)點(diǎn)的項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)，并繪制了河水系統(tǒng)綜合圖，強(qiáng)化水域變化監(jiān)測(cè)。運(yùn)用遙感跟蹤技術(shù)，每日進(jìn)行衛(wèi)星影響監(jiān)測(cè)和解釋，編制河段遙感監(jiān)測(cè)。使用無人機(jī)遙感技術(shù)與監(jiān)測(cè)小組，跟蹤監(jiān)測(cè)大流量經(jīng)過下游河段時(shí)的河勢(shì)，并將信息在第一時(shí)間傳輸會(huì)控制中心，為強(qiáng)化管理提供支持。

3 結(jié)果分析

從2019年10月正式啟動(dòng)安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)整治項(xiàng)目之后，當(dāng)?shù)厮h(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)劃已經(jīng)取得初步成果，對(duì)沿岸生態(tài)環(huán)境實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性修復(fù)。項(xiàng)目工期約4年，在今后的整治管理工作中，將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)淤泥清除、護(hù)岸加固等建設(shè)，結(jié)合成像規(guī)劃與沿岸實(shí)際情況，融入水景觀元素，提高建設(shè)品味，提升居民生活質(zhì)量。

4 總 結(jié)

綜上所述，通過對(duì)安遠(yuǎn)縣濂江河系統(tǒng)綜合整治方案分析來看，在對(duì)河道水環(huán)境進(jìn)行綜合整治的過程中，必須要從總體角度進(jìn)行考慮，實(shí)現(xiàn)專業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，減少重復(fù)性工作，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)加強(qiáng)后期管理工作，打造出可持續(xù)發(fā)展的、宜居性較強(qiáng)的城市空間。