基于狗河绿滨垫型式防护及生态网格设计探析

孙文伟

(辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003)

1 概 述

狗河发源于绥中县加碑岩乡窝岭村康庄北，流经加碑岩、秋子沟、明水、范家、前卫、沙河、网户、荒地等八个乡镇。河流穿过京沈高速公路桥、G102国道桥、沈山铁路及滨海公路后注入渤海，是绥中最大的独流入海河流。全长86.7km,流城面积539km2,多年平均径流量为13522万m3。该河道工程位于狗河中下游的沙河镇狗河城子村小官帽段，地理坐标为东经120°08'10"-120°08'34"，北纬40o14'59"-40o14'24"。治理河段为狗河下游段，铁路桥以上0.4km，距离猴山水库约21km,距离绥中县约20km。

2 工程现状及存在的主要问题

2.1 工程设计范围

对狗河下游段干流进行治理，治理段全长1159m(河道轴线桩号0+000-1+159)。设计主要内容包括生态格网结构护岸工程。

共修建护岸1446m。其中左岸修建护岸长度676m，共分两段，第一段长度230m(桩号L0+000-L0+230)，起点接已建护岸，左岸第一段终点位于河口处。左岸第二段长度446m(桩号L0+000-L0+446)，起点位于拦河坝下游88m。

右岸修建护岸长度770m，共分两段，第一段长度250m(桩号R0+000-R0+250)起点接已建浆砌石护岸末端。右岸第二段长度520m(桩号R0+000-R0+520)起点位于拦河坝右岸下游处。对治理河段全段清淤，清淤总长度1159m(河道轴线桩号0+000-+159)。

2.2 工程现状

工程治理段上游为一期、二期工程已建护岸，已建护岸采用绿滨垫护坡，固滨笼护脚，边坡为1∶2.0，坡长为7-9m，现状运行状况良好。

狗河治理段两岸间距离为70-330m，现状主河槽比较顺直，上游已建护岸，护岸型式为绿滨垫及浆砌石。河道局部有简易砂堤，两岸多为耕地。本次治理段河道现状纵坡约为3‰。河道桩号0+660处有一座溢流堰(堰型为实用堰)，堰高1.9m，净宽335m；溢流堰左岸设冲砂闸，冲砂闸为5孔；左岸设引水闸2孔，引水闸后接大官帽干渠。溢流堰下游设消力池，宽度为20m。溢流堰现状完好，运行状态良好。

2.3 存在的主要问题

2.3.1 河道淤积严重

狗河上游为山区，中下游为平原区。当遇历时短、降雨强度大的暴雨时，洪水沿河沟夹带泥沙宣泄而下，上游山区河段往往是水流湍急，对两岸冲刷较大。一旦进入下游平原区，洪水流速陡减，加之泄流不畅，造成泥沙淤积严重，致使现状河床高程与河床外地面高程几乎齐平，形成“河床淤积致使泄流不畅，泄流不畅加剧河床淤积”的恶性循环。

此外，一些村民违法占用河道， 使河道变窄、行洪不畅，这些人为因素也是造成河道淤积严重的主因之一。

2.3.2 防洪工程不完善，洪水灾害频繁

本次治理段现状河道右岸基本无堤，或是早期修建的简易砂堤，不仅防护标准低，面且没有护岸措施。丰水年汛期洪水泛滥 经常发生决口事件，直接威胁人民群众的生命财产安全。

2.4 工程建设的必要性

随着绥中县社会经济的快速发展，防洪问题越来越受到当地政府的重视。近年绥中县的雨水较多，洪水泛滥，同时，项目区所在地主要以经济田为主，是流域内乡镇的主要经济收入，当前的防洪问题更加不容忽视。治理段河道内严重淤积，大大削弱了河道的过水能力，河道防洪清淤工程是迫切必行的[1]；另外河道两岸岸坡冲刷严重，简易砂堤防洪标准较低，河道岸坡护砌工程是迫切必行的。因此，合理规划、科学治理，因地制宜的加快实施河道疏浚工程，提升防洪能力，改善流域面貌，是推进社会主义建设的基本要求。通过本次设计，开展河道综合治理工程，能够进一步健全狗河小官帽段防洪工程体系，增强水体自净及置换能力。同时，加强河道的管理，加强绿化，将为维系和保护生态环境向良性循环方向发展创造有利条件，是处理好环境与经济、社会协调发展的关系的前提，最终实现人与自然和谐相处[2-3]。

针对本段河道现状及存在的问题，通过本次河道治理，可有效提高河道的抗冲能力，保护沿岸居民生命财产安全，改善生态系统，使河道周边环境与当地经济发展相适应[4]。因此，本工程实施十分必要。

3 工程总布置

根据河道地形、地质及水文情况，在保证行洪安全的前提下，修建护岸1446m(包括左岸676m，右岸770m)，工程设计采用绿滨垫型式防护，工程布置以对环境影响最小为前提，兼顾占地及施工的方便性，工程完工后易于维护，使工程与河道生态相协调。护岸走向依照现状河道走势进行布置。通过护岸工程增加防洪的安全性，减轻自然灾害造成的损失，造福沿岸百姓。

对狗河下游段干流进行治理，治理段全长1159m(河道轴线桩号0+000-1+159)。治理段河道现状岸坡杂草丛生，两岸多为耕地，土质岸坎冲刷严重，岸坡塌岸处较多。另外，河床泥沙淤积严重，致使现状河床高程几乎河床外地面高程齐平。针对以上问题，工程主要建设内容包括清淤工程、生态格网结构护岸工程。共修建护岸1446m，其中左岸修建护岸长度676m，共分两段，第一段长度230m(桩号L0+000-L0+230)，起点接已建护岸，左岸第一段终点位于河口处。左岸第二段长度446m(桩号L0+000-L0+446)，起点位于拦河坝下游88m。右岸修建护岸长度770m，共分两段，第一段长度250m(桩号R0+000-R0+250)起点接已建浆砌石护岸末端。右岸第二段长度520m(桩号R0+000-R0+520)起点位于拦河坝右岸下游处。为恢复河道过流能力，对治理段河道进行清淤，清淤段长1159m。

4 工程设计

4.1 护岸结构设计

工程护岸采用绿滨垫型式防护，坡脚采用固滨笼护砌。轴线桩号0+000-0+328段绿滨垫垂直防护高度3.55m，护岸迎水面边坡1∶2，坡长为8m，护岸顶部设0.5m宽压顶。绿滨垫厚度0.3m。考虑坡面绿化，在绿滨垫块石上部铺设20cm厚生态袋(袋内含草籽)，块石和生态袋均位于石笼网内。故绿滨垫规格为6m×2m×0.5m，每隔2m设单层隔片。绿滨垫下设20cm厚砂砾垫层，垫层下铺设≥400g/m2无纺布(延伸至护脚底部)。护岸顶部种植灌木榆叶梅，种植间距1.2m，榆叶梅高度h=0.8-1.0m，冠幅w=0.8-1.0m,每穴基部枝条数n>60。护脚采用固滨笼结构，规格6m×1m×1.5m，每隔2m设单层隔片，下层铺设≥400g/m2无纺布，基础开挖边坡1∶1。护岸回填部分应分层夯实，夯实后相对密度≥0.6。

轴线桩号0+684-1+159段绿滨垫垂直防护高度2.66m，护岸迎水面边坡1∶2，坡长为6m，护岸顶部设0.5m宽压顶。绿滨垫厚度0.3m。考虑坡面绿化，在绿滨垫块石上部铺设20cm厚生态袋(袋内含草籽)，块石和生态袋均位于石笼网内。故绿滨垫规格为6m×2m×0.5m，每隔2m设单层隔片。绿滨垫下设20cm厚砂砾垫层，垫层下铺设≥400g/m2无纺布(延伸至护脚底部)。护岸顶部种植灌木榆叶梅，种植间距1.2m，榆叶梅高度h=0.8-1.0m，冠幅w=0.8-1.0m,每穴基部枝条数n>60。护脚采用固滨笼结构，规格6m×1m×1.5m，每隔2m设单层隔片，下层铺设≥400g/m2无纺布，基础开挖边坡1∶1。护岸回填部分应分层夯实，夯实后相对密度不低于0.6。

格宾石笼填充物采用块石，要求石料质地坚硬，饱和抗压强度要求>30MPa，天然密度≥23.5kN/m3，最大吸水率<10%，不易水解，耐久性好，单块重量≥150N，最小尺寸应>15cm，级配均匀填充空隙率≤30%。薄片、条状等形状的石料不宜采用。风化岩石、泥岩等亦不得用作充填石料。

4.2 生态网格设计

绿滨垫规格6m×0.5m×2m，每隔2m设单层隔片。固滨笼护脚规格6m×1m×1.5m，每隔2m设单层隔片。

绿滨垫及固滨笼和绿滨垫均采用包覆PVC的热镀锌钢丝并符合CECS353：2013标准，网孔大小均为100×120mm，网丝直径2.5mm，涂塑后直径3.5mm；边丝直径3.0mm，涂塑后直径4.0mm；绑扎丝直径2.0mm，涂塑后直径3.0mm。网丝为热镀锌，镀锌层层厚为100g/m2以上。

填充石料必须坚固密实、耐久性好、不易碎、无风化迹象，填料的中值粒径介于15-20cm之间，不在外表面的填料可有15%的超出该范围。质量控制应符合《生态格网结构技术规程》标准。级配应合理，填充后生态网格结构的空隙率应<30%，石料强度等级≥MU30。

4.3 绿滨垫厚度计算

绿滨护坡厚度计算按照《生态格网结构技术规程》的公式计算，公式如下：

1)绿滨垫中填石的平均粒Dm应按下列公式计算：

(1)

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(推荐最小1.1)；Cs为填石稳定系数，大多数情况为0.1(适用于填石有棱角，最大与最小填石尺寸比在1.5-2.0之间)；Cv为流速分布系数，Cs≥1.0，在堤和混凝土渠道的端部一般为1.25；d为流速V处局部水深，m；γs为填石的重度，kN/m3；γw为水的重度，kN/m3；V为断面平均流速，m/s，通常取水面以下0.6倍水深处流速，或者取0.2倍、0.8倍水深处流速平均值；g为重力加速度，10m/s2；K1为边坡修正因子，坡度1∶1取0.46，1∶1.5取0.71，1∶2取0.88，1∶3取0.98，1∶4以上取1.0；R为水力半径；b为水面宽度。

通常情况下，填石粒径确定后，应按下式确定绿滨垫厚度：

t=2.0Dm

(2)

式中：t为绿滨垫的最小厚度。

2)考虑波浪作用，当tanα≥1/3时，t应按下式计算。

(3)

式中：Hs为波浪设计高度，m，取值可按现行国家标准《堤防工程设计规范》执行；α0为河岸倾角，o；n为填石空隙率，%；△m为水下材料的相对重度；γs为填石的重度，kN/m3；γw为水的重度，kN/m3。

计算结果见表1。

表1 绿滨护坡厚度计算成果表

根据计算结果可知，选取计算结果较大值为0.12m，结合填充块石粒径及施工要求，选取绿滨垫厚度为0.3m合理。但考虑坡面绿化，在绿滨垫块石上部铺设20cm厚生态袋(袋内含草籽)，块石和生态袋均位于石笼网内。故绿滨垫网片厚度为0.5m，规格为6m×2m×0.5m，根据规定块石粒径填料的中值粒径宜介于1.5D-2.0D之间，计算得石笼网网孔尺寸应控制在10cm以下，考虑工程实际经验，绿滨垫格宾网网孔规格为100mm×120mm。

4.4 清淤工程设计

治理河段河道经多年淤积，导致主河槽过窄，局部河段因淤积严重导致滩地抬高，影响洪水渲泄，需合理清淤拓宽。清淤工程以恢复河道原貌为原则[5-6]，基本贴合其原状比降及治导线，设计清淤比降基本与原河道比降一致，清淤宽度60-335m，均属于河道原始宽度；拓宽后使水流更平顺的下泄[7]-[10]。清淤土方除用于岸边填筑、回填土外，余料运至5km处的坑塘以保护岸滩。

5 结 语

通过对狗河绿滨垫型式防护及生态网格设计工程的实施，提高了河道岸坡防冲能力，使狗河的防洪体系得到了整体提升，使沿岸人民群众的生命、财产安全得到保障。同时，工程清除了河道内垃圾、杂草、淤泥等，使狗河沿线生态环境得到极大的改观，同时带动区域经济发展。