寻乌县水源乡河道护岸工程设计与分析

2024-03-20贺传钰

陕西水利 2024年3期

贺传钰

（江西省赣州市寻乌县水利局,江西赣州 342200）

0 引言

山区河道多有纵坡大、流速快的特点,而河道的原生岸坡通常土体结构单一,生态脆弱,抗冲性差。在急流的冲击下,原生河岸极易发生局部坍塌,长此以往可能诱发山体滑坡,对沿河村镇和两岸耕地的安全构成严重威胁[1-3]。护岸工程作为一种人为对河岸加以强化加固的手段,在维护河道岸坡稳定、减少山洪灾害等方面发挥着重要作用[4]。不过我国部分山区在进行护岸治理时,存在只以固岸泄洪为目的不顾整体环境生态协调的问题,严重影响了河岸带生态系统的稳定,导致河岸带生物多样性退化,甚至于完全丧失[1,4,5]。因此,设计和比选出一套兼顾安全、生态和经济的护岸方案对保护流域居民生命财产安全、促进流域地区经济健康发展以及维护河岸带生态系统稳定均存在重要意义。本文以赣州市寻乌县水源乡综合治理工程的河道护岸工程为研究背景,从可靠性、工程布置合理性、生态性和经济性四个维度对护岸方案进行综合分析,比选最优的几种类型,并结合河岸特点设计护岸断面型式,最后根据各段河道之间的差异进行细化的针对性设计。

1 项目概况

1.1 工程概况

寻乌县水源乡河道综合治理工程位于江西省赣州市寻乌县,工程区域内涉及水源乡一个乡镇,包括水源乡的载下等沿河重要村庄及大面积耕地,保护人口0.38万人,保护耕地0.99万亩。本工程拟综合治理河道总长为8.471 km,其中主流为寻乌水水源乡段,长7.498 km,起始于太湖水库溢洪道出口处,终止于袁屋村大桥；支流为登豆岭河,长0.973 km,起始于老屋村老屋桥处,终止于与水口庙小桥处。河道岸坡设计对迎流顶冲凹岸段进行重点加固,加固总长达5.754 km,其中主流加固5.481 km,登豆岭河加固0.273 km。

1.2 工程河道现状

工程所在区域受寻乌水和太湖水库洪水威胁,极易形成洪涝灾害。拟整治的寻乌县水源乡段寻乌水及支流登豆岭河现状河道弯曲,岸线曲折,坡降较陡,河道宽窄不一,主河槽宽10 m～40 m,断面不规则；岸坡及坡脚几乎处于无防护状态,部分岸坡长年受洪水冲刷已发生崩塌；上游局部河段淤积形成心滩,使河道缩窄,严重影响泄洪能力,导致汛期暴雨时期,洪水时常难以及时排出。

1.3 岸坡现存问题

本护案工程区内河道分别为寻乌水和登豆岭河,岸坡土质情况：上部出露地层为重砂壤土、下部为砂（卵）石组成,多呈松散～稍密状,下伏基岩为强～弱风化黑云母花岗岩。河岸部分岸坡长年受水流冲刷,局部已呈直立状,存在坍塌隐患；部分岸坡处于迎流顶冲段,受流水冲击动量较大,坡脚掏空严重,已见坍塌现象,稳定性差。沿河的主要保护对象为果园基地、大棚蔬菜基地、乡村道路、村庄。

2 护岸方案比选

本工程根据河道两岸地形条件和类似工程经验,设计4种河道护岸方案：抛石固脚+干砌块石护坡（方案一）、C20砼趾墙+C15预制块护坡（方案二）、C20砼趾墙+干砌块石护坡（方案三）、C20砼趾墙+草皮护坡（方案四）。方案将主要从结构可靠性、工程布置合理性、生态性和经济性四个准则进行综合评价以上四种方案,比选出最佳方案。

根据已有文献[5]以及工程经验,以上四个准则的重要程度排序为：结构可靠性＞工程布置合理性＞经济性＞材料生态性。以上排序具有一定合理性,但本工程基于生态考虑,认为选材的生态性会间接影响之后河岸带的生物多样性和生态稳定性,所以相应的给材料生态性赋予了更高的重要性。基于本工程的重要程度排序为：结构可靠性＞工程布置合理性＞材料生态性＞经济性。结构可靠性、工程布置合理性、生态性和经济性四个准则的权重分别为：0.32,0.28,0.23,0.17。

若以2 m高岸坡加固为例,计算各护岸方案每延米的投资见表1。

表1 护岸型式投资比较表

从表1可知,站在经济性的角度给四种方案排序,则方案一＞方案二＞方案四＞方案三。

其他准则由专家按程度进行打分,分值越高表示越优秀,四个方案在四个准则上的细化评分以及用各方案在各准则所得的分值乘以准则相应的权重得到的总评分见表2。

表2 各方案综合评价分值

由表2可以看出,方案三和方案四是最优的两个方案,故将选作为本工程的主要护岸方案。

3 护岸型式断面设计

采用C20砼趾墙+干砌块石护坡和C20砼趾墙+草皮护坡两种型式的具体断面设计如下。

3.1 C20砼趾墙+干砌块石护坡

岸坡下部采用C20砼趾墙,挡墙顶宽0.5 m,背水坡坡比为1∶0.4,迎水坡坡比为1∶1.0；挡墙基础厚0.6 m,基础顶面高程与设计河床底高程相同,新建趾墙每隔10 m设置沉降缝,缝宽20 mm,采用聚乙烯闭孔泡沫板填缝,趾墙高0.6 m；挡墙以上采用干砌块石护坡与岸顶衔接,护坡坡比为1∶2.0,干砌块石厚0.4 m,下铺砂砾石垫层厚0.15 m,坡顶设1.0 m宽干砌石压顶。具体断面设计见图1。

图1 C20砼趾墙+干砌块石护坡断面图

3.2 C20砼趾墙+草皮护坡

岸坡下部采用C20砼趾墙,挡墙顶宽0.5 m,背水坡坡比为1:-0.2,迎水坡坡比为1∶0.5；挡墙基础厚0.6 m,基础顶面高程与设计河床底高程相同；挡墙基础顶面以上0.5 m,每隔1.0 m设置一排排水管,排水管采用DN50PVC管,排水管横向间距2.0 m,呈梅花型布置,排水管墙后进口设置土工布包砂砾石反滤包,直径0.3 m；新建挡墙每隔10 m设置沉降缝,缝宽20 mm,采用聚乙烯闭孔泡沫板填缝。挡墙高度根据岸坡高度及地形条件确定,应不低于对岸滩岸岸顶高程。具体断面设计见图2。

图2 C20砼趾墙+草皮护坡断面图

4 工程护岸针对性设计

挑取存在问题的河岸段进行护岸处置。优选排名前二的方案,护岸型式总体设计思路为：对冲刷严重的迎流顶冲凹岸段,采用C20砼趾墙+干砌块石护坡；其他局部临近房屋及道路凹岸迎流顶冲段采用C20砼趾墙+草皮护坡；此外,分析每个河段的特殊性,有针对性的增加或替换更适合的护岸方法。

（1）寻乌水水源乡段左岸

1）K0+000～0+875,保护对象为果园基地,现状岸坡相对较陡,坡脚掏空严重,受水流冲刷严重。根据现场实际地形情况,设计对该段岸坡采用C20砼趾墙+干砌块石+草皮护坡护岸。

2）K1+250～2+500,保护对象为大棚蔬菜基地、乡村道路,为迎流顶冲凹岸段,现状岸坡相对较缓,局部岸坡坍塌较严重。对该段岸坡采用C20砼趾墙+草皮护坡进行护岸。

3）K2+500～3+585,保护对象为乡村道路,为迎流顶冲凹岸段,现状岸坡相对较缓,局部岸坡坍塌较严重。设计对该段岸坡采用C20砼趾墙+草皮护坡进行护坡。

4）K4+385～K4+770,位于乡镇重点打造段,按照建设秀美乡村要求的,设计采用C20砼趾墙+干砌块石+草皮护坡加设游步道。

（2）寻乌水水源乡段右岸

1）K0+100～1+220,保护对象为大棚蔬菜基地、乡村道路,为迎流顶冲凹岸段,局部岸坡坍塌较严重。设计对该段岸坡采用C20砼趾墙+干砌块石+草皮护坡。

2）K1+220～2+720,保护对象为大棚蔬菜基地,处于迎流顶冲凹岸段,现状局部岸坡相对较陡、坍塌较严重。设计对该段岸坡采用C20砼趾墙+干砌块石+草皮护坡进行护坡。

3）K2+720～3+585,保护对象为村庄、乡村道路,处于迎流顶冲凹岸段,现状局部岸坡相对较陡、岸坡坍塌较严重。设计对该段岸坡采用C20砼趾墙+草皮护坡进行护坡。

4）K3+685～K4+385：位于乡镇重点打造段,为满足秀美乡村建设要求,设计采用C20砼趾墙+干砌块石+草皮护坡加设游步道。

（3）登豆岭河

Z0+850～Z0+973左岸,处于迎流顶冲凹岸段,现状局部岸坡相对较陡坡、坍塌较严重。设计对该段岸坡采用C20砼趾墙+草皮护坡进行护坡。Z0+000～Z0+150段右岸,现状岸坡受水流冲刷,局部呈直立状,且坡内有大棚蔬菜基地,受季节洪水影响,岸坡存在坍塌。根据现场实际地形情况,设计对该段岸坡采用C20砼趾墙+干砌块石+草皮护坡。