义县防洪治理工程格宾石笼生态护岸技术的应用

张丹丹

(辽宁省锦州市义县水利事务服务中心，辽宁 锦州 121100)

近年来，城市化发展与河流生态系统之间的协调性问题逐渐引起人们的关注，以可持续发展为理论的水生态文明建设持续推进，并成为建设美丽中国的资源环境基础和生态文明建设的水利载体，对此许多地区现已完成专项规划的编制。为积极响应国家号召水利行业率先探索了水生态文明建设，充分考虑人与自然的协调关系，以“和谐、自然、生态、安全”的治理目标推进水生态文明建设。本研究以义县大凌河综合治理工程为例，从水生态文明建设的视角总结分析了常用的生态护岸技术，并深入探究了格宾石笼护岸的布置形式、技术参数、施工要求等，以实践工程验证其科学适用性。

1 水生态文明建设

水是生态之基、生产之要、生命之源，也是人类文明的摇篮和各类生物赖以生存的基础条件，对生态系统发挥着关键性控制作用。水生态主要是指与水循环密切相关(如重要产水区)的陆地生态系统，以及以水为载体的地下水、湿地、江河、湖泊的生态系统。结合现有文献资料，可将水生态文明的内涵概括为：以人水和谐为核心，通过文明化水系统的保护、管理、制度、文化、理念以及利用等建设内容，从而实现水生态系统完整和水资源可持续利用的文明状态。因此，将水生态文明简要概括为“文明化”、“文明态”六个字，其中文明化指开发、利用管理、保护水资源过程中，人类要做到理念、文化、制度、行为的文明，将水资源系统以文明的方式开发利用；文明态是指水资源可持续利用和水生态系统完整的状态。

对于水生态文明建设工作水利部连续发布了相关的意见和通知，大凌河成为建设水生态文明的试点流域。2018年，河长制的全面推行，为“水情、景美、岸绿、河畅”治理目标的实现奠定了基础，这也是建设水生态文明的真实体现。依据水利部和省水利厅要求，结合区域防洪治理规划以及近期河道治理工程，大凌河流域水管部门提出要营造人水和谐相处的水域空间、打造自然生态河流、维护河流生态系统平衡，并强调“按照水生态文明以及人水自然和谐的要求，切实改善水生态环境，确保水清、岸绿、河畅目标的实现”，以此为基准批复建设义县大凌河治理工程[1-5]。

考虑自然景观效果的生态健康河流，将受人类活动破坏与干扰的河岸修复成适宜生物生存，生物与水体、土体与水体相互涵养的近自然状态河岸。目前，以生态护岸替代传统硬质护岸的研究应用日趋广泛，在提供一定的景观欣赏价值的同时又能为动植物的生存繁衍营造良好的空间，这充分体现了人类“返璞归真、回归自然”的观念以及水生态文明建设的理念。将格宾石笼挡墙护岸技术应用于义县大凌河综合治理工程，有利于促进周边环境与河流系统的信息交流，并为水生动植物生长创设适宜的空间，对于形成水生态景观和增加物种多样性发挥着积极作用。

2 河道护岸技术

2.1 常用的河道护岸技术

传统的水利工程比较注重防洪排涝、水力发电、城市供水等功能，所以硬质护岸的应用较为广泛。生态护岸技术能够为水生动植物提供适宜的栖息环境，在确保行洪安全的基础上，强调河岸与水流之间的能量、物质交换。通过试验研究和工程实践，相关学者提出了适用于不同河流的护岸技术及其材料类型。根据大凌河流域实际情况，文章详细说明了常见的护岸技术，如表1。

表1 常用护岸技术及其优缺点

2.2 生态护岸材料和形式

针对多种不同的生态护岸技术，其护岸形式和材料类型的确定要综合考虑材料供应、地基条件、工程占地、抗冲流速等因素。

材料供应。对于交通便利、石料供应丰富的地区比较适用浆砌石、格宾石笼护岸形式，而城市河道治理多选用生态混凝土、生态袋、预制块和自嵌式护岸，这种护岸材料大多来源于厂家生产。

地基条件。护岸工程中格宾石笼具有较强的地基变形适应能力，所以在软弱地基或无法探明地质的情况下存在较强的适用性。

工程占地。采用墙式护岸的自嵌式块体、格宾石笼、浆砌石等护岸技术，在土地价格较高或征地困难的工程中具有较强适用性。

设计流速。针对水流速度较高、河道坡降较大的河流，应优先考虑抗冲刷能力较强的格宾石笼和浆砌石护岸技术，结合实际情况合理选择放坡或挡墙护岸结构。

2.3 格宾石笼生态护岸技术

在古代筑龙结构的基础上发展形成的格宾石笼护岸，主要是将符合要求的块体材料填充于网格组装成的箱体内，从而形成兼具工程生态效应、环境效应及传统护坡耐久性、安全性的柔性结构，以达到适合生物生长、生物与土体相互涵养的仿自然状态。实际工程中，格宾石笼生态护岸存在造价低、施工方便、生态环保性和安全性好等优点。

造价低。石块、格宾网等工程量为格宾石笼挡墙的主要构成，相比同类产品在石材丰富地区具有更低的造价，并且有利于就地取材。

施工便捷。结合现场施工情况，在熟练操作的条件下每天每班组可以完成砌筑量约8～10 m3，其施工速度快、操作简单且无需专门养护。

生态环保性。高透水性和高孔隙率为格宾石笼结构的典型特征，生物、水流与土壤之间可以相互涵养，并且对原生物栖息环境产生的影响较低，本土生物能够较好的生存于完工后的环境内。此外，可以使用河内块石，方便就地取材，防治土壤侵蚀以及减少对土体的干扰。

安全性。格宾石笼结构不仅存在较好的基础变形适应性、柔韧性，而且可以形成有效固坡、护坡的整体透水结构，在一定程度上抵抗冲刷和风浪冲击。

3 工程应用

在河道治理工程中格宾石笼挡墙护岸的应用日趋广泛，如付燕燕等[6]将格宾石笼护岸技术应用于韶关市新丰江治理工程，结果显示格宾石笼护岸具有节省投资、生态美观、河畅固岸等优点；乌海强等[7]研究了格宾石笼护岸技术在一级支流清江河中的应用成效，表明格宾石笼能够提高经济效益、降低生产成本以及缩短建设工期。李泽等[8]探究了格宾石笼护岸技术在昆明市盘龙江河道治理中的应用效果，并注重探究了河岸修整技术和施工方法，对改造城市河道发挥着显著成效。

3.1 工程概况

大凌河在义县头道河乡九关台门入境，左岸流经头台乡、城关乡、九道岭镇，大榆树堡镇、张家堡乡5个乡镇，右岸流经头道河乡、聚粮屯乡、白庙子乡、七里河镇4个乡镇后，在张家堡乡的木厂堡村流入凌海市境内。境内全长66.4 km，流域面积2 262 km2，主槽宽300 m左右，平水期主槽宽度150 m，水深0.2～1.0 m，坡度1%左右。

大凌河主流摆动不定，对两岸滩地植被的冲刷，造成生态环境破坏。因此，采取相应工程措施控制河势，加大河道行洪断面，平顺河势，确保水文断面所监测和收集水文数据及成果准确性、合理性；同时，防护两岸耕地、林地、植被滩地岸坎，保护生物多样性的植被缓冲带不被侵蚀；减少水土流失、防止河床冲刷，为河流流域内稳定、良好的生态系统打造坚实的基础十分必要。此外，破台子大桥至万佛堂河河口右岸河段应结合大凌河国家级湿地公园的统一规划，先要满足河道的行洪安全要求，通过相应措施，改善河道生态环境、恢复河滩湿地系统，形成生态景观、水系连通为一体的国家级生态景观湿地公园，与下游义县城区段连成一体，在大凌河上打造出一个重要的生态景观河段。

通过综合治理，使破台大桥上下游河段水域岸线开发利用得以合理规划，岸线规划建设项目与岸线规划利用功能区划相协调，结合河道的岸线资源条件，采取防洪防护工程建设，打造凌河精品工程，保障河道行洪安全、河势稳定，保护生态环境、恢复改善生态体系。将格宾石笼挡墙护岸应用于河道综合治理工程，具有成本低、耐冲刷、稳定性好、主体联结强、施工简单、坝成型快等优点。

3.2 工程形式布置

3.3 技术参数设计

(1)格宾石笼石块。采用粒径为200 mm×150 mm的卵石、块石作为格宾石笼填充物，填充后孔隙率不超过30%且保证结构安全和整体稳定，填充石料符合质量要求。

(2)格宾石笼网箱。格宾石笼网箱常见的尺寸形式2.0 m×1.0 m×1.0 m、1.3 m×1.0 m×1.0 m、0.5 m×1.0 m×1.0等，以热塑10%锌铝合金钢丝制成，网孔120×100 mm，钢丝涂塑后直径为3.1～3.5 mm。

(3)基础埋置深度。以冲刷深度以下0.5～1.0 m作为基础底板埋置深度，结合义县大凌河流速1.0 m/s和河道水利坡降较小的实际，经计算确定埋深不低于1.0 m。

(4)基础承载力。地形适应能力强为格宾石笼的典型优势，能够有效防止不均匀沉降可能导致的坍塌、拉裂等问题。通过工程计算，确定4.5 m、4.0 m、3.5 m挡墙结构的地基承载力，其最大值为90 kPa。

3.4 施工要求

(1)错峰搭接。格宾石笼层与层间不允许出现“通缝”，砌体结构要上下联结、横纵交错，并以“丁”字箱体适当摆放每层格宾石笼。

(2)预留沉降缝。无经验情况下，技术规范要求以墙身高度的3%～5%作为沉降量取值。通过监测挡墙沉降发现，综合治理工程的局部沉降量达到30 cm，这主要与未预留沉降量就开挖基础有关。因此，为保证护岸结构安全稳定要至少预留30 cm的沉降量。

(3)降排水问题。通过现场调查发现，虽然关闭了治理河段上、下游的节制闸，但积水现象仍然存在。为防止出现地基承载力受人为干扰而不达标的问题，在基础开挖施工时需要做好降排水工作。

(4)外观要求。格宾石笼砌体要线性符合设计要求、外露面平整美观，为保证线形美观要注重曲线段的施工控制。

4 结语

将格宾石笼护岸应用于义县大凌河综合治理工程，能够为沿河居民和周边农田提供安全的空间，并保证周边环境与河流水体检的信息交流，在满足设计洪水标准不越堤和遇常水位基础防冲要求的情况下，为水生动植物生长营造了良好的生存、繁衍空间，其优点有造价低、施工简便、环保、生态、安全等，在河道生态治理和水生态文明建设中具有广泛的应用前景。