肖天禮

（江西省贛州市贛縣區(qū)水利局,江西 贛州 341100）

贛縣城區(qū)飲用水水源地供水能力能滿足工業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)居民生活用水的要求，但日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和極端氣候頻繁發(fā)生的威脅增加了城市供水的脆弱性，城市單一的水源供給形式使城市供水安全性和保證率降低，遇到突發(fā)事故，城市居民生活和生產(chǎn)用水可能中斷。為完善水源地的保護(hù)工程，兼顧生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水要求，新建項(xiàng)目護(hù)岸長(zhǎng)1.064km，本項(xiàng)目通過(guò)采取隔離防護(hù)、生態(tài)護(hù)岸、在線監(jiān)控等多項(xiàng)措施，加強(qiáng)水源地涵養(yǎng)功能及抗風(fēng)險(xiǎn)能力，提升生態(tài)環(huán)境、水利、水務(wù)等部門的應(yīng)急處置能力。防止污染物對(duì)飲用水源造成威脅，從而使飲用水源地得到保護(hù)。既能保障贛縣城區(qū)居民飲水安全，又能實(shí)現(xiàn)環(huán)境改善。因此，本項(xiàng)目的建設(shè)十分必要。

1 工程區(qū)存在的主要問(wèn)題

經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，贛縣城區(qū)飲用水水源地距離公路較近，贛州繞城高速橋從一級(jí)保護(hù)區(qū)上方穿插而過(guò)。目前已經(jīng)實(shí)施隔離防護(hù)網(wǎng)、界碑、界標(biāo)、交通警示牌等隔離防護(hù)工程以及對(duì)一級(jí)保護(hù)區(qū)安裝了在線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但是還存在水源地的保護(hù)設(shè)施不到位與管理能力薄弱問(wèn)題。

1.1 缺乏生態(tài)防護(hù)

由于流域水利資源開發(fā)過(guò)度，導(dǎo)致諸多生態(tài)問(wèn)題。一方面，流域生態(tài)整體性遭到干擾和切割，河流生境和水文遭到改變，水生生物多樣性受到影響，另一方面，可能存在由于攔河壩蓄水過(guò)深，導(dǎo)致局部濱水緩沖帶退化，面積減少，水土流失嚴(yán)重，緩沖帶攔截能力與凈化污染物入河能力逐步喪失的情況。因此需加強(qiáng)生態(tài)護(hù)岸建設(shè)，使河濱緩沖帶的濕地功能的恢復(fù)，提高區(qū)域水質(zhì)保持能力，降低生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步退化的風(fēng)險(xiǎn)[1]。

1.2 隔離防護(hù)網(wǎng)老舊損壞

水源地周邊人類活動(dòng)較為頻繁（存在垂釣現(xiàn)象），甚至有人為了下河對(duì)隔離防護(hù)網(wǎng)造成破壞。且由于隔離網(wǎng)年久失修以及隔離范圍不足，已經(jīng)難以起到區(qū)域隔離的作用。因此需增設(shè)（修繕）隔離防護(hù)網(wǎng)防止人為及動(dòng)物進(jìn)入水源地活動(dòng)。

1.3 標(biāo)識(shí)牌損壞嚴(yán)重

目前，界標(biāo)、交通警示牌、宣傳牌等損壞嚴(yán)重，已經(jīng)難以起到提示、警示、宣傳等作用。

1.4 存在監(jiān)控盲區(qū)

目前，在線監(jiān)控系統(tǒng)主要針對(duì)一級(jí)保護(hù)區(qū)進(jìn)行監(jiān)控，高速橋及二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍還屬于監(jiān)控盲區(qū)，不能起到監(jiān)控作用，難以掌握高速橋及二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)情況。

1.5 岸坡穩(wěn)定問(wèn)題

工程區(qū)岸坡主要由第四系全新統(tǒng)沖積層組成，土質(zhì)為粉質(zhì)壤土、砂壤土、中粗砂以及圓礫層。土層結(jié)構(gòu)較松散～稍密狀，或呈可塑狀。岸坡土層抗沖刷能力較差～差，當(dāng)粗粒土（砂壤土、中粗砂層）頂面高程接近或者高于外河水位時(shí)，粗粒土層處于最大流速帶附近，極易被沖刷，易導(dǎo)致坡腳臨空失穩(wěn)崩塌，汛期來(lái)臨時(shí)影響更大，沖刷更嚴(yán)重。迎流頂沖河段受到河水沖刷侵蝕作用更強(qiáng)烈，崩岸的可能性更大，建議對(duì)不穩(wěn)定岸坡采取防護(hù)措施。

2 防護(hù)措施

2.1 護(hù)岸范圍和型式

2.1.1 護(hù)固岸范圍

護(hù)固岸設(shè)計(jì)按照不影響上、下游、左右岸地區(qū)和有利于行洪原則，結(jié)合類似工程護(hù)岸處理經(jīng)驗(yàn)，主要采取平順護(hù)岸（坡式護(hù)岸）形式進(jìn)行處理，以穩(wěn)定岸坡[3]。平順護(hù)固岸采用護(hù)岸+固腳型式。

本次護(hù)固岸設(shè)計(jì)范圍主要根據(jù)可研階段設(shè)計(jì)范圍及本階段我司實(shí)測(cè)河岸地形圖等進(jìn)行選擇，布置具體護(hù)岸范圍為：貢江右岸K0+000.000～K1+238.28段，護(hù)岸總長(zhǎng)1.064km。

2.1.2 護(hù)岸型式

護(hù)岸型式選擇，工程新建護(hù)岸根據(jù)治理河段現(xiàn)狀情況及各段河岸所處地形地質(zhì)，按照不影響上、下游、左右岸地區(qū)和有利于行洪原則，結(jié)合類似工程護(hù)岸處理經(jīng)驗(yàn)，采取平順護(hù)岸形式進(jìn)行處理以穩(wěn)定岸坡。針對(duì)不同護(hù)岸型式的比較：

1）方案一：格賓石籠護(hù)岸。

由格賓網(wǎng)構(gòu)成的薄箱體內(nèi)裝塊石組成（見(jiàn)圖1），常用于岸坡防護(hù)和河床護(hù)底等防沖刷工程，集柔韌性、透水性、環(huán)境親和性、耐久性、施工便捷性、經(jīng)濟(jì)性、抗沖性等諸多優(yōu)點(diǎn)于一身，厚度為0.23m 的格賓護(hù)墊可承受4.5m/s 的臨界水流流速，承受的極限流速可達(dá)6.1m/s，廣泛應(yīng)用于城市河道整治工程中。

圖1 格賓石籠護(hù)岸

2）方案二：干砌石護(hù)岸。

干砌石護(hù)坡的消浪作用好，可用于抵御一般較大風(fēng)浪的3 級(jí)以上或岸高超過(guò)6m 的堤防，也可用于暴雨強(qiáng)度大岸段的背水坡護(hù)坡。干砌石護(hù)岸的優(yōu)點(diǎn)在于施工簡(jiǎn)單、塊石適應(yīng)性強(qiáng)，水流及河床的后期變形自我調(diào)整能力強(qiáng)，易于加固，一次性投資較少，護(hù)岸效果較好[4]。干砌石護(hù)坡有利于植被的生長(zhǎng)及河道魚類的棲息，見(jiàn)圖2。

圖2 干砌石固腳+干砌石護(hù)岸

3）方案三：C20混凝土矮擋墻。

混凝土矮擋墻應(yīng)用廣泛，材料強(qiáng)度高，抗沖刷能力強(qiáng)，但景觀效果差，可通過(guò)用砂漿在墻頂砌筑塊石及在墻角種植挺水植物來(lái)增加景觀效果。施工需在圍堰保護(hù)下施工，見(jiàn)圖3。

圖3 C20混凝土矮擋墻結(jié)合雷諾護(hù)墊護(hù)岸

4）方案四：自嵌式植生擋土墻護(hù)岸。

自嵌式植生擋土墻護(hù)坡抗沖能力強(qiáng)，施工簡(jiǎn)易，河道水面以上不見(jiàn)擋墻，其獨(dú)特的內(nèi)控造型為水生植物提供了良好的生長(zhǎng)空間，提高綠化率和植被覆蓋率，同時(shí)墻面和墻角同時(shí)排水，水壓力減少，輕體的整體穩(wěn)定性得到了保證，借助于拉筋與填土間的摩擦力來(lái)提高填土的抗剪強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，見(jiàn)圖4。

圖4 自嵌式擋土墻護(hù)岸

2.2 工程護(hù)岸形式的選擇

工程岸坡主要為粉質(zhì)壤土層、圓礫層、卵石層，岸坡受水流沖刷作用明顯，局部出現(xiàn)塌岸，部分河段形成陡岸，河道抗沖問(wèn)題較突出。護(hù)岸型式在上述選擇原則的前提下，主要從抗沖刷以及生態(tài)建設(shè)等角度考慮，為節(jié)省工程投資，采用造價(jià)較低，護(hù)岸效果較好的干砌石進(jìn)行護(hù)岸[5]。

2.3 護(hù)岸計(jì)算

護(hù)岸工程沖刷深度計(jì)算和護(hù)坡護(hù)腳計(jì)算，按照規(guī)范《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算。

2.3.1 護(hù)岸工程沖刷深度計(jì)算

護(hù)岸工程沖刷深度計(jì)算按平順護(hù)岸沖刷深度公式計(jì)算：

式中：hS為局部沖刷深度（m）；H0為沖刷處的水深（m）；Ucp為近岸垂直平均平均流速（m/s）；U為行進(jìn)流速（m/s）；n為與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)；η為水流流速不均勻系數(shù)；Uc為泥沙起動(dòng)行進(jìn)流速（m/s）；d50為床沙的中值粒徑（m）；γs、γ為泥沙與水的容重(kN /m3)。

本工程在水流流向與岸坡交角30°、45°和60°時(shí)的水流沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生的沖刷深度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 水流斜沖沖刷深度計(jì)算值

本工程水流斜沖岸坡交角＜45°，水流斜沖沖刷深度＜1.5m。

2.3.2 護(hù)坡護(hù)腳計(jì)算

1）護(hù)坡厚度計(jì)算：

式中：t為斜坡干砌塊石護(hù)坡厚度，m；K1為系數(shù)，按一般干砌石取0.266；γb為塊石的容重，kN /m3；γ為水的容重，kN /m3；H為計(jì)算波高，m；L為波長(zhǎng)，m；m為斜坡坡率；

經(jīng)計(jì)算t=0.6m，結(jié)合上下游已實(shí)施護(hù)岸情況，本次斜坡干砌塊石護(hù)坡厚度取0.4m。

2）在水流作用下，防護(hù)工程護(hù)坡、護(hù)腳塊石保持穩(wěn)定的抗沖粒徑（折算粒徑）可按下式計(jì)算：

式中：d為折算直徑（m），按球形折算；W為塊石重量（kN）；V為水流速度（m/s）；g為重力加速度（m/s2）；C為石塊運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定系數(shù)，水平底坡C=1.2,傾斜底坡C=0.9；γs為石塊的容重 (KN /m3)；γ為水的(kN /m3) kN /m3)。

經(jīng)計(jì)算d=0.217m，本設(shè)計(jì)階段對(duì)堤腳進(jìn)行拋石處理，最大折算粒徑采用0.5m，最小折算粒徑采用0.15m，且粒徑級(jí)配要良好。

2.4 護(hù)固岸設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)對(duì)K0+000.000～K0+875.02坡腳地勢(shì)較高河段，護(hù)固岸采用岸+固腳型式，護(hù)岸總長(zhǎng)0.840km。固腳采用拋石固腳，拋石底寬1.5m，厚度≥1.5m，開挖坡比為1:1。護(hù)岸采用干砌塊石，厚度為0.4m,下設(shè)0.15m砂礫石墊層，干砌塊石頂部設(shè)C15混凝土壓頂厚0.1m；護(hù)岸高度為常水位以上0.5m,設(shè)計(jì)坡比為1:2.0。

本次設(shè)計(jì)對(duì)K0+875.02～K1+238.28段坡腳地勢(shì)較低河段，護(hù)固岸采用護(hù)岸+固腳型式，護(hù)岸總長(zhǎng)0.224km。水下固腳采用拋石固腳方案，拋石體頂高程為設(shè)計(jì)枯水位+0.5m，頂寬3.0m；護(hù)岸采用干砌塊石，厚度為0.4m,下設(shè)0.15m砂礫石墊層，干砌塊石頂部設(shè)C20混凝土壓頂厚0.1m；護(hù)岸高度為常水位以上0.5m,設(shè)計(jì)坡比為1:2.0。

2.5 生態(tài)防護(hù)工程

工程建設(shè)繞城高速大橋上游400m至贛縣第二水廠取水口下游100m處的貢江右岸河岸。

K0+000.000～K0+875.02坡腳地勢(shì)較高河段，護(hù)固岸采用岸+固腳型式，護(hù)岸總長(zhǎng)0.840km。固腳采用拋石固腳，拋石底寬1.5m，厚度不小于1.5m，開挖坡比為1:1。護(hù)岸采用干砌塊石，厚度為0.4m,下設(shè)0.15m砂礫石墊層，干砌塊石頂部設(shè)C15混凝土壓頂厚0.1m；護(hù)岸高度為常水位以上0.5m,設(shè)計(jì)坡比為1:2.0。

K0+875.02～K1+238.28段坡腳地勢(shì)較低河段，護(hù)固岸采用護(hù)岸+固腳型式，護(hù)岸總長(zhǎng)0.224km。水下固腳采用拋石固腳方案，拋石體頂高程為設(shè)計(jì)枯水位+0.5m，頂寬3.0m；護(hù)岸采用干砌塊石，厚度為0.4m,下設(shè)0.15m砂礫石墊層，干砌塊石頂部設(shè)C20混凝土壓頂厚0.1m；護(hù)岸高度為常水位以上0.5m,設(shè)計(jì)坡比為1:2.0。

2.6 隔離防護(hù)工程

工程范圍：起點(diǎn)為桃江入貢江交匯口，終點(diǎn)為汶潭大橋，左右兩岸合計(jì)4600m。

為有效阻隔人為活動(dòng)對(duì)水源地的影響，降低飲用水源地污染隱患，一般在一級(jí)保護(hù)區(qū)周邊人類活動(dòng)頻繁的區(qū)域設(shè)置隔離防護(hù)設(shè)施。參照上述設(shè)立要求，結(jié)合水源地實(shí)際情況，在贛縣城區(qū)飲用水水源地范圍內(nèi)共架設(shè)隔離防護(hù)網(wǎng)4600m。其中，沿著貢江左岸一級(jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)架設(shè)隔離防護(hù)網(wǎng)1250m，沿著貢江右岸一級(jí)、二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)架設(shè)隔離防護(hù)網(wǎng)3350m。采用定制加粗型隔離防護(hù)網(wǎng)，防止人為破壞。

2.7 在線監(jiān)控系統(tǒng)

結(jié)合水源地保護(hù)區(qū)周邊情況，針對(duì)高速橋及二級(jí)保護(hù)區(qū)的監(jiān)控盲區(qū)新增在線視頻監(jiān)控設(shè)備1套。配備5個(gè)高速球型攝像頭（高清紅外線、可夜視）、監(jiān)控立桿2根（其中，高速橋上利用1根監(jiān)控立桿設(shè)置2個(gè)攝像頭，對(duì)高速橋上進(jìn)行監(jiān)控，二級(jí)保護(hù)區(qū)中段利用1根監(jiān)控立桿設(shè)置2個(gè)攝像頭，對(duì)二級(jí)保護(hù)區(qū)進(jìn)行監(jiān)控，高速橋下懸掛安裝1個(gè)攝像頭，對(duì)高速橋下等監(jiān)控死角進(jìn)行監(jiān)控）、視頻服務(wù)器1臺(tái)、網(wǎng)線2500m、電線2500m、無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)1套。以便及時(shí)掌握高速橋及二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)情況。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，本項(xiàng)目通過(guò)隔離防護(hù)工程、生態(tài)防護(hù)工程、在線監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，可以有效保護(hù)地表植被，減少水土流失，改善水源地保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)城區(qū)飲用水水源地的水質(zhì)安全，使飲用水源安全得到保障。項(xiàng)目的建設(shè)、運(yùn)行，既能有效降低污染負(fù)荷，使水源地水質(zhì)得到明顯改善。