中小河流工程治理与生态修复

中小河流工程治理与生态修复总工程师梁军2016年4月中小河流是指流域面积介于200km2——3000km2之间的河流，四川省内约有325条，约占总河流数量的26%。全省约有77%的乡镇位于中小河流两岸临水而居。因此，中小河流治理对农村及小城镇建设意义重大。由于特殊的地理环境，中小河流多数属山区型河流，是区内大江大河的源头。其特点是：1，河流落差较大，坡降陡水流湍急；2，冲刷力强，其破坏力也强，河岸多为岩质岸坡；3，洪枯水位变幅大，汛期洪水陡涨陡落，汇流时间短，极易形成山洪灾害。4，对中小河流的开发利用应遵循：“给出洪水出路，人才有活路”的原则，留够行洪过流断面，不能任意侵占河道。•河流是大自然赐予人类赖以生存的宝贵资源，一直支撑着人类社会的发展。历史上，许多灿烂的古代文明都是依河而兴，人类最早的居住地也是依河而建。•随着人口数量不断增加、经济高速发展，人类活动加剧等因素的巨大影响，河流承受的压力也日益加重，河流生态环境呈现出整体恶化的趋势。•据统计，县级以下的城镇77%位于江河沿岸，对河流的过度开发侵占，导致一系列的恶果。——对河道挤占严重，违章乱建，影响河道行洪安全；——污水大量排放，危及河道生态安全和河流健康；——近年来极端气候频发、突发、多发，中小河流洪涝灾害十分突出，成为防洪减灾体系中的薄弱环节，严重威胁城镇和乡村的防洪安全，影响到小城镇和新农村建设。中小河流途经乡镇现状（一）侵占行洪断面违章建筑中小河流途经乡镇现状（二）水质污染严重河道脏乱差目前，我省中小河流工程治理与生态修复项目现已基本完成。综合治理河道长度1831公里，新建堤防600余公里，新建护岸50余公里，加固堤防20余公里，清淤疏浚河道380余公里。●总长度2881公里。取得极大的社会与生态效益：——受益人口771万人——受益农田草场86万亩——改善了城乡人居环境，维持中小河流的健康生态。传统的河道防护工程模式常用建筑材料：1，砌石：干砌石、浆砌石——采用块石、条石、大卵石等。2，混凝土：现场浇筑、购买商混、预制构件、模袋混凝土。3，岩土坡壁：喷锚防护、土钉、刚性网、柔性网。建成后的效果：1，功能较单一——仅能够满足防洪保安的要求；2，环境不友好——“黑大粗”、“两面光”，不增益环境。3，综合利用差——人居休闲、旅游观光结合不好。破坏生态劣化环境混凝土板块浆砌石模袋喷锚防护二、中小河流建设新理念因地制宜、注重实效——根据当地社会经济发展实际和中小河流防洪存在的实际问题，采取经济、适用、有效的措施，优先解决最突出的问题，讲求治理效益。设计原则统筹协调、综合治理——统筹处理中小河流治理与河流生态环境保护、水资源开发利用的关系；统筹协调中小河流治理河段与河流上下游及左右岸的关系；统筹衔接中小河流治理与山洪灾害防治的关系；统筹兼顾中小河流治理与河道管理、防洪与排涝、近期与远期的关系。突出重点、分步实施——以保护中小河流沿岸城镇、成片农田和基础设施的防洪安全为重点，既要考虑中小河流近期治理的需要、又要量力而行，区分轻重缓急，分期分段开展治理。●规划为龙头——防洪规划、城镇建设规划、生态环境保护规划；●设计是基础——堤防工程设计、景观设计，环境保护设计；●施工作保证——堤防工程施工、市政工程施工；●生态为引领——以自然、绿色、和谐为主题的生态打造，形成水清岸绿、环境优美的旅游线或休闲场所。中小河流治理要符合流域、区域防洪规划，设计应根据国家《防洪标准》（GB50201-94），并结合中小河流防洪保护区现状及社会经济发展需要合理选择治理标准。防洪标准一般采用10～20年一遇、排涝标准一般采用5～10年一遇。中小河流治理标准●水利部、财政部《关于印发全国重点地区中小河流近期治理建设规划的通知》●《全国重点地区中小河流治理项目管理暂行办法》●《省重点地区中小河流治理项目建设管理暂行办法》●《堤防工程设计规范》●《省重点地区中小河流治理项目初步设计报告编制大纲（试行）》项目建设依据中小河流设计特点堤线布置原则●平顺——应与河势流向相适应，与洪水主流线平行，有利于行洪；●不侵占河道——堤线一般沿自然岸线修建，以减少工程量和不侵占河道断面；●稳定性——堤防主要用于防洪，应满足洪水冲刷侵蚀；●多功能——考虑堤防与道路、休闲与观光、抢险救灾与生态建设等多方面。1,稳定河宽采用下述三个水流、河相基本方程式联合求解：式中：k——参数k=30/33是与河岸有关的参数，一般取K=1/10030/33；Q——造床流量（m3/s），近似取2年一遇（P=50%）洪水流量，中小河流设计特点2,设计洪水水面线计算利用恒定非均匀流水面曲线方程式进行水面线分析计算。为确定防洪堤的堤顶高程提供依据。基本方程式：中小河流设计特点式中：Z上和Z下—分别为上断面和下断面水位高程。沿程水头损失：局部水头损失：3,冲刷计算冲刷深度直接关系到河堤基础稳定程度。由以下式计算：式中：hs——局部冲刷深度，m；H0——冲刷处水深，m；Ucp——近岸垂线平均流速，m/s；Uc——泥沙起动流速，m/s；U——行进流速，m/s；n——与防护岸坡在平面上的形状有关，取n=1/4；η——水流流速不均匀系数。中小河流设计特点01ncpscUhHU21cpUU中小河流堤防几种基本型式①仰斜式堤型重力式堤型中小河流堤防几种基本型式②斜坡式生态堤衡重式堤中小河流堤防几种基本型式③带马道斜坡式堤中小河流堤防几种基本型式④复合式堤（重力式挡墙+斜坡式）三、生态防洪堤与护坡设计生态防洪堤——●近年来，随着城市建设和人居环境的要求日益增高，防洪工程已不再是传统意义上的大兴土木，而是通过河道治理与生态措施相结合，使防洪工程与周围环境融为一体，即保底防洪保安功能，又通过生态措施维护并保留了河道自然生态本色，美化了河道河岸河堤，提升了环境质量，极大地改善当地生态环境、社会环境和人居环境。●通过整合市政、环保、社会资金，同步实施雨污分流，水污染治理，绿化亮化工程，景观栏杆、亲水马道和城镇休闲广场，使城镇人居环境明显改善，城市品位全面提升。生态防洪堤工程实例岳池县长滩寺河花园镇治理项目，结合县城防洪建设、东湖公园和城市建设，打造生态河堤长3.2公里。生态护坡——●采用适宜的植物与土木工程相结合，在稳定的坡面上实施以增强坡面美化、绿化及其生态效果，提高观赏性并尽量与自然相融为一体，同时减轻坡面的水土流失和不同频率洪水的侵蚀，保障堤防安全可靠的一种综合化技术措施。生态护坡常见类型1人工种草、平铺草皮护坡人工播撒草种、在边坡面铺设天然草皮，施工简单、造价低廉；是最常用也是应用面最广的生态植草措施崇州市羊马河江源镇防洪堤生态护坡常见类型2液压喷播植草护坡将草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂、色素等混合配水搅匀，由机械加压喷射到坡面。汶川绵池镇生态堤防生态护坡常见类型3客土植生护坡将保水剂、粘合剂、腐殖土、缓释复合肥等材料制成客土，经机械搅拌后吹附到坡面上，形成一定厚度的客土层。然后将选好的种子经过喷播机搅拌后喷附到坡面客土层。新津城区堤防生态护坡常见类型4网格生态护坡是由砖、石、混凝土砌块、现浇混凝土或空心砼砖等材料形成网格，在网格中栽植植物，形成网格与植物综合护坡系统，既能起到护坡作用，同时能恢复生态、保护环境。广安区渠江堤防生态护坡常见类型5植被型生态混凝土护坡生态混凝土由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和植生土层组成。多孔混凝土由粗骨料、水泥、适量的细掺和料组成，是植被型生态混凝土的骨架。保水材料以有机质保水剂为主，可掺入无机保水剂混合使用，为植物提供必需的水分。植生土层铺设于多孔混凝土底面，形成植物生长基础；广元市剑阁县白龙镇炭口河防洪整治工程生态护坡常见类型6生态袋护坡由抗老化高分子化学纤维材料和自然土体组成，植物在装有土的生态袋中生长，替代钢筋水泥等高能耗和破坏环境的传统建筑材料，以此来进行护坡和修复环境的一种护坡技术。具有柔性、绿化、环保、施工快捷、抗冲性能好等诸多优点。这项技术已成为生态护坡的发展方向。江油市城区生态堤防生态袋护坡工程实例（一）乐山市市中区绵竹镇竹公溪防洪治理工程生态袋护坡工程实例（二）蒲江县蒲江河寿安镇防洪堤工程简评在以上六、七种生态护坡型式中，仍以网格生态护坡、植被型生态混凝土护坡、生态袋护坡三种生态护坡型式具有较强竞争力，其中以生态袋护坡型式最具安全可靠性能。浦江县西来镇临溪河防洪治理工程生态护坡设计准则从一些地区诸中等四三十几项生态护坡工程实际应用情况分析，可以归纳出生态护坡实际应用与选择所应遵循的若干准则。1防洪安全准则。应首先满足工程安全与防洪安全的要求，不能一味追求“花架子”而舍本逐末。2结构可靠准则。生态护坡应建立在稳定牢固的工程边坡上，传统工程边坡“穿上”生态“外衣”形成生态边坡，其自身要稳定可靠，不能因为失稳、滑坡、绿化失效而影响生态边坡的结构稳定。生态护坡设计准则3生态美化准则。生态堤防应尽可能地为人类城市提供良好的居住环境与生态景观，这两个方面的相互融合才是真正优良的防洪工程，因此追求生态美化的园林景观设计是必不可少的。4经济合理准则。选择、造价低廉的生态护坡型式一定要量力而行，做到经济合理、安全可靠、生态美化等方面的协调统一。5因地制宜准则。应针对我省山区型河流的特点，认真分析水流流速、冲刷性、河岸形态等河势变化情况，选择安全可靠、经济合理的生态护坡型式与结构。中小河流工程治理是基础，生态修复是提升，人居环境打造是社会经济发展的必然，实现人与自然的和谐共处是目标。涉及水利部门、环保部门、住房建设部门、国土部门等多部门合作，通过整合资源、项目、资金，形成合力，必将使河湖治理和生态修复上升到一个新的水平！谢谢大家！