謝 松 樺

（1.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072；2.四川省城市水環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心，四川 成都 611130）

0 前 言

隨著城市的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，“生態(tài)化、景觀化、功能化”等關(guān)鍵詞常被人們津津樂(lè)道。對(duì)城市防洪工程而言，單純的擋水、避水、趨水已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)觀水、親水功能的迫切需求。如何讓防洪工程搭上城市發(fā)展的快車(chē)道，在保證防洪安全的前提下，將城市寶貴的土地進(jìn)行生態(tài)化的利用，留下大眾的腳步，給動(dòng)植物營(yíng)造更好的發(fā)展空間，這是城市防洪工程的新思路。

1 防洪工程的生態(tài)化設(shè)計(jì)原則

1.1 工程安全原則

防洪安全是防洪工程的重中之重，城市防洪工程應(yīng)優(yōu)先滿足基本的防洪需求。在堤防選型及堤線布置時(shí)，需充分考慮當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境及空間區(qū)位，依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，堤線走向應(yīng)與河流流向一致，與洪水主流大致平行，以利行洪，兩岸之間堤距不能突然放大或縮小；工程布置也應(yīng)首先考慮對(duì)河道行洪的影響，保證有足夠?qū)挼男泻閿嗝?，以利于宣泄洪水，同時(shí)也要考慮河勢(shì)，并保證順應(yīng)已建防洪堤的安全；堤線布置應(yīng)與河勢(shì)、流向相適應(yīng)，各堤段之間連接平緩，上下游水面線應(yīng)銜接自然，以減少河道的沖刷和淤積。防洪工程應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有堤防和有利地形，修筑在土質(zhì)較好、比較穩(wěn)定的灘岸上，盡可能避開(kāi)軟弱堤基、深水地帶、古河道、強(qiáng)透水堤基；同時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注河流基礎(chǔ)性狀，如：水流頂沖、流速激增、形態(tài)紊亂等現(xiàn)場(chǎng)水情，因地制宜選擇合適的堤型及堤線。

1.2 因地制宜原則

在生態(tài)化設(shè)計(jì)前，要充分考察河流的水文與地形情況，以確定常水位、洪水位、枯水位等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合河道走勢(shì)、斷面寬度、水流速度、地層分布等因素，綜合考量岸線的抗沖刷能力，以確定不同河岸地段，采用不同的駁岸形式。河道的沉積作用受地形、水流和沉積的影響，并且在橫向、縱向和垂直方向上均有發(fā)生的可能性［1］。防洪平臺(tái)的生態(tài)化設(shè)計(jì)并不是規(guī)整的公園化設(shè)計(jì)，而是應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)基底，盡可能保留現(xiàn)狀的生態(tài)元素，如灘涂、石漫灘、臨岸植被等，遵循“再循環(huán)”“再利用”和“可持續(xù)發(fā)展”的原則，通過(guò)人為措施，激活、重建或修復(fù)水陸生態(tài)結(jié)構(gòu)［2］。在保護(hù)中開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)中保護(hù)，實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)的降低，生態(tài)效益的提升。

1.3 功能整體原則

防洪工程與生態(tài)景觀工程應(yīng)有機(jī)結(jié)合，在生態(tài)化設(shè)計(jì)中應(yīng)體現(xiàn)防洪理念，在防洪平臺(tái)頂高程滿足設(shè)防頻率洪水的情況下確立坡面防沖刷設(shè)計(jì)思路，有針對(duì)性地選取地被植物，盡可能選擇鄉(xiāng)土樹(shù)種、養(yǎng)護(hù)管理成本較低的樹(shù)種，同時(shí)還應(yīng)保障有較強(qiáng)的耐澇能力和抓力附著能力。要善于利用陸生、水生植物群落，營(yíng)造良好的多層級(jí)生態(tài)系統(tǒng)，鞏固堤壩駁岸的穩(wěn)定性［1］。在人員活動(dòng)區(qū)域，充分利用布置的廣場(chǎng)、花池、道路等的硬質(zhì)鋪裝層，完善迎水面的防沖保護(hù)體系。

2 防洪工程的生態(tài)化設(shè)計(jì)思路

2.1 堤線的生態(tài)化設(shè)計(jì)

對(duì)水利項(xiàng)目而言，堤線布置應(yīng)與河勢(shì)相適應(yīng)，且力求平順，同時(shí)利用現(xiàn)有堤防及有利地形。但在防洪平臺(tái)的生態(tài)化設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮河道天然情況，最大程度保護(hù)現(xiàn)有植被、提升親水性并營(yíng)造豐富的水陸交界線［3］。同時(shí)可模擬真實(shí)的岸線環(huán)境，主動(dòng)對(duì)堤線適當(dāng)截直取彎，通過(guò)人為設(shè)立回水區(qū)局部減緩河道流速，既可豐富岸線形態(tài)，又可對(duì)水域生態(tài)及岸線交互產(chǎn)生積極影響。

2.2 護(hù)面的生態(tài)化設(shè)計(jì)

防洪工程中對(duì)護(hù)面的設(shè)計(jì)較為駁雜，主要可以分為：功能性護(hù)面（如混凝土、漿砌石），天然護(hù)面（如植草護(hù)坡、景石擺置），生態(tài)護(hù)面（如雷諾護(hù)墊、生態(tài)網(wǎng)墊）3大類。

功能性護(hù)面很好地貫徹了工程安全原則，一般用于流量較大、流速較快的排洪型河道，混凝土、塊石等結(jié)構(gòu)抗沖耐腐效果極好，在使用年限上也有突出的優(yōu)點(diǎn)，但是由于其造價(jià)較高、生態(tài)功能較差、與新城建設(shè)格格不入，在大多新修河道中已較少使用。

天然護(hù)面一般適用于城市小型水系（水體），其主要特點(diǎn)為坡型較緩，一般大于1∶3，且流速較低，一般小于1.5 m/s。天然駁岸可與周邊環(huán)境相融合，對(duì)基礎(chǔ)的適應(yīng)能力高，局部損壞不會(huì)引起駁岸的整體破壞［4］。由于天然駁岸造價(jià)低、效果好，在空間充裕且水流淘刷較低的情況下，多優(yōu)先采用該種駁岸。

生態(tài)護(hù)面一般為加入了某些生態(tài)工法，以實(shí)現(xiàn)功能性、經(jīng)濟(jì)性、效果性相統(tǒng)一的護(hù)面形式。常見(jiàn)的生態(tài)工法為雷諾護(hù)墊，生態(tài)網(wǎng)墊等結(jié)構(gòu)，其主要材料為聚乙烯搭配鋼絲網(wǎng)組成，既保證了固坡所需要的網(wǎng)狀密度，又不阻礙植被生長(zhǎng)，同時(shí)還有一定的抗拉強(qiáng)度。生態(tài)護(hù)面的抗沖流速一般能達(dá)到3～4 m/s，可廣泛使用在一般城市河道中，是生態(tài)化設(shè)計(jì)中必不可少的元素。

2.3 護(hù)腳的生態(tài)化設(shè)計(jì)

護(hù)腳在防洪工程中至關(guān)重要，需考慮其豎向的抗沖刷需求。常規(guī)的護(hù)腳以混凝土面板、重力式擋墻居多，其抗沖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐久性良好，一般用于流速較高、用地受限的城市河道，但其造價(jià)較高、功能單一，封閉結(jié)構(gòu)也阻礙了水陸交換，不利于水生環(huán)境的打造。因此針對(duì)護(hù)腳的生態(tài)化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮實(shí)際情況，可在合適時(shí)采用生態(tài)護(hù)腳，如排樁、拋石、石籠護(hù)腳等。其不僅抗沖能力較好，還因其多孔的結(jié)構(gòu)為水中生物和微生物創(chuàng)造了生存環(huán)境，從而增強(qiáng)了水體自凈能力，保護(hù)和改善了水源、水質(zhì)［1］。同時(shí)在經(jīng)濟(jì)性比較中，因其不用圍堰可水下作業(yè)，也具有較大優(yōu)勢(shì)。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于兩江匯口處，平臺(tái)總體形狀為U型，最窄處約70 m，最寬處約400 m，現(xiàn)狀為河灘地和林地。場(chǎng)地內(nèi)絕對(duì)高程在465.50～485.82 m之間，最大高差約20.32 m。

防洪平臺(tái)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，工程等級(jí)為3級(jí)，該平臺(tái)是在原有河灘地上采用石渣料填筑，平臺(tái)長(zhǎng)2 160m，高4.44～8.34m。中部設(shè)復(fù)合土工膜防滲，臨水側(cè)邊坡坡度為1∶4～1∶20，背水側(cè)邊坡坡度為1∶2。

3.2 防洪平臺(tái)護(hù)面設(shè)計(jì)

3.2.1 布置原則

工程河段50年一遇汛期流速為2.5～3.5 m/s，匯口處流態(tài)紊亂，對(duì)平臺(tái)臨水側(cè)坡面的沖刷嚴(yán)重，需采取坡面抗沖措施保證平臺(tái)的行洪安全。由于河道流速較快，常規(guī)的天然植草護(hù)坡已不滿足要求；出于生態(tài)需求，平臺(tái)護(hù)面需種植景觀植物，但混凝土面板阻隔了土層內(nèi)外交換，不利于生態(tài)化打造，因此對(duì)護(hù)面采用生態(tài)護(hù)坡。

3.2.2 方案選取

結(jié)合抗沖流速、景觀效果、工程造價(jià)、施工工期等因素，綜合對(duì)比了雷諾護(hù)墊、加筋麥克墊、生態(tài)袋3種生態(tài)護(hù)面形式，最終選取加筋麥克墊作為本工程護(hù)面材料。加筋麥克墊特點(diǎn)如下：

（1）透水性強(qiáng)。加筋麥克墊孔隙率大有利于土體中孔隙水的排出，大大降低土體中孔隙水壓力，可維持土體的抗剪強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定較好；不需額外修筑排水設(shè)施，能夠節(jié)約投資，降低工程造價(jià)。另外其孔隙率大的特點(diǎn)還能保證岸坡土體與水的充分聯(lián)系，為岸坡上各種植物提供必要的生長(zhǎng)條件，植物的生長(zhǎng)又可為關(guān)聯(lián)的動(dòng)物提供食物和棲息地，從而保證岸坡上動(dòng)植物多樣化，為水陸生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)創(chuàng)造有利條件［5］。（2）耐用性。加筋麥克墊采用鋁鋅合金鋼絲，表面防腐鍍層厚度均勻，抗腐蝕性較強(qiáng)，從而保證其耐用性［5］。（3）經(jīng)濟(jì)性。加筋麥克墊造價(jià)遠(yuǎn)低于混凝土或漿砌石的價(jià)格，其對(duì)基礎(chǔ)要求較低，可在基礎(chǔ)較差地段施工，從而降低工程總體造價(jià)［5］。（4）施工方便。加筋麥克墊可在工廠制作半成品，運(yùn)至工程現(xiàn)場(chǎng)組裝施工，便于節(jié)省人力、物力，保障工程進(jìn)度如期完成［5］。

3.2.3 布置方案

岸坡采用鍍高爾凡加筋麥克墊。臨水側(cè)邊坡坡度為1∶4～1∶20，迎水面50年洪水位以下采用鍍高爾凡加筋麥克墊護(hù)坡，護(hù)坡上覆種植土。由于麥克墊覆蓋后上覆種植土深度有限，麥克墊鋪設(shè)后容易發(fā)生位移，因此需要采用U型鋼釘將麥克墊插入下部土層中予以固定，U型釘為Φ12鋼筋彎折而成，插入深度1.0～1.5 m，間排距1 m。同時(shí)為了保證麥克墊鋪設(shè)平整，可在鋪設(shè)中加入整平鋼釘，采用Φ8鋼筋彎折而成，插入深度0.3～0.5 m，隨機(jī)或固定間距布置。防洪平臺(tái)護(hù)面布置詳見(jiàn)圖1。

圖1 護(hù)面布置示意

3.3 防洪平臺(tái)護(hù)腳設(shè)計(jì)

3.3.1 布置原則

（1）護(hù)腳盡可能利用現(xiàn)狀水下地形及地層分布，采取相應(yīng)的護(hù)腳措施。

（2）依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，護(hù)腳深度需滿足河道抗沖刷深度要求。

（3）護(hù)腳方案涉及水岸線附近施工，應(yīng)采取合理經(jīng)濟(jì)的施工措施。

（4）水下護(hù)腳耐久性強(qiáng)，強(qiáng)度高。

3.3.2 布置方案

通過(guò)沖刷計(jì)算得知該段防洪平臺(tái)護(hù)腳處沖刷深度為3 m，若按照常規(guī)混凝土面板護(hù)腳的形式，考慮到開(kāi)挖深度較深需涉及水下施工作業(yè)，同時(shí)需在沿線外圍設(shè)置圍堰并止水，工程費(fèi)用較高且工期較長(zhǎng)；現(xiàn)結(jié)合生態(tài)化布置原則，采用水平護(hù)腳替代垂直護(hù)腳，既保證了抗沖刷效果，又能為水岸提供淺水區(qū)，同時(shí)多孔的結(jié)構(gòu)更有利于生態(tài)恢復(fù)及水岸交互。設(shè)計(jì)中護(hù)腳寬度8.0 m，臨水側(cè)深2 m，品字形布置。防洪平臺(tái)護(hù)腳布置詳見(jiàn)圖2。

圖2 護(hù)腳布置示意（單位：cm）

4 結(jié)束語(yǔ)

防洪工程與生態(tài)景觀工程，兩者一柔一剛，通過(guò)對(duì)新材料、新思路的摸索，方能逐漸探究出一條剛?cè)岵?jì)的復(fù)合式設(shè)計(jì)思路。本文結(jié)合實(shí)例，在確保防洪安全的情況下，以生態(tài)化、景觀化為目標(biāo)，對(duì)河道駁岸進(jìn)行了組合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了駁岸多功能的融合。后期對(duì)防洪工程實(shí)施的維護(hù)管養(yǎng)，可實(shí)現(xiàn)生態(tài)化防洪的可持續(xù)發(fā)展。