三维柔性排水生态边坡在闽江上游防洪工程的应用.pdf

水利技术监督 2 0 1 2 年第 i 期 ， ， -一 维柔性排 水 生态边坡在 闽江 上 游 防洪 工程 的应 用 陈能 乡 ( 福建省尤溪县水利局，福建尤溪 3 6 5 1 0 0 ) 【 摘要】 三维柔性生态边坡作为一门新兴技术在防洪堤工程中还没有被广泛应用。笔者结合三维柔性生态边 坡在福建闽江上游尤溪防洪 ( 一期)工程中的应用，就三维柔性排水生态边坡对基础的适应性强、 施工简便、占地少、节约投资等几方面进行了阐述。 【 关键词】 三维柔性生态；植被环保；生态袋 D O I 编码】 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 2 O 1 0 2 0 【 中图分类号】 T v 8 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 2 )0 卜0 0 6 1 0 3 国家对水利、交通、城市等基础设施投入的增 加 ，使得各项基础建设项 目如雨后春笋般兴起，为 国民经济的发展做出了极大的贡献。 但是随之而来 的是建设项 目对周 围环境的破坏 日益严重，生态环 境 日 益恶化，生态修复相当困难。防洪工程因具有 防冲、固岸、防洪等功能，边坡生态化问题一直困 扰着广大水利建设者。随着国家对生态环境保护的 重视，作为新兴科学的防洪堤生态化技术也逐步得 到 了更为广泛的应用。 1 工程概况 福建省 闽江上游尤溪流域防洪 ( 一期) 工程，位 于闽江上游尤溪支流，包括尤溪和大田两县城区堤 段，建设总长 1 8 5 6 4 k m的防洪堤和 6座排涝站 。 总投资 1 8 0 8 6万元。项 目 保护总人口 l 7万人，保 护社会总产值 5 5亿元。工程永久 占地 1 8 3 4 h m 2 ， 其中尤溪县 1 4 h m 2 。是福建省利用 中央资金建设的 重要水利工程之一。工程设计防洪标准为 2 0年一 遇，相应流量 1 3 7 0 , 5 3 2 0 m 3 s ，水面落差 6 l O m ， 设计流速 2 7 - - 3 4 5 m 3 s 。 根据工程沿线地形地质条件、建设规划和施工 材料的选取而采取不同的建设方案。尤溪县的西城 堤段、 沙洲堤段 8 2 2 2 k m防洪堤，除了月亮桥 1 1 9 m 等和桥梁连接段少量堤段采用传统 的砌石堤外 ， 其它 7 4 6 2 m堤段全部利用生态 复式断面 。特别是 宝塔和西城 2 7 6 8 m堤段采 用三 维柔性排水生态边 坡建设，解决了拆迁难，造型美、生态好、投资 省 的问题 。 2 三维柔性排水生态边坡的含义 三维柔性排水生态 防洪边 坡不是一些新型材 料的堆砌，而是在同一力学、数学模型下进行的， 兼顾 了环境特 点和施工特点，由三部分组成，系统 结构 、功能材料、植被方式 。柔性生态边坡是利用 植被涵水固土 的原理，对堤坝及山体的边坡进行稳 固的防护技术，柔性生态边坡包括岩土工程、修复 工程、植物学、土壤肥料学及土工材料等多方面的 一 项综合技术。 生态袋具有材料力学、 水力学、 生物学的特征， 其几何尺寸、透水性能都能满足植物生长的等效孔 作者简介：陈能乡 ( 1 9 6 0 年一 ) ，男，福建尤溪人，工程师。 6 1 水利技术监督 2 0 1 2年第 1 期 径，无毒 、不易燃 ，不降解可回收，做到了零污染 。 另外生态袋透水不透土，具有很强的过滤功能，其 内部的填充混合物不易流失，而且用于防洪堤边坡 的防护可 以保证植物生长所需水分，保证植物穿过 袋皮旺盛发育，植物的根系扎入基础泥土 中，起到 了固定的作用 ，而且随着时间的延长其稳固能力越 强 ，这种技术减少 了维护费有 。具有结构稳定，施 工期短 ，抗冲能力、植被效果好，少 占地、节省投 资等优点。 也就无需预留温度缝 ，不需要大型机械设备 ，搬运 方便。生态袋和排水链结扣的特殊功能设计，防止 了渗水，对基础堤坝不会形成压力，可以按需填充 土壤 中的养料，保证植被的生长力 。 3 4适用范围广 可在 0 。9 0 。角之 间施 工，构建边坡 ，从 而节约大量土地。结构稳定性强，保证了不发生 水土流失 。同时 因为施 工的特殊性 ，没有施 工安 全 的担忧 。 3 三维柔性排水生态边坡技术的优势 4 三维柔性排水生态边坡的应用 3 1环保的优势 消音美观 ，可以和基础及周 围生态环境完美融 合，实现城市建设生态环保的 目标 。而且不会产生 任何施工垃圾 。植被的选择更为广 阔，对于生态系 统的快速恢复起到了积极的作用 。 3 2结构设计合理 生态边坡采用 的是三角内摩擦紧锁结构 ，系统 整体受力，稳定性强，抗冲击能力 ，对于水流有吸 能急缓冲 的作 用 。边坡 的结构 面广泛生长各种植 被，其植被 的根系发达 ，直接扎进基础泥土中，与 自然合而为一 ，不会是整体结构 出现分离等现象， 日益强壮的植物根系 ，相当于无数的铆钉形成具有 生命力 的免维护的永久生态防洪系统。 图 1三维柔性边坡结构示意图 3 3施工方便简捷 可在技术人员的指导下，无需任何施工经验 的 劳动力均可完成施工任务，对堤坝基础要求低 ，处 理方便 ，可以适应不 同的沉降条件，没有温度产生 6 2 闽江上游尤溪防洪 ( 一期)工程尤溪县部分防 洪工程，包括西城堤段、沙洲堤段 。 沿途 占用城东、 宝塔 、光林西城等城市用地和潘 山、秀溪、大池塘 等农用耕地，特别是随着尤溪县城市化水平 的加快 和尤溪县地处戴云 山脉土地供给矛盾不断加剧。在 城市和各种基础设施建设过程中如果不采取措施 ， 势必对环境、人文、生态、城市绿地造成极大的损 害，对环境、拆迁影 响很大。 4 1利用生态护坡技术实现节约投资。 防洪堤利用三维柔性排水生态边坡，可 以提高 坡度 ，减少 占用土地 。在尤溪 防洪工程设计中，我 们 考虑到沿线 的行洪 能力及工程施 工带来 的生态 环境 的影响，决定在月亮桥 、潘 山桥等堤段采用传 统浆砌石结构。在供地条件比较宽松 的水东大儒名 城、秀溪段采用生态复式土堤结构 。 在拆迁困难又有城市景观要求 的宝塔 、团结 、 光林三堤段采用三维柔性排水生态边坡。采用三维 柔性排水生态边坡，可以把坡度做高，减少堤岸的 占地面积，从而实现节约征地进而减少资金支 出的 目的 。 宝塔段 ，把按传统 方法复式土堤应 该做成 的 1 ： 1 7 5 1 ： 2的边坡做成 1 ： 0 3 5 1 ： 0 5 。高 1 2 m 的防洪堤， 仅此一项使工程 的两侧节约土地 1 8 m宽， 7 3 1 m的防洪堤减少拆迁房屋面积 1 6 6 8 m 2 。 光林 7 8 2 m 防洪堤两侧节约 1 6 h ln 2 ，减少拆迁一楼车库 8 0 个。 仅此一项节约资金约 1 2 0 0万元以上 。而三维柔性 排水生态边坡的利用 ，减少征迁农 田 2 9 h m 2 ，每 亩土地的征迁费用在 9 万元， 节省征迁资金 3 8 7 万 元，同时也保留 了 2 9 h m 的土地 ，增加 了城 市用 地容量 ，其意义重大。 4 2利用生态护坡技术保证堤坝的抗冲刷能力 三维土工网对于覆盖于网上的客土和植被种 子有固定作用 ，可 以避免雨水 的冲刷和侵蚀 。同时 水利技术监督 2 0 1 2 年第 l 期 柔性植被及 网包 的存在 ，令水流及风在边坡表面产 生无数的小漩涡 ，从而起到 了抗冲击作用 。 三维植 被网 的基础层和 网格 间的经纬线纵横 交错 ，与植被 的覆盖形成一个不可分割的整体 ，增 加了抗冲击能力 。这对于闽江尤溪流域一带 的气候 特征尤其适应 ，可 以防止雨水的冲刷和洪水 的冲 击 。同时植被的根系对边坡的客土起到了加 固的作 用，交错杂生 的根系仿佛一个个锚定 ，与基础融为 一 体 ，增加 了边坡的稳定性 。 尤溪防洪河道工程设计为 2 0年一遇洪水，流 速在 2 7 3 4 5 m s ， 防洪堤表面用三维柔性排水生 态边坡抗冲能力可 以满足 4 m s流速，边坡的抗冲 击力在设计范围内。可 以减少防洪堤表面透水砖护 坡或浆砌石护坡建设 。因此施 工 中可 以不用砌护 坡，节约了建设资金 。据不完全计算，在尤溪县段 建设 2 7 6 8 m三维柔性排水生态边坡 ，每米可节约防 洪堤护面投资 3 9 2元，节约工程投资 1 1 0万元 ，同 时增加绿地 2 2 h l I l： f 。 4 3利用生态护坡技术节约了回填土 在护坡表面采用土工网这种三维立体网，可 以 起到加固边坡的作用 ，减少了防洪堤 的建设断面， 从而节约了回填土。 尤 溪 县 三 维 柔 性 排 水 生 态 边 坡 建 设 堤 段 2 7 6 8 m ；西城段长 2 0 9 7 m ，高 5 m平均减少建设断面 3 2 5 m 。 ：宝塔段长 6 7 1 m ，高 1 2 m平均减少建设断 面 9 0 m 。 ，节约了回填土 1 3万 m 。 ，节省工程投资约 1 9 5万元 。 4 4利用生态护坡技术的施工便捷及耐用 三维生态护坡技术施工方便，三层生态袋一层 土工网，这种三维立体网没有太高的技术要求 ，节 约机械设备和劳动力 。由于三维柔性排水生态边坡 属柔性防洪堤，河卵石或粉质沙粘土的尤溪县防洪 堤段基础可 以满足其基础变形条件，客土材料可以 用当地土 回填 ，节约了大量 的资金。同时生态边坡 的耐久性和无需维护性，可 以达到 5 0年的使用期 限，非常适合闽江上游尤溪 防洪工程 。 5 结 语 三维柔性排水生态边坡在 闽江上游 尤溪防洪 工程 的应用，节省 了工程建设资金、减少了土地 占 用、 节约 了施工砌筑成本，同时还美化了城市环境 、 增加 了绿地，效果明显 。是一项可 以大力推广的柔 性边坡防护技术。 参考文献 1 庞崇安 ， 张云莲 ， 沈镇伟 生态护坡在 防洪 工程中 的应用 J 中国水利 2 0 1 l ， ( 1 6 ) 2 刘海军 ， 张晓翠 生态护坡 在庄河 市河道 治理中的应 用 J 吉 林 水利 2 0 0 6 ， ( S 1 ) 3 李 乐， 孙珂， 吴庚 生物 膜袋护坡在梅溪河示范 段的应用 J 河 南水利 与南水北调 2 0 1 1 。 ( 1 3 ) 水利部水利机械质量检验测试 中心通过国家计量认证监督现场评审 国家计量认证水利评审组 4位专家 ，于 2 0 1 1 年 8月 l 5 l 7日对水利部水利机械质量检验测试中心进 行了国家计量认证监督现场评审。 评 审组依据 实验室资质认定评审准则和 水利质量检测机构计量认证评审准则 ( S L 3 0 9 2 0 0 7 ) 的要求，认真听取了水利部水利机械质量检验测试中心管理体系运行情况、检测工作开展情况及监督评审 准备工作情况的汇报；查看了实验室仪器设备、环境 条件；验证复查评审整改意见的落实情况和质量活动 记录；抽查了主要仪器设备 3 0余台 ( 套 )、原始记录 3 0余份 ，检测报告 1 0余份，相关档案记录 3 0余份； 并对水利部水利机械质量检验测试中心主任、副主任、技术负责人、质量负责人、内审员、质量监督员及 授权签字人，进行了座谈考核和交流；对新增的 7 个标准进行了确认。 评审组认为水利部水利机械质量检验测试中心对复查评审提出的整改意见己基本落实、整改措施取得 了预期效果；质量活动开展正常 ，记录较完整 ，质量体系运行持续有效 ，出具的检测数据公正、准确、科 学。水利部水利机械质量检验测试中心仍具备原批准的 9类项目4 2个参数的检测能力和检测条件。同意 水利部水利机械质量检验测试中心通过计量认证监督现场评审。 同时，评审组也对质量手册和程序文件的发放登记，原始记录的信息量，以及加强标准的管理等问题 提 出了整改意见。 摘编自：中国水利国际合作与科技网 ( h i t p ： w w w C W S n e t c n ) 6 3