三河口湿地工程设计

刘香驿

(北票市凌河保护区管理局，辽宁 北票122100)

1 工程概况

北票三河口湿地一期工程位于北票市大凌河中游，治理范围是窟窿山大桥上下游，窟窿山大桥段河流生态治理工程范围位于省道S209 公路窟窿山大桥上下游各1 km，属于白石水库回水末端。目前水边环境较差，生态环境遭到破坏，本次规划中将着重进行生态工程的建设以提高河道自我修复能力，主要河道整治内容包括“一湖、一区、两岛”的生态布局。

2 工程设计

工程设计内容主要包括4个方面:

2.1 湿地湖工程

2.1.1 边滩湿地湖设计

本次设计，注重体现河道的生态多样性，以达到综合治理、取得综合效益的目的，以进一步改善生态环境，实现可持续发展战略为出发点和落脚点。

本次设计拟对规划段凉水河边滩做生态处理，种植水生植物，营造人工湿地。

本次拟种植的植物为挺水水生植物，它不但有景观效益，对污水的的净化也起着非常积极的作用。

2.1.2 植物品种选择原则

选择适宜的植物可迅速恢复生物群落，有效提高生态效益和景观效果。根据适应性、本土性、强净化性和鉴赏性的原则，本次设计选择芦苇作为湿地湖的主要植物。

水生植物芦苇的特性:芦苇的植株高大，地下有发达的匍匐根状茎。茎秆直立，秆高1 ～3 m。叶长15 ～45 cm。圆锥花序分枝稠密，向斜伸展，花序长10 ～40 cm。具长、粗壮的匍匐根状茎，以根茎繁殖为主。多年生水生或湿生的高大禾草，生长在灌溉沟渠旁、河堤沼泽地等。属于保土固堤植物。苇秆可作造纸和人造丝、人造棉原料，也供编织席、帘等用;嫩时为优良饲料;嫩芽也可食用;花序可作扫帚;根状茎叫做芦根，中医学上可入药。

2.1.3 河槽湿地设计原则

河槽湿地参照稳定塘设计，采用下挖式1.5 m，在此处为鱼类洄游区，河底为沙石层，为鱼类提供生态环境。湿地湖横断面见图1，湿地湖工程量见表1。

图1 湿地湖横断示意图

表1 湿地湖工程量表

2.2 生态岛屿工程

2.2.1 设计构思

岛屿的设计以“师法自然，高于自然”的理念，以生态效益为核心，创造岛屿景观生态系统，最终达到生态与景观的和谐统一［1］。从空间角度讲，岛屿均为私密空间;从功能角度讲，岛屿分安静休息区，非公共活动区等;从景观角度讲，岛屿均为水景区。

2.2.2 设计视觉

在窟窿山大桥上分为两种感官视觉，行人视觉体验、行车视觉体验。两座生态岛屿分别为人工岛屿及自然岛屿，窟窿山大桥上游岛屿为10 m一组团，下游岛屿为20 m一组团。

2.2.3 人工生态岛屿分叉设计

1)主汊和支汊流量计算:

汊道分流习惯上用分流比来表示，主汊的分流比为:

式中:m、n 分别表示主汊和支汊。

在主汊和支汊内选取具有代表性的断面，分别为D1 +200 和D1 +400 断面，计算其过水面积A，平均水深h 及各分流点至汇流点的长度L［2］，根据汊道的河床类型查表选用不同的糙率，按曼宁公式得:

经计算，主汊分得流量为80.8%。河道分叉计算成果见表2。

表2 河道分叉计算成果表

2.2.4 生态岛屿植被设计

在生态岛屿分汊一侧种植芦苇，主汊分得流量为80.8%，分叉处水量适应芦苇的生长。主汉和支汉位位置见图1，生态岛屿工程量见表3。

2.3 护岸工程

2.3.1 石笼生态护岸

本次河道护岸工程形式采用格宾石笼与植被护岸相结合的护岸形式。在石笼内填入适当的石块，石块粒径不应＜20 cm，块石强度＞30 MPa，石笼网格采用网格为12 ×15 cm，砌筑找平绑扎盖网形成的石笼护岸;在石笼护岸外侧栽种灌木形成植被护岸［3］。植被、石笼与土坡三者形成一个刚柔两性的“板块”。柔中带刚，既绿化环境，保持水土，又能适应一定的位移。1 ～2 a之后，根系深扎，盘根错节，起连接作用的格宾网将与具有强大的再生力的植被根系共同发挥护岸作用。护岸工程布置在艾树沟河口入河口处，长度156.64 m。石笼生态护岸结构见图3，护岸工程布置型式见表4。

脊柱病变的微创治疗均是在局部麻醉及影像学引导下进行。粒子植入术，通常在术后24小时后肿瘤引起的疼痛可得到基本控制，4个月内都会有杀伤肿瘤的疗效。经皮椎体成形术是向有病变的椎体内注入骨水泥，以达到增强椎体的强度，防止椎体进一步塌陷或肿瘤进一步破坏椎体，减轻甚至解除患者疼痛的目的，整个手术过程大约在15～30分钟，术后第二天患者即可离床活动。

图2 主汊和支汊位置图

表3 生态岛屿工程量表

图3 石笼生态护岸结构图

为保护河岸植被及生态连续性，护岸施工后回填现场土，而且维护滩地高程不变。

表4 护岸工程布置型式表

2.3.2 护坡稳定计算

1)基本资料

护岸高度H =3m，护岸采用格宾石笼网材料。护岸后倾角α =45°，护岸结构单位长度体积V =3m3/m，土对石笼护岸基础的摩擦系数μ = 0.6，箱笼回填石材为毛石，重度为γ =25 kN/m3，孔隙率n = 0.3，护岸背填土凝聚力C =0，填土内摩擦角φ =30°，填土重度为18 kN/m3，护岸结构的重度为17.5 kN/m3。地基承载力特征值fak=160 kPa。格宾石笼护岸下部埋深1.5 m，具体尺寸见结构图。

2)主动土压力计算:

式中:Ka 为主动土压力系数;φ 为填土内摩擦角;Ea为主动土压力;γ 为填土重度;h 为石笼护脚高度。

3)石笼护岸的抗滑稳定计算:

式中:Ks为抗滑移安全系数;Gn为土墙每延米自重在垂直于基底方向的分力;Gt为土墙每延米自重在平行于基底方向的分力;Ean为主动土压力在垂直于基底方向的分力;Eat为主动土压力在平行于基底方向的分力;μ 为土对石笼护脚基础的摩擦系数。

经计算，抗滑移安全系数Ks＞1.3，满足稳定要求。

4)石笼护岸的抗倾稳定计算:

式中:Kt为每延米抗倾覆安全系数;G 为每延米护脚的重力;Eax为每延米主动土压力的水平分力;Eaz为每延米主动土压力Ea的垂直分力;x0、xf、zf分别为G、Eax、Eaz至墙趾O 点的距离。

经计算，倾覆安全系数Kt＞1.6，满足稳定要求。护岸的抗倾稳定计算结果见表2。

5)石笼护岸基底压应力的计算:

式中:σmax为基底的最大应力;∑G 为垂直荷载，kN;A 为底板面积，m2;∑M 为荷载对底板形心轴的力矩，kN·m;W 为底板的截面系数，m3。

经计算，基底最大压应力σmax＜120 kPa。护岸底压应力的计算结果见表5。

表5 护岸稳定计算结果

2.4 绿化工程

现有河道1+400 断面间已有京桃4 588 m2，外有一部分滩地，无法形成绿化带，种植野花组合7995 m2;在艾树沟河汇入口处河道断面1+200 处湿地湖栽植芦苇1 134 m2，以保证湿地湖功能;断面0 +600 ～1 +800 河段右岸有白石水库界桩，在界桩附近的耕地属于不合理的开荒地，破坏了河道有岸绿化带的完整性，规划中对其采取退耕还河措施，栽种棉槐4 排，间距0.5 m ×0.5 m，长度934 m，形成生态绿化界限，不仅有利于恢复河道绿色生态，而且确定权属问题。

在生态岛屿01 附近及分叉处栽种芦苇4 382 m2，形成边滩湿地，在生态岛屿01 凸岸处种植香蒲1462 m2。在窟窿山大桥上下游滩地处生态功能脆弱，植物绿化功能受到破坏，在滩地上栽种苜蓿草14 008 m2，野花组合7 585 m2。考虑到景观的效果，在生态岛屿01 上要种植5 棵馒头柳。在窟窿山大桥节点处从生态及景观的角度分享大凌河的魅力。断面0 +000 ～0 +400 河段为鸟类栖息地保护区，其中大凌河左岸细沙滩地约12 865 m2，保留沙滩地特性，为鸟类提供栖息地。在断面0 +400 ～0 +800 河段，种植芦苇1 560 m2，香蒲750 m2，增加其湿地功能。

3 结 语

本项目力争创造一个注重生态并以自然景观为主的环境，设计融合地区特色，并利用本地现有植物，创造一个独一无二的风景休闲娱乐胜地。景观设计的元素可以加强整体结构，两岸的山体景观构成绿色空间，河道两边设有缓冲带和蓄水区形成有变化的空间。结合排、蓄水系统，与其他公共空间一同使绿地面积达到最大效果，突出自然与生态物种的多样性和景观的丰富性。

［1］牛瑞华，宋新山，周斌，王宇晖. 潜流人工湿地水力学研究进展［J］. 南水北调与水利科技，2014，12(01):94－96.

［2］裴林刚. 汾河水库湿地工程设计简述［J］. 山西水利，2013(08):46 －47.

［3］董哲仁. 生态水工学的理论框架［J］. 水利学报，2003(01):46 －47.