中小河流治理工程的展开分析——以于都县葛坳乡防洪工程为例

钟阳军

(江西省富大建业有限公司，江西 赣州 342300)

为进一步强化区域生态环境优化建设力度，实现对区域生态环境的整体性改善，推行对中小河流的治理极为必要。实践中，需要综合落实岸坡整治以及河道疏浚，以此达到提高中小河流治理工程质量的效果。

1 工程概述

葛坳乡防洪工程地处赣江梅江支流葛坳河中上游河段，工程涉及河段长约6.71 km。工程终点控制流域面积 45.6 km2，治理段河道纵比降9.22‰。工程主要采取疏防结合、河道整治与河流生态保护结合，围绕保障河道行洪通畅，减轻洪水灾害损失，提高流域综合防灾减灾能力；工程实施将改善河流两岸村庄的水生态环境，同时结合新农村建设需要，更加注重生态、景观、亲水效果，使人水更加和谐。工程总体布局为护岸与疏浚相结合，即在岸坡整治同时，对淤积的河床进行必要的清理疏浚，加大其过流能力。

2 中小河流治理工程的总体布置分析

2.1 岸坡整治工程的总体布置

本工程区域内的河流均为山区性河流，山高、坡陡、弯多、弯急，加上人类活动的影响、暴雨的冲刷，造成局部河岸多处出现崩塌的危险，对防洪安全造成较大的不利影响。经实地调查，崩岸危险主要有如下几种情况：第一，局部地区地形起伏大，河道拐弯急，洪水常年冲刷，造成崩岸危险。第二，局部地区人类活动影响，植被差、坡度大，造成崩岸危险。第三，支流与干流交汇处，夹角大，支流洪水对汇合口附近的河岸存在冲刷崩塌的威胁。 本次工程的险段护岸范围为：对各河流两岸冲刷较严重及岸坡较松散的河段进行护岸处理，本工程护岸总长7.91 km。

2.2 河道疏浚工程的总体布置

本工程区域内的河流上游均为山区，森林茂密，植被良好，水土流失现象不严重。但是各河流中下游人类活动较为频繁，植被一般，有一定的水土流失。由于上游山高、坡陡，加之上下游人类活动的影响，造成中下游河床多处淤堵，对防洪安全造成较大的不利影响。经实地调查，河道淤堵主要有如下几种情况：第一，河床中泥沙淤积，形成沙丘小岛，堵塞河床。第二，部分河道断面过窄。第三，农村河段生活、建筑垃圾堆积，造成河床堵水。通过局部河道疏浚清淤，可以实现扩大河道过水断面，减轻河床淤堵对河道防洪安全的不利影响。河道疏浚以稳定中水河槽为主，满足通过河道造床流量要求。在本工程中，设定疏浚段桩号为K3+170～K6+710。

3 中小河流治理工程的展开要点探究

3.1 岸坡整治工程的设计与施工要点

3.1.1 布置原则

在本次岸坡整治工程中，优先选用复式断面；针对已有护坡的区域，在充分对现有护坡材料进行利用的基础上，推行修补加固施工；对于堤身受水流冲刷较严重的，应尽量采用生态型硬护坡。对迎流顶冲、急流傍岸的河段、陡岸，宜优先采用平顺护岸固脚，以稳定现有河势。平顺护岸可根据河流冲刷情况主要采用水上坡式护岸等型式；如果工程施工的地形条件或是河道两岸现有建筑物会对岸坡整治施工造成一定影响，那么可以选用墙式护岸的模式。

本次设计岸坡治理总体思路为：主要以生态护坡为主的整治方式，尽可能还原河道原本面目。对现有河岸护坡能利用的，要进行改造加固，达到使用功能，部分岸坡原有树木较多，施工时注意尽量不要破坏。

3.1.2 护岸结构与材料要求

在选择护岸施工材料的过程中，应当尽可能选取本地材料，并在保证稳定性与抗冲刷性达标的基础上，把握护岸材料的生态性与环保性，以此营造出更为优质的河道环境，提升河道生态生物多样水平。除上述要求之外，在进行河岸施工材料的选取时，还要着重把握以下要点：拥有较好的透水透气性，孔隙数量较多；生态友好，能够为多种生物的生存、生长与繁衍提供支持；可以更好适应河床的变形现象。

3.1.3 护岸形式结构的选取

在选取护岸形式结构的过程中，需要着重以“生态护岸”“利用当地材料”为主要原则，结合对工程成本的考量，完成对不同河段护岸形式的选择。目前，常用的河道护岸形式结构如下所示：

(1)C20埋石混凝土挡墙护岸。该护岸结构更适用于较陡的岸坡区域，促使岸坡稳定性大幅提升，不会对河道进行占用，但是不适合在边坡平缓地形中引入。

(2)混凝土挡墙。该护岸结构更适用于有着较高抗冲刷要求的岸坡区域，防冲刷效果更为理想，但是成本偏高[1]。

(3)浆砌石挡墙。该护岸结构更适用于存在密集人群的岸坡区域，或是需要着重保护的河段范围内，防冲刷效果更为理想，且使用年限相对较长。

(4)混凝土护岸。该护岸结构更适用于有着较高抗冲刷要求的岸坡区域，防冲刷效果更为理想，但是成本偏高，整体表现出的稳定性较差。

(5)干砌石护岸。该护岸结构更适用于冲刷强度偏高的岸坡区域，防冲刷效果以及生态透水性更为理想，但是整体表现出的稳定性较差。

(6)格宾石笼护岸。该护岸结构的适用范围更广，有着较好的防护效果，不会对河道进行占用，但是成本偏高。

(7)框格草皮护坡。该护岸结构更适用于有着较高抗冲刷要求的土质岸坡区域，防冲刷效果更为理想，但是成本以及施工难度偏高[2]。

(8)生态鱼槽砖。该护岸结构更适用于边坡平缓地形区域内，可以实现对原有岸坡植被的保存与保护，成本偏低且生态效果更加理想，但是整体表现出的稳定性较差。

3.1.4 护岸设计

本次工程治理河流均属典型的山区河流，洪水发生时流量大、流速大、水位高，为保证岸坡稳定、行洪通畅，经综合对比各种护岸的抗冲刷能力、造价、施工难易、对生态的影响、美观效果及岸坡现状等因素，同时考虑护岸下部护脚结构位于水下，经常受水流的冲击和淘刷，需要适应水下岸坡和河床的变化问题。本工程生态治理段护岸选用混凝土护脚+生态护坡型式，生态护坡顶高程护到常水位以上50 cm左右的位置，常水位以上因为没有经常被水浸淹，为了节约投资，又能保护岸坡，所以采用常规的草皮护坡；防冲刷段护岸选用混凝土挡墙+草皮护坡。

第一，生态治理段。采用生态护坡(生态护坡典型断面图如图1所示)的桩号主要包括：左岸K0+000～K0+555、左岸K0+606～K0+910、左岸K2+419～K2+793、左岸K3+823～K6+650、右岸K0+000～K0+835、右岸K0+840～K1+950、右岸K1+955～K2+440、右岸K2+444～K3+690。

图1 生态护坡典型断面图(单位：mm)

第二，防冲刷段。左岸 K3+070～K3+213护岸段(包括支流处37.7 m挡墙)，混凝土挡墙高 2.1 m，顶宽0.5 m，底座高0.6 m，前坡比为1∶0.5，后坡比为1∶0.3。该段由于水流冲刷，河槽严重偏离，导致原有水陂无法引水灌溉。

3.1.5 裁弯取直设计

根据现状河道情况及葛坳乡的长远发展和规划，为确保汛期过水顺畅及河道两岸岸坡、建筑物的安全，本次设计对河道桩号K3+100～K3+213进行改河设计，设计图如图2所示。将偏离河槽改回原河道，将偏离河槽回填至左岸现状高程并对水陂前淤积进行清理。现状葛坳河桩号K3+213处转角弯度将近90°，由于水陂的阻水加之岸坡未做加固处理，左岸冲刷严重，导致主河槽偏离严重，原有的王陂水陂不能起到引水作用。本次设计保护了左岸居民住房及438县道的安全，使该水陂恢复引水灌溉功能。

图2 裁弯取直部位设计图(K3+070～K3+213)

3.1.6 稳定计算

依托《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)中的相关要求展开对K2+500断面的岸坡稳定计算，计算公式(1)如下所示：

K=[W3sinα3+W3cosα3tanα3+ctα3/sinα3+P2sin(α2+α3)]/P2cos(α2+α3)

P1=KW1sinα1-fW1cosα1

P2=KW2sinα2+KP1cos(α1-α2)-

W2cosα2tanφ-ct/sinα2-P1sin(α1-α2)tanφ

(1)

式中：K为抗滑安全系数；W3为基础滑动体BCD重量，kN；α1、α2、α3为滑动面FA、AB、BC与水平面的夹角，(°)；c为基础土的黏聚力，kN/m2；t为滑动深度，m；P2为滑动体ABD沿滑动面AB方向的下滑力，kN；P1为滑动体GEAF沿滑动面FA方向的下滑力，kN；W1为护坡体重量，kN；f为护坡与土坡的摩擦系数；W2为基础滑动体ABD重量，kN；φ为基础土的内摩擦角，(°)。

结构图见图3。带入实际数据，本工程中获取到的岸坡稳定计算结果(断面桩号为K2+500，计算工况为常水位)如下所示：左岸岸坡的安全系数为2.01，规定允许的最小安全系数为1.20，证实设计符合要求；右岸岸坡的安全系数为1.97，规定允许的最小安全系数为1.2，证实设计符合要求[3]。

图3 边坡整体滑动计算结构图

在此基础上，本工程设计与施工中还进一步落实了挡墙稳定性计算，实践中，主要参考《水工挡土墙设计规范》(SL 379—2007)中的相关要求展开对K3+100断面的挡墙稳定计算，得到的计算结果如下所示：

在完建期，抗滑安全系数的计算值为2.04，规定允许的最小安全系数为1.15，证实设计符合要求；抗倾覆安全系数的计算值为1.92，规定允许的最小安全系数为1.20，证实设计符合要求。

在施工期，抗滑安全系数的计算值为1.98，规定允许的最小安全系数为1.05，证实设计符合要求；抗倾覆安全系数的计算值为1.85，规定允许的最小安全系数为1.05，证实设计符合要求。

3.2 河道疏浚工程的设计与施工要点

3.2.1 设计原则

(1)方案内容可以实现对河道过水能力以及生态功能的有效恢复，并赋予河道更强的景观功能。

(2)集中连片。

(3)完成疏浚后，河底高程与上级骨干河道的河底高程可以实现无缝衔接。

3.2.2 治理方案

本工程中河道疏浚范围为K3+717～K6+710，本次治理河段为山区型河流，受农田、民房、陂坝及两岸道路束窄影响，河床底宽一般为6～20 m。为提高河流行洪能力，工程对治理范围内淤积严重的河道进行清淤疏浚。河道清淤疏浚维护河道原生态河貌，在保证原有治理河道比降基础上，河道疏浚与乡镇防洪、河道综合整治相结合，清淤、清除水下障碍物等工程措施，增大河流的泄沙能力，减轻河道的淤积速率，确保防洪安全，以恢复性疏浚为主要目标，完成河道整治，河道实现“流畅”的治理目标[4]。

设定梯形断面为本工程的清淤断面，将两侧坡度维持在1∶2；在遭遇河岸相对较缓或是较陡的位置可以落实对坡度的适当调整；同时，要求在切实保证足过洪的基础上设置底宽，并尽可能体现出对河道原本宽度的维护。工程的疏浚段总长为2.954 km，计算工程量为4575 m3，详见表1。

表1 河道疏浚

4 结 语

河道治理工程在当前受到更多关注，治理成效也与社会稳定发展、国民经济发展之间有着较高的关联性，因此必须要持续强化对河道治理工程的设计与施工质量的把控，重点推行岸坡整治以及河道疏浚，恢复并提升中小河流的过流能力，并促使人水更加和谐。