六枝马寨河道治理工程生态化设计

分类：工业设计论文发表 时间：2021-09-13 14:43 关注：(1)

　　河湖作为人类经济社会发展的物质基础、至关重要的生态资源以及赖以生存的重要条件，紧密联系着人民群众幸福和经济社会发展。为此，相关建设者在治理河道生态系统时，将现有科学技术充分利用起来，如格宾石笼网，以使其稳定透水以及生态性优势发挥出来。对现状类似工程设计运行情况进行调查，通过对生态学原理、结构设计及质量控制指标分析，为确保工程运行、生态安全目标的实现奠定基础。

　　关键词 : 生态;河道治理;格宾网;

　　1、 河道生态治理基本情况

　　六枝特区木岗镇马寨河道生态治理工程位于珠江流域北盘江水系桂家河支流打帮河上，马寨河发源于六枝特区抵簸村吴家冲附近，由西北向东南流经瓦窑水库库区、龙头山、桃子冲、木岗镇，于木岗村附近入伏，经约600m(直线距离)的伏流后从尖山洞出露呈明流，继而向南流经牛角冲水库库区、于马寨附近汇入桂家河，然后经平寨、雨窝桥、袁总堡，于石头寨附近汇入打帮河。本工程位于木岗镇附近，有水泥公路经过工程区附近，交通十分便利。马寨河入伏口以上流域内已建水利工程主要有瓦窑水库、纳麻水库，瓦窑水库坝址以上流域面积为4.05km2,占入伏口以上流域面积的9.42%,水库总库容为127万m3。纳麻水库坝址以上流域面积为2.30km2,占入伏口以上流域面积的5.35%,水库总库容为71万m3。工程整治河段处于马寨河下游，根据实地踏勘了解，治理河段河道窄，弯道多，桥梁(涵洞)较多，流水不畅，现状防洪标准普遍偏低，设防河段较少，两岸居民经常遭受洪水侵袭，沿河两岸农田成片，居民较多，天然岸坡低矮，频频出现遇洪成灾的情况。但由于该地集水面积大，而汛期排洪受阻，无法抵御10a一遇洪水以上的洪水，汛期洪水造成的涝灾很大程度上对园区的建设发展产生影响，淹没农田厂房，影响居民正常生活和生产。

　　2、 工程设计

　　2.1、 河道生态设计

　　2.1.1、 河道生态设计原理

　　生态石笼护坡具有抗冲刷能力较强、生态性好、适应地基形变能力强等优点，同时具有整体性、延展性透水性良好等结构特点。

　　生态石笼原理为将自然生态与人工构筑物相结合，用于抵御水流、波浪冲刷，具有良好的防护性能，而且为植物的生长提供良好的基础。护岸不仅具有很好的渗透性，而且可以适应阶梯式、斜坡式等不同的型式要求，又可多种型式组合使用，达到更好的效果(见图1)。当水流经生态环境较好的河湖系统时，丰富的植物有助于减缓水流流速，并吸收水中营养成分以及降解污染物、净化水体。河道生态设计主要以自然修复为主，人工修复为辅的原则，达到恢复河道自然水生态系统环境的效果。并且因地制宜，结合河道实际情况，充分利用现状河道的水文、地形、形态等条件来实施生态堤岸，实现可持续性发展化的河道生态治理[1,2]。

　　图1 石笼生态型原理示意图

　　2.2 、六枝马寨河道生态设计

　　设计中应充分考虑生态因素，应最大限度保留原始河道的自然形态及断面，在满足强度和结构要求的情况下，河堤材料应选取满足于河道行洪的结构强度、有利于水体交换、益于植物生长、具有良好透水性的材料，优先选取当地天然材料。

　　生态堤设计的标准及级别确定、总体布置、地基处理、稳定计算及安全系数、建筑材料、构造要求以及相关尺度的确定等设计要求，根据相关管理部门制定的规范标准，或行业标准的有关要求执行，并应满足相关的工程建设强制性标准条文的要求。结构设计采用仰斜式格宾石笼网挡墙，顶宽1m, 按1:0.3坡比绑扎堆放，趾墙为C15混凝土，预埋钢筋与格宾石笼网相绑扎。高0.5m, 宽0.5m, 底部坡比为1:5,顶部为10cm混凝土压顶。墙顶部以上采用1:1草皮护坡，回填边坡外侧坡比为1:1.5,为草皮护坡。六枝马寨河横断面设计图详见图2。

　　图2 河道生态治理横断面设计图

　　1)抗滑稳定安全系数KC计算

　　当基底面向填土方向倾斜时，沿该基底面的抗滑稳定安全系数按公式1计算：

　　Kc=f(ΣGcosα+ΣHsinα)ΣHcosα?ΣGsinα (1)

　　式中：Kc为石笼网沿基底面的抗滑稳定安全系数；f为石笼网基底面与地基之间的摩擦系数；ΣH为作用在石笼网上全部平行于基底面的荷载，kN;ΣG为作用在石笼网上全部垂直于水平面的荷载，kN;α为基底面与水平面的夹角。°,土质地基≤ 7°,岩石地基≤ 12°。

　　2)抗倾覆稳定安全系数KO计算

　　按公式2计算：

　　K0=ΣMVΣMH (2)

　　式中：K0为石笼网抗倾覆稳定安全系数；ΣMV为对石笼网基底前趾的抗倾覆力矩，kN-m; ΣMH为对石笼网基底前趾的倾覆力矩，KN-m。

　　3)基底应力Pmax及Pmin计算

　　按公式3计算：

　　Pminmax=ΣGA±ΣMW (3)

　　式中：Pmax及Pmin为基底应力的最大值或最小值，kPa; ΣM为作用在石笼网上的全部荷载对于水平面平行前墙墙面方向形心轴的力矩之和，kN-m; A为石笼网基底面的面积，m2;W为石笼网基底面对于基底面平行前墙墙面方向形心轴的截面矩，m3。

　　经计算： 抗滑稳定安全系数KC=1.61。抗倾覆稳定安全系数K0= 2.51。基底应力Pmax=187.1KPa。均满足规范要求。

　　4)生态石笼网材料参数选择

　　生态石笼网工程所有石料应选用粒径控在20-30cm的块石，石料应具有良好的抗水性和完整性、耐风化、强度高。

　　格宾制作需要运用钢丝需厚镀高尔凡进行防腐处理，以满足镀层对黏附力性能的要求：当生态石笼网的钢丝绕具2倍钢丝直径的心轴6周时，需运用手指对钢丝进行摩擦，以避免开裂或是剥落现象出现。此过程，要遵循相关规范标准对生态石笼网的网面抗拉强度进行控制，即设置在50KN/m。对于石笼网结构的薄弱环境，即网面裁剪后末端与边端钢丝的联接处，应提升网面与边端钢丝连接的强度效果。具体操作，应运用具有专业水准的翻边机把网面钢丝缠绕在边端钢丝圈数控制在2.5以上。操作不能采用手工绞，在达到翻边强度35KN/m的情况下，格宾供货单位还要出具相关检测部门提供的网面翻边强度检测报告。

　　堤后采用的透水土工布为无纺士工织物，其中质量参数为：质量300g/m2,抗拉强度纵向≥550N/5cm, 横向≥550N/5cm, 延伸率(纵横)<90%,垂直渗透系数>1×10-3cm/s, 等效孔径为0.07-0.2mm。此外要求此布用双线包缝拼合土工布应注意现场保管，避免长时间暴露在阳光下，不能划破，铺设平整，松紧度均匀，端部锚着牢固。

　　3 、结 语

　　随着城市经济日增长和居民对居住条件要求的逐步提高，构筑生态友好的社会的需求逐渐增加，要求河道治理保有的原水生态环境。工程设计过程，应运用生态石笼网技术对护坡进行处理。事实证明，只有遵循自然规律，才能科学有效地改进人为因素对生态环境造成的破坏影响现状。故，相关建设者应将上述分析内容与科研结果更多地作用于不同建设条件的河道生态治理工程，以推动行业的健康稳定发展。

　　参考文献

　　[1胡芳.刘果涛,云,等江西省水生态文明镇评价方法及其应用研究U中国水土保持, 201804)58-62.

　　[2柏宁,佟宏伟,王洪,等金泽水库生态石笼护坡技术应用[]中国水利, 2019. 8602)45-47.