甘德县东柯曲下藏科乡段河道生态治理措施研究

罗军昌

(青海堰河建设工程勘测设计咨询有限公司，西宁 810000)

1 概 述

东柯曲又名东柯河，黄河左岸一级支流，其上中游称柯曲尕玛，发源于青海省果洛藏族自治州甘德县西北部伊里布卡沟，东流至沙科乡东侧，下赛义河由西汇入后，折向东南，距源头30 km处，吉尔根河汇入，干流流经下藏科乡、上藏科乡和江千乡后，转向东北，流至红星乡又折向东南。经过马舍乡、格儿吉乡、纳西来的直和拉沟，在下藏科乡柯多地区汇入黄河。河长155.4 km，流域面积3 446 km2。由于客观条件的限制，目前东柯曲河下藏科乡段左岸尚无任何防洪设施，汛期河水对河岸的淘刷十分严重，不少地段河岸坍塌，并不断向外扩张重新造床，其势将影响河道左岸草地及居民。洪水不断侵蚀居民点建筑物，洪水肆虐，直接威胁到沿河建筑物，给当地人民群众的生命、财产安全造成损失威胁，而且河道沿线原有河床被破坏、占有、垃圾堆放现象严重。近年来，随着下藏科乡的建设发展，乡镇府驻地新建多处移民安置点及商铺，建设面积不断增加。为了保护该地区人民群众的生命财产安全，确保下藏科乡的建设发展、经济的持续稳定，提高东柯曲下藏科乡段的防洪能力，改善该段生态环境已刻不容缓。河道由西向东一字型布置，经过下藏科乡乡镇。本段的治理主要采用宾格网箱护脚+生态护岸结构，修建防洪堤总长2 010 m。

2 生态河道治理方案

2.1 河道治理护岸形式

根据流域内河道地质地形情况、风浪水流作用和施工条件等因素综合考虑，河道治理护岸工程可选择的形式有：①坡式护岸；②坝式护岸；③墙式护岸。根据不同河段水流作用、地质地形情况、施工条件、运用要求等因素，适宜本工程的护岸形式有坡式护岸和坝式护岸。通过护岸功能、工程造价、生态防护、环境美化等方面综合分析比较后，本次治理的沟道护岸主要形式采用平顺式坡式护岸，局部采用坝式护岸。本次护岸材料选择现浇砼护坡、浆砌石和格宾护坡3种护砌型式进行经济技术比较。

2.1.1 现浇砼护坡结构方案

当河道护岸采用现浇混凝土结构时，满足护面稳定的混凝土护面厚度t计算公式如下[3]：

(1)

式中：t为护岸面板厚度，m；η为系数，对开缝板取0.075；对上部为开缝板、下部为闭缝板可取0.10；H为计算坡高，m，取H1%；γb为混凝土板的重度，kN/m3；γ为水的重度，kN/m3；L为波长，m；B为沿斜坡方向(垂直于水边线)的护面板长度，m；m为斜坡坡率，m=ctga，a为斜坡的坡角。

经计算，混凝土护面厚度为0.12 m。

根据计算结果，结合已建工程的经验，护面现浇砼厚度取20 cm(堤顶到堤脚)，强度指标为C25。混凝土护坡坡比1∶1.5，基础埋置深度2.0 m，排水采用DN50PVC-U管，间排距2.0 m，梅花型布置，每5 m设置一道变形缝，缝内填闭孔泡沫板，迎水面聚氯乙烯胶泥封填。结构见图1。

2.1.2 浆砌石护坡结构方案

浆砌石护坡也是国内常用的护坡结构，它能抵御更大的风浪冲刷，但需设排水孔，以排除垫层渗水。根据省内防洪工程浆砌石护坡统计，浆砌块石护坡厚度一般为0.3～0.4 m。浆砌石护坡坡比1∶1.5，结构厚度0.4 m，基础埋置深度2.0 m，排水采用 DN50PVC-U管，间排距2.0 m，梅花型布置，每5 m设置一道变形缝，缝内填闭孔泡沫板，迎水面聚氯乙烯胶泥封填。结构见图2。

图1 C20混凝土护坡典型图

图2 浆砌石护坡典型图

2.1.3 格宾护坡结构方案

格宾护坡防护厚度采用下面公式计算：

(2)

Cv=1.283-0.21g(R/b)

(3)

式中：Dm为填石的中值粒径，50%的填石粒径超过该值；S0为粒径安全系数；CS为填石稳定系数，取0.1；Cv为流速分布系数；d为流速V处的局部水深；rs为填石重度，kN/m3；rW为水的重度，kN/m3；V为断面平均流速，m/s3；g为重力加速度；K1为边坡修正因子；R为水力半径，m；b为水面宽度，m；

经计算t=0.25 m。

考虑格宾护面施工因素及甘德县已建工程的经验，格宾护坡厚度为0.4 m，固脚护坡厚度分别为1.0和0.4 m。结构见图3。

2.1.4 经济比较

混凝土护坡、浆砌石护坡及生态格网护坡经济比较按10 m长主体工程量投资比较。见表1。

图3 格滨生态格网护坡典型图

表1 不同护砌材料主体工程投资比较表

通过主体工程投资比较，浆砌石护坡最贵，混凝土和生态格网投资基本相当。因此，护岸型式优先考虑后两种材料。当不得不采用浆砌石护岸型式时，再考虑浆砌石护岸结构。

2.1.5 综合比较

3种治理方案护坡技术上均能满足工程要求,混凝土和浆砌石护坡属刚性结构，对地基承载力较高，但二者的抗震性能较格宾生态网差，而且使用材料不可以重复利用，混凝土护岸和浆砌石护岸对水泥用量较大，施工过程中会产生大量的热，污染大，使生态环境恶化。生态格网结构是一种整体性、透水性较好的柔韧结构，对地基变形适应能力强，可使土体、水体和水生物相互涵养，在目前可持续发展节能减排的大环境下，使用生态格网取代原有混凝土和浆砌石是大势所趋。经济性浆砌石护坡最贵，混凝土和生态格网投资相当[4]。因此，本工程沟道治理护岸材料推荐生态格网结构即格宾护坡结构。

2.2 护岸治理

河道由西向东一字型布置，经过下藏科乡乡镇，本段的治理主要采用宾格网箱护脚+生态护岸结构，结合覆土植草生态护坡护岸。新建格宾石笼护岸总长2 010 m，覆土植草生态护坡6 696 m，其中左岸3 696 m，右岸3 000 km。新建墙式挡墙240 m。河道生态治理统计表见表2。

表2 河道生态治理统计表

3 护岸结构设计

3.1 生态格网护岸

生态格网护岸分为上部护坡和下部护脚两个部分。考虑河岸地形地质条件、施工方便等因素，护岸坡度根据实际地形开挖或夯填成统一坡度，施工前护坡堤基必须清除坡面表层植物根系、腐殖土，清基厚度不少于30 cm，地基采用砂砾石回填，护岸下部采用格宾网石笼护脚，上部护坡采用格宾网石笼护坡，格宾网石笼护坡迎水坡坡比1∶1.5，护岸工程斜坡高度为1 m，护坡厚0.4 m，护岸顶设格宾网石笼封顶，宽度0.5 m，在地基土与格宾网石笼之间设一层200 g/m2的土工布作为反滤层。当临河高坎高于护岸工程设计顶高程时，应确保开挖护岸顶高程以上边坡稳定，本次砂砾石开挖边坡 0.75～1∶1.25。

格宾网钢丝采用10%铝锌+混合稀土合金钢丝覆塑防腐处理，经机械铰合编织成的六铰状、六边形网孔的网片结构[5]。护岸部位对应格宾网尺寸规格见表3。

表3 护岸部位对应格宾网尺寸规格表

填石要求[6]：格宾笼填充材料一般按就近原则选取块石和碎石，填充比例为8∶2，块石饱和抗压强度40 MPa以上，粒径在8～25 cm，强度等级MU30，遇水不易崩解和水解，抗风化，碎石应级配良好，石料质地坚硬。格宾笼填石粒径120～250 mm，中值粒径190 mm，按设计级配填装。单侧防护段生态格网护岸典型图见图4。

图4 单侧防护段生态格网护岸典型图

3.2 浆砌石墙式护岸

墙式护岸采用浆砌石重力式护坡，护坡墙体采用浆砌石砌筑，墙顶宽度为0.5 m，墙高为2 m，底宽2.1 m，为俯斜式结构，背水面坡比为1∶0.3，迎水面坡比为1∶0.1。墙前后各设置1个扩展墙趾台阶，高0.5 m，宽0.5 m。挡墙每隔10 m设伸缩缝一道，缝宽3 cm，缝内采用高密度聚乙烯闭孔泡沫板填缝处理，采用聚氯乙烯胶泥封口，填深为2 cm。挡墙依据实际地形开挖(夯填)成统一坡度，夯填相对密度不小于0.65。挡墙布置φ=50 mm的PVC管做排水管，排水管按2 m×2 m的间距梅花形布置，坡度为4%。浆砌石墙式护岸典型图见图5。

图5 浆砌石墙式护岸典型图

3.3 自然护岸

自然护岸在沟道地形较宽阔的岸坡，依据实际地形对迎水面岸坡进行开挖(夯填)平整成统一坡度，迎水坡坡比1∶1.5，坡面覆腐殖土后植草，覆土厚度20 cm，覆盖度达到70%以上。

4 结论及建议

通过对所需河段护坡进行整修治理、疏浚河道、护砌河岸，一方面将有利于河道行洪安全，降低附近居民和农田受洪灾的风险，同时提升和美化沿河环境；另一方面对保护村民出行安全，防止村庄和农田免遭洪水冲淹，以保障农民正常的生产生活，推动国家精准扶贫与经济社会发展相协调的需要。