張丹丹

(遼寧省錦州市義縣水利事務服務中心，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注，以可持續(xù)發(fā)展為理論的水生態(tài)文明建設持續(xù)推進，并成為建設美麗中國的資源環(huán)境基礎和生態(tài)文明建設的水利載體，對此許多地區(qū)現(xiàn)已完成專項規(guī)劃的編制。為積極響應國家號召水利行業(yè)率先探索了水生態(tài)文明建設，充分考慮人與自然的協(xié)調(diào)關系，以“和諧、自然、生態(tài)、安全”的治理目標推進水生態(tài)文明建設。本研究以義縣大凌河綜合治理工程為例，從水生態(tài)文明建設的視角總結分析了常用的生態(tài)護岸技術，并深入探究了格賓石籠護岸的布置形式、技術參數(shù)、施工要求等，以實踐工程驗證其科學適用性。

1 水生態(tài)文明建設

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條件，對生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮著關鍵性控制作用。水生態(tài)主要是指與水循環(huán)密切相關(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)。結合現(xiàn)有文獻資料，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、管理、制度、文化、理念以及利用等建設內(nèi)容，從而實現(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)文明簡要概括為“文明化”、“文明態(tài)”六個字，其中文明化指開發(fā)、利用管理、保護水資源過程中，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)。

對于水生態(tài)文明建設工作水利部連續(xù)發(fā)布了相關的意見和通知，大凌河成為建設水生態(tài)文明的試點流域。2018年，河長制的全面推行，為“水情、景美、岸綠、河暢”治理目標的實現(xiàn)奠定了基礎，這也是建設水生態(tài)文明的真實體現(xiàn)。依據(jù)水利部和省水利廳要求，結合區(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造人水和諧相處的水域空間、打造自然生態(tài)河流、維護河流生態(tài)系統(tǒng)平衡，并強調(diào)“按照水生態(tài)文明以及人水自然和諧的要求，切實改善水生態(tài)環(huán)境，確保水清、岸綠、河暢目標的實現(xiàn)”，以此為基準批復建設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，將受人類活動破壞與干擾的河岸修復成適宜生物生存，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)護岸替代傳統(tǒng)硬質(zhì)護岸的研究應用日趨廣泛，在提供一定的景觀欣賞價值的同時又能為動植物的生存繁衍營造良好的空間，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)文明建設的理念。將格賓石籠擋墻護岸技術應用于義縣大凌河綜合治理工程，有利于促進周邊環(huán)境與河流系統(tǒng)的信息交流，并為水生動植物生長創(chuàng)設適宜的空間，對于形成水生態(tài)景觀和增加物種多樣性發(fā)揮著積極作用。

2 河道護岸技術

2.1 常用的河道護岸技術

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)護岸的應用較為廣泛。生態(tài)護岸技術能夠為水生動植物提供適宜的棲息環(huán)境，在確保行洪安全的基礎上，強調(diào)河岸與水流之間的能量、物質(zhì)交換。通過試驗研究和工程實踐，相關學者提出了適用于不同河流的護岸技術及其材料類型。根據(jù)大凌河流域?qū)嶋H情況，文章詳細說明了常見的護岸技術，如表1。

表1 常用護岸技術及其優(yōu)缺點

2.2 生態(tài)護岸材料和形式

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

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

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

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

設計流速。針對水流速度較高、河道坡降較大的河流，應優(yōu)先考慮抗沖刷能力較強的格賓石籠和漿砌石護岸技術，結合實際情況合理選擇放坡或擋墻護岸結構。

2.3 格賓石籠生態(tài)護岸技術

在古代筑龍結構的基礎上發(fā)展形成的格賓石籠護岸，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、環(huán)境效應及傳統(tǒng)護坡耐久性、安全性的柔性結構，以達到適合生物生長、生物與土體相互涵養(yǎng)的仿自然狀態(tài)。實際工程中，格賓石籠生態(tài)護岸存在造價低、施工方便、生態(tài)環(huán)保性和安全性好等優(yōu)點。

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

施工便捷。結合現(xiàn)場施工情況，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、操作簡單且無需專門養(yǎng)護。

生態(tài)環(huán)保性。高透水性和高孔隙率為格賓石籠結構的典型特征，生物、水流與土壤之間可以相互涵養(yǎng)，并且對原生物棲息環(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土體的干擾。

安全性。格賓石籠結構不僅存在較好的基礎變形適應性、柔韌性，而且可以形成有效固坡、護坡的整體透水結構，在一定程度上抵抗沖刷和風浪沖擊。

3 工程應用

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

3.1 工程概況

大凌河在義縣頭道河鄉(xiāng)九關臺門入境，左岸流經(jīng)頭臺鄉(xiāng)、城關鄉(xiāng)、九道嶺鎮(zhèn)，大榆樹堡鎮(zhèn)、張家堡鄉(xiāng)5個鄉(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。

大凌河主流擺動不定，對兩岸灘地植被的沖刷，造成生態(tài)環(huán)境破壞。因此，采取相應工程措施控制河勢，加大河道行洪斷面，平順河勢，確保水文斷面所監(jiān)測和收集水文數(shù)據(jù)及成果準確性、合理性；同時，防護兩岸耕地、林地、植被灘地岸坎，保護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)打造堅實的基礎十分必要。此外，破臺子大橋至萬佛堂河河口右岸河段應結合大凌河國家級濕地公園的統(tǒng)一規(guī)劃，先要滿足河道的行洪安全要求，通過相應措施，改善河道生態(tài)環(huán)境、恢復河灘濕地系統(tǒng)，形成生態(tài)景觀、水系連通為一體的國家級生態(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重要的生態(tài)景觀河段。

通過綜合治理，使破臺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)劃建設項目與岸線規(guī)劃利用功能區(qū)劃相協(xié)調(diào)，結合河道的岸線資源條件，采取防洪防護工程建設，打造凌河精品工程，保障河道行洪安全、河勢穩(wěn)定，保護生態(tài)環(huán)境、恢復改善生態(tài)體系。將格賓石籠擋墻護岸應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)結強、施工簡單、壩成型快等優(yōu)點。

3.2 工程形式布置

3.3 技術參數(shù)設計

(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%且保證結構安全和整體穩(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)基礎埋置深度。以沖刷深度以下0.5～1.0 m作為基礎底板埋置深度，結合義縣大凌河流速1.0 m/s和河道水利坡降較小的實際，經(jīng)計算確定埋深不低于1.0 m。

(4)基礎承載力。地形適應能力強為格賓石籠的典型優(yōu)勢，能夠有效防止不均勻沉降可能導致的坍塌、拉裂等問題。通過工程計算，確定4.5 m、4.0 m、3.5 m擋墻結構的地基承載力，其最大值為90 kPa。

3.4 施工要求

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

(2)預留沉降縫。無經(jīng)驗情況下，技術規(guī)范要求以墻身高度的3%～5%作為沉降量取值。通過監(jiān)測擋墻沉降發(fā)現(xiàn)，綜合治理工程的局部沉降量達到30 cm，這主要與未預留沉降量就開挖基礎有關。因此，為保證護岸結構安全穩(wěn)定要至少預留30 cm的沉降量。

(3)降排水問題。通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雖然關閉了治理河段上、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標的問題，在基礎開挖施工時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計要求、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 結語

將格賓石籠護岸應用于義縣大凌河綜合治理工程，能夠為沿河居民和周邊農(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，在滿足設計洪水標準不越堤和遇常水位基礎防沖要求的情況下，為水生動植物生長營造了良好的生存、繁衍空間，其優(yōu)點有造價低、施工簡便、環(huán)保、生態(tài)、安全等，在河道生態(tài)治理和水生態(tài)文明建設中具有廣泛的應用前景。