五十里河治理生态水利理念探析

张 丽

(大连市水务事务服务中心，辽宁 大连 116001)

生态兴则文明兴，推进生态文明建设，是功在当代的民心工程。河道生态化建设在城市建设进程中具有重要地位，也是水利工作者职责所在，创造一个水清岸绿、虫叫蛙鸣、人与自然和谐共存的水岸环境，是现代治理河道的重要目标。

普湾新区位于大连市新市区北部，距离大连市中心区约60km，北临长兴岛临港工业、瓦房店市，南接金州新区、保税区，是大连市新市区三大功能组团之一，总面积为1045.6km2。

普湾新区规划结合功能分区及用地布局，重点打造以普兰店老城区为依托形成的湾底城市综合中心，以及以高铁石河站为依托的高铁城市副中心和以炮台镇老镇区为依托的西北部产业腹地城市副中心。临港经济区建设，对推进大连市北部地区城市化进程将起到重要的带动和示范作用，有利于完善市域城镇体系，迅速推进大连全域城市化进程。

五十里河治理工程的防护对象主要为临港工业区，为满足该区域场区的防洪标准，本着工程经济合理、节约土地的原则，修筑防洪设施，承接市政管网雨水及周边山洪，保证汛期20年一遇的山洪和5年一遇的场区雨水顺利排泄，保障场区的主要和配套设施不会被山洪冲刷破坏。

1 河流概况

五十里河发源于普湾新区三十里堡街道和石河街道交界处的砬山，入渤海，流域面积44.687km2，主河道长16.077km，河道比降3.955‰。

五十里河流域地处北半球中纬度地带，属亚热带海洋性的大陆季风性气候，其特点气候温和，四季分明夏无酷暑，冬无严寒，降水集中，季风明显。多年平均降水量600mm，降雨量多集中在7—9月。该地区多年平均气温10.4℃，最大冻土深为0.93m，多年平均风速5.1m/s。

河道区域内分布的岩土类型主要有素填土、淤泥、粉质黏土、强风化泥灰岩等。

五十里河北支流治理总长为2.885km。治理工程包括：堤防防洪工程、景观橡胶坝蓄水工程、生态绿化堤岸。治理后的河道达到20年一遇防洪标准，20年一遇最大洪峰流量为327.4m3/s，

2 生态河道治理的探究

生态河道治理突出了“综合”的治理，提高防洪排水能力的同时，将水生态与水利工程的理念创新运用，通过生物、生态措施，建设自然优美和谐的滨水景观，赋予河道生命的思想。

生态河道治理的横断面规划布局通常在矩形断面、梯形断面和复式断面之间进行分析比选。

矩形断面因需满足洪水期泄洪的要求，根据水力计算确定设计堤顶高程，通常釆用高驳坎的形式，硬化的驳坎护岸不利于生态理念的布局，因其破坏了河岸与河床之间生态系统的连接。

梯形断面的行洪缓坡断面，虽利于生态绿化堤岸的布控，但枯水期蓄水的水面降低，亲水效力差，防洪占地相对较多，防洪用地常被建设用地抢占，征地困难，导致实施难度大。

复式断面恰好解决了上述二种防洪横断面的缺陷之处，洪水期行洪时，过水断面变大，允许洪水漫滩，合理的主槽矩形断面，满足枯水期蓄水需求，提供了亲水的水面，为生态水利理念提供了展示的空间，总体降低了驳坎护岸高度，结构抗力减小，可设计低强度的柔性护岸结构型式，为生态护岸形式提供了选择的空间。

2.1 水面线推算计算边界条件

五十里河为入海河道，依据能量守恒定律，自入海口逐断面向上游推求。计算河道防洪标准20年一遇的设计水面线。设计洪水在入海口处与设计潮位有多种组合情况，根据本地区潮汐与暴雨特性，在本次水面线计算中采用两种不利组合情况进行计算，计算最终结果为两种组合情况的外包线。

计算20年一遇标准水面线采用：20年一遇设计洪水与多年平均高潮位组合、10年一遇设计洪水与20年一遇设计高潮位组合的外包线。

河道糙率结合治理后河道的实际情况综合确定。五十里河规划治理后道较顺直、断面规整、水流顺畅、河床为土质，主河槽为绿格网箱直墙，直墙以上为有景观种植的缓坡，则本次主河槽糙率取值为0.025、缓坡取值为0.06。

2.2 河道横断面创新点

堤型的选择首先满足渗流稳定、抗滑稳定等条件，还要结合生态布局的需求，且保障河流的联通性。

河道治理段采用绿格网箱与土堤相结合的护岸型式，堤顶高程达到设计堤顶高程，堤顶宽度为3.0m，网箱顶部土堤坡度为1∶6，背水面坡度为1∶2。

岸墙(绿格网箱)，由聚脂膜构成的网笼，回填毛石或卵石，透水性强，为柔性结构，能形成自然生物带，可承受冻胀力变形，施工简单，生态效果较好，且有很好的抗冲稳定能力。

根据防洪需要，采用四种尺寸的聚脂膜绿格网箱：4m×0.5m×0.5m、4m×1m×0.5m、4m×1m×1m、4m×1.5m×1m，网箱后铺设无纺布(300g/m2)。

工程地基土大多为淤泥土层，地质条件较差，无法满足建筑物结构对基础的抗震及承载力要求，根据地质条件给以相应的地基处理：桩号北支0+073—北支2+500由于地基淤泥层较厚，采用振冲碎石桩来加固地基，振冲桩需穿透淤泥层；桩号北支2+500—北支2+600河段淤泥层较浅，采用强夯置换的方式进行地基处理；桩号北支2+600—北支2+957.66河段基础无淤泥层，且素填土深度较浅，距岩层0.7～1.5m，根据实际情况采用强夯或开挖的方式进行地基处理。

碎石振冲桩选定75kw振冲器，桩顶地面铺设500mm厚碎石并夯实。碎石振冲桩直径1m，间距1.8m，梅花形布桩，桩底穿过淤泥层，复合地基设计承载力120kPa，如图1—2所示。

2.3 生态堤岸

河道的横断面采用了生态复合型断面，河道的大部分堤段的缓坡(1∶6)釆取植物措施，河道植物绿化与河道防洪治理、生态布局的理念相结合。

根据河道不同时期的水位特征值，合理布局堤岸的植物种植层次。常水位以下且水流平缓的地方，种植易成活的美观的水生植物，有净化水质的作用，且美化水面，亲水戏耍；常水位至设计洪水位区间的坡面，需要起固堤、水土保持作用，以湿生植物为主，选择耐短时间水淹的乡土植物；设计洪水位以上是生态布局展示的重要区域，选择适合本土种植的植物，即适应性强、成活能力强的本土植物，整个河道流域变成一个绿色生态走廊，充满了生机活力。

2.4 景观橡胶坝

在满足河道行洪安全的前提下，在河道内建设生态蓄水工程，起到改善水质、防风固沙、稳定河势的作用，既可解决河道防洪与蓄水的矛盾，又有利于生态环境的保护。

橡胶坝位于河道桩号0+150，采用枕式充水橡胶坝，螺栓压板锚固，坝长20m，内压比1∶1.4。坝高根据河道景观蓄水需要确定，设计坝高2.1m，设计正常蓄水位2.5m，坝顶高程2.6m。橡胶坝坝袋型号为JBD2.5- 140140- 2。

橡胶坝工程：10m上游防护段，8m上游铺盖段，8m坝室段，11m下游消力池段和14m下游海漫段。

为坝袋充泄水的泵房，布置于右岸。地下一层面积为38m2，安装充排水泵及调放水阀门，为钢筋混凝土结构；地上一层为工作房，如图3所示。

图1 墙高3.0m的河道断面图(单位：mm)

图2 聚脂膜绿格网箱示意图(单位：cm)

图3 橡胶坝及管理房示意图(单位：mm)

橡胶坝基础防渗采用高压旋喷防渗墙进行处理，桩径为1.2m，造孔间距为1.0m，深度范围为9.2～12.9m，成墙厚度0.6m，渗透系数小于1×10-4cm/s，底部须伸入粉质黏土，两侧向河岸各延伸15m(顶高程不低于橡胶坝顶高程)。高压旋喷桩采用双重管法，压力控制在15.0～20.0MPa，喷射量控制在60～70L/min，旋转速度控制在5～16r/min，提升速度控制在7～20cm/min，旋喷注浆，采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，根据需要加入适量的外加剂及掺合料。

2.5 结构稳定分析

稳定计算采用加固后不利断面作为计算断面(桩号北支0+300)，堤高4.30m(考虑以后场平回填)，网箱高度2.47m，土堤坡度1∶6。

计算工况为设计洪水位、危险水位最不利组合进行计算。

稳定计算采用瑞典圆弧法进行计算，应用中国水利水电研究院的土石坝边坡稳定分析程序(STAB2009)，计算公式如下：

堤防材料物理力学指标见表1。

表1 堤防材料物理力学指标

从计算结果看，设计堤防断面迎水坡、背水坡均能满足规范要求的最小安全系数，能够保证堤防的安全，稳定计算成果见表2。

表2 稳定计算成果表

3 结论及展望

生态复合型河道横断面、经济实用的橡胶坝蓄水工程技术、自然生态绿化堤岸工程措施，体现了生态水利理念在本工程中的设计，实现了对河道的“综合”治理。

生态水利工程是一项综合性的建设工程，涉及到多专业、多学科的综合性领域，不仅仅要满足防洪减灾需求，通过水利工程、水生态、绿化形成生机盎然的生态环境，提高了对城市河道的生态、旅游、景观的综合效果。

对已建生态河道的实践回访，对其不足处进行探究分析，探讨解决问题的对策，反过来服务于规划设计及方案的决策，形成回访、探究、修正、完善，使河道生态水利治理规划的设计趋向完美，达到人与自然和谐持续共存的水岸环境，是现代治理河道的重要目标。