老虎山河治理工程中生态设计分析与探讨

董文津

(朝阳县凌河保护区管理局，辽宁 朝阳122000)

1 工程概况

老虎山河是大凌河的一级支流，发源于努鲁尔虎山脉内蒙古自治区敖汉旗金厂沟梁镇横道子村，源头称金厂沟梁河。

老虎山河流经内蒙古自治区敖汉旗、辽宁省朝阳市建平县、朝阳县、朝阳市，在朝阳市的龙城区大平房镇汇入大凌河。流域面积1 512 km2，河道全长79.2 km，河道比降6.27‰。

2 水 文

老虎山河是大凌河的一级支流，发源于努鲁尔虎山脉内蒙古自治区敖汉旗金厂沟梁镇横道子村，源头称金厂沟梁河。

老虎山河流经内蒙古自治区敖汉旗、辽宁省朝阳市建平县、朝阳县、朝阳市，在朝阳市的龙城区大平房镇汇入大凌河。流域面积1 512 km2，河道全长79.2 km，河道比降6.27‰。

本项目按照统筹规划、因地制宜的原则，分为4段治理，即:①北沟门段;②贾家店段;③李家湾段;④大平房段。

根据气象站水文资料，老虎山河规划段多年平均 气 温8.4 ℃，最 高 气 温40.6 ℃，最 低 气温－31.1 ℃。

多年平均降水量为463 mm。年际、年内降雨分布极不均匀，多集中在7、8月份，占全年61.2%，年最大蒸发量1 962 mm。

项目区多东南风，一般风力3 ～4 级，最大风力8级，最大风速19.2 m/s，汛期平均最大风速15.44 m/s。

初霜期在10月下旬，终霜期在次年4月下旬。最大冻土深度135 cm，属V2水文分区。

老虎山河在接近河口处建有阎家窑水文站(原德力吉水文站)，该站建于1958年，1962年后资料较完整，资料搜集到2007年。

因为有46 a的洪水实测资料系列，再加上辽宁省水文局和辽宁省水利设计院于1958年、1962年在该河段上的历史洪水调查资料，使不连续洪水系列延长到100 a，系列代表性较好。

由于4个控制断面处无实测洪水资料，而在老虎山河入大凌河接近河口处有阎家窑水文站(原德力吉水文站)。

本次3个控制断面的流域面积与阎家窑水文站的下垫面基本相同，流域面积相近，因而采用水文比拟法计算4个控制断面的设计洪水，计算式为:Q求= Q阎(F求/F阎)2/3，计算结果见表1。

3 工程地质

本次老虎山河(周台子—大平房段)治理工程设计范围分为4 段治理即:①北沟门段;②贾家店段;③李家湾段;④大平房段。场地周边道路主要以一级以下公路为主，交通较为方便。护岸区地形在水流方向上为北高南低，平均坡度小于5‰。主要为河漫滩，河漫滩地形较平坦，地势较低，洪水时被淹没，丰水期常有季节性交叉流水，在垂直于水流方向上为东高西低，最大坡角近于90 度，护岸区往往跨越Ⅰ级阶地(或Ⅰ级阶地边缘)、河漫滩及其交界地段等不同地貌单元，部分地段还延伸至主河道，地形变化相对较大。

表1 设计断面洪峰计算成果

拟建场地地势狭隘，地貌单元处于老虎山河河漫滩、一级阶地及其过渡地带。

区域地质构造位置处于中朝准地台北缘，位于中生代、新生代东部大陆边缘活动带，属滨太平洋构造域，两构造的交接复合，构造十分复杂，境内区域构造运动基本可分为3 大阶段，太古代至古代阶段，形成了纬向构造骨架，中晚元古代至三叠纪阶段华夏系的东向沉降与隆起带发展成熟，侏罗纪白垩纪阶段即燕山运动形成北东向、北东向褶皱、冲断裂以及隆起带雁行展布的格局，并且在某些条件适宜的地段纬向构造又有复活，形成各种不同的构造复合关系，经燕山运动后，境内构造形迹基本定局，形成复杂壮观的山际河川。

区内无断裂构造通过，但在本区西侧近40 km处发育有北票南天门断裂，该断裂切断孙家湾组及更老地层，属压—压剪性壳断裂，该断裂近期无活动迹象。

根据本次现场钻探、原位测试、室内土工试验结果，本地区已有地质资料，对勘探深度范围内的岩土层按时代、成因及土特性特征划分为上个工程地质层即:第四系全新统人工填土①(Q4mL)和第四系全新统冲积层②③(Q4aL+ PL)侏罗系中统蓝旗组(J2L)安山岩。

4 工程设计总体思路

根据老虎山的河道特点，主要对挤占河道严重河段进行行洪区整治，主要措施为河道清障，栽植护岸带，淤塞河段进行河道疏浚;农村段及兑岸严重河段以护岸治理为主［1－2］。

本文重点探讨老虎山河周台子—大平房段，治理工程总长度12.8 km，其中北沟门段长5.83 km，贾家店段长3.37 km，李家湾段长1.14 km，大平房段长2.46 km。

大平房河道设计底坡i =3.3‰，其余河段河道设计底坡i =6‰，糙率n =0.022，采用石笼护岸结构与生态模式。

5 工程设计内容

工程设计内容包括3个部分:疏浚工程、生态绿化工程设计和生态护岸工程。

5.1 疏浚工程

老虎山河地处辽西，水土流失严重，部分泥沙淤塞河道。通过主槽疏浚，滩地平整，使河道滩槽分明、岸线清晰，并可利用疏浚土方回填砂坑，填筑植树台，亦可堆在河道两岸。

另外，规划河段内有弃碴、生产生活垃圾弃于河道内，缩窄了行洪断面，造成河道弯曲，河床不稳定，影响正常行洪，威胁两岸防洪安全，同时也对河道造成很大污染［3－4］。

因此对弃碴、生产生活垃圾进行清除外运至4 km 外的业主指定倾倒地点。

大平房段河道平均宽度300 m，漫滩较发育，泥沙淤积，阻碍行洪。大平房入河口段设计河底比降3.3‰，设计疏浚底宽130 m。典型断面见图1。

图1 河道疏浚典型断面图

5.2 生态绿化工程设计

生态绿化工程设计包括护堤林和护岸带。

5.2.1 护堤林

护堤林均布置在堤防迎水侧，种植耐涝的乔木，洪水时，护堤林地可减缓洪水流速，防风防浪，抢险时又可就地取材［5］。林带距堤脚线3 m，株距2 m ×4 m。大平房段护堤林总计10 408 株，左、右岸各5204 株。

5.2.2 护岸带

护岸带除了能稳固河滩，抵制洪水兑岸和侵蚀耕地，减少水土流失外，还能改善生态，美化环境。经过护岸带的缓冲，通过林带的洪水流速大幅下降，减轻了因水流冲刷产生的破坏，降低洪水灾害损失。另外，护岸带也是确定河道主行洪区的外沿控制线，明确河道主行洪区范围，便于今后管理。

在不影响防洪安全的前提下，根据老虎山河上、下游不同河段河道实际情况，因地制宜的在主行洪区边界补植一定宽度的护岸带，树种以灌木带为主，护岸带宽度10 m，大平房段共种植棉槐147 660株。

从防洪安全、生态安全角度出发，河道内除保护堤防、护岸等工程的护堤林、护岸带外不得新植树木，通过体制、机制改革，将河道内已有的林木逐渐清除［6］。

老虎山河行洪区整治典型断面见图2。

图2 行洪区整治典型断面图

5.3 生态护岸工程

李家湾段新建护岸工程704 m，位于右岸桩号Y2 +594 ～Y3 +302，采用石笼护岸网格，并采用生态网格工艺。

所用生态网格为机编五铰六边形，材质是热镀锌丝，网孔为100 ×120 mm，丝径为Φ2.7 mm。石笼坝断面图详见图3。

结构特性:

1)透水性好:有利于山坡和岸滩的稳定。

2)柔性好:无结构缝，整体结构有延展性。

3)耐腐蚀:镀锌材料不怕水。

4)抗冲刷:适用于河流岸滩和护坡工程。

5)整体性:有其它材料难以替代的连贯性。大面积组装不设缝。

6)施工方便:不用水泥和模板，不要电力供应。

7)组合性好:加工运输方便，可按设计要求捆扎成各种形状，适应山坡，岸滩和堤防的形状。

8)经济:使用当地石材，不用水泥。

9)保护生态环境:石块之间的缝可被土充填(人为或自然)，植物的根系可以通过石块之间的土深深扎入边坡，从而工程措施和植被措施相结合，形成一个柔性整体护面，满足水土保护和绿化美化环境的需要。

图3 石笼护岸断面图

6 结 语

老虎山河经过生态设计，工程若实施后，既可以提高两岸的防洪能力，从生态角度说，又可以提升该河段的沿河景致。

因此，河道的生态设计应该不断探索，不断发展，创造出适合本地特色的生态设计理论并加以改进和推广。

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