摘要： 垂直防渗方式在河道蓄水防渗中应用较少，本工程结合河道水面构建情况，防渗区生态和地质特点，分析了各种防渗措施应用的可能性，最终确定了明挖现浇混凝土防渗墙的垂直防渗方案。
关键词：防渗；生态；河道治理
引言
易县经济开发区位于易县城南中易水河南北两岸，是易县的副中心、经济中心。经济开发区 “因水而生，依水而兴”，规划将中易水河定位为贯穿开发区的生态发展带。现状河道两岸主要为硬质防护，缺乏亲水性和生态性，不能满足规划要求，因此对中易水河开发区段开展了生态化的提升改造工作。在具体的设计过程中，水面构建与防渗方案的讨论是十分必要的。
一、工程区水面构建
治理段河道全长5.9km，设计将其划分为三个功能区：起点至高村桥为滨水休闲区；高村桥至规划燕下都西路为活力亲水区；规划燕下都西路至终点为自然生态区。根据分区特点，河道采用高坝蓄水与跌水矮堰挡水结合的方式进行蓄水。在滨水休闲区下游处新建一座活动式挡水坝，蓄水深3m；活力亲水区设置4座跌水矮堰，堰高0.8m。根据现状河道天然蓄水情况，自然生态段保持天然水面。
二、工程区地质情况
（1）地形地貌
工程区位于中易水河中游，地处太行山东麓山前倾斜平原地带，地形较为平坦。中易水河在本区由西向东展布，呈开阔的碟型河谷，现代河床宽约170～250m，河床纵坡3‰左右。河床两侧皆有人工填筑堤，两岸河堤顶高出河床5～7m，高出堤外地面1～2m。
（2）地层岩性
工程区揭露的地层主要为第四系全新统堆积物，河漫滩及河床组成物质为砂及卵（砾）石，其下部为古生界中寒武系地层及燕山期侵入岩体。工程区地表多被第四系地层履盖，治理段上游基岩埋深较浅，基岩顶高程距河床约4~8m，局部有岩石出露；下游基岩埋深较深，河床以下埋深大于15m。
（3）水文地质条件
本区地表水源为多年迳流型，由于上游安格庄水库蓄水，地表水受其影响常年流水。本区地下水按埋藏条件可分为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。工程区覆盖层（卵砾石）建议综合渗透系数采用100～120m/d。河床上部大部分回填厚度不等的取砂后的弃料，堤防回填土主要是取砂后的弃料填筑。堤防及河床上部回填卵砾石综合渗透系数建议值为180～230m/d。
三、防渗区选择
防渗区布置应结合河道蓄水方案和河道现状，充分考虑防渗方案的防渗效果、生态性和经济性，选择合理的方式进行布置。
现状河道丰水期水量丰沛，在有拦蓄水的情况下已能够形成一定规模的水面。枯水期水量较少，河床仅深泓过流，部分低洼处有水。现状河床土质为砂砾石土，渗透系数高，无法达到防渗要求，需采取防渗措施。为了更好的减小防渗工程对其所在河段生态系统的影响，降低工程投资，本工程采用局部河段防渗的方案。
结合河道蓄水方案，在河道上游段设活动式挡水坝1座，坝高3m，回水长度约900m。该段蓄水区蓄水量较大，在无防渗措施情况下，难以达到蓄水深度的要求。
在本河段设置防渗措施，可以防止蓄水后，对堤外产生浸没的不利影响，蓄水水面提高后不会引起堤外地下水位的骤然升高。同时，该段河道可以通过防渗措施较好的储备天然来水，水域受季节来水影响较小，水景观效果稳定。最后，该段位于治理段上游，设置防渗措施储备天然来水，可以利用重力势能为下游景观带自流补水，作为枯水期的水源保障。其它河段的拦蓄水工程主要利用跌水矮堰，其挡水高度为0.8m，回水长度较短，蓄水浅，蓄水量较小。末端自然生态段丰水期可以形成连续水面，考虑工程投资情况及不影响河道堤外生态补水，以上区域不采取防渗措施。
四、防渗方案比选
（1）方案一膨润土防水毯防渗：防渗层采用膨润土防水毯，由于该河段为卵石基础，为使防水毯发挥较好的防渗效果，防水毯上、下各铺设20cm厚壤土，并压实。膨润土防水毯采用钠基膨润土防水毯，单位面积质量≥5000g/m2 ，渗透系数≤5.0×10-9 cm/s。防冲层与黏土防渗方案相同。其优点为防渗效果好，地上水和地下水可联系，具有一定的生态性，施工简单。缺点是不适用于高地下水位渠道。
（2）方案二地下连续防渗墙防渗：该方案属垂直防渗方案。在防渗区四周河底以下采用开槽方式自基岩或不透水层起浇筑防渗墙，墙厚0.6m，河底以上为混凝土挡墙。该方案优点为防渗结构防渗防冲效果好，对河床和堤防影响小，可用于水下施工。缺点为施工技术难度相对较高，当覆盖层土质松散时，成槽难度大，技术复杂。由于工程区地下水位丰、枯水期变动大，该方案受影响较小，在开槽深度较浅时施工难度相对降低，因此推荐为比选方案二。
（3）方案三明挖现浇混凝土墙防渗：该方案属垂直防渗方案。采用明挖方式，开挖至基岩或不透水地层。在河道防渗区四周，自基岩或不透水层起现浇混凝土防渗墙至河底，墙厚0.4m。防渗墙与河底以上混凝土挡墙形成封闭的防渗区域。为不使开挖破坏现状堤防，防渗墙浇筑位置距岸坡混凝土挡墙之间预留开挖放坡距离，防渗墙与混凝土挡墙之间采用水平防渗方式连接，自下而上分别为20cm厚砂砾料垫层、膨润土防水毯、20cm厚壤土、40cm厚格宾石笼防冲层、20cm厚开挖料回填。该方案优点为防渗结构防渗、防冲效果较好，施工简便。缺点为需干场作业，在地下水位较高的地区，施工排水量较大。在枯水期该方案施工排水难度较小，具有可实施性，作为比选方案三。
计算三种推荐方案投资情况，方案一防渗总投资4720万元，方案二总投资3243万元，方案三总投资2257万元。
根据工程区现状情况，为减小防渗工程施工过程中对河床影响，降低施工难度和投资，结合三种方案优缺点和投资比选，推荐采用投资较低的方案三，明挖现浇混凝土防渗墙方案对防渗区进行防渗。
五、防渗方案对环境影响分析
防渗区域内蓄水最大深度3m，由于防渗区域四周均设有防渗措施，河道内水位提高后，不会引起防渗区外地下水位的显著升高，无堤外透水浸没风险。根据防渗布置情况，仅上游部分河段设置了防渗措施，长度较短，从治理段整体分析，未阻断河道内与堤外水资源的交换通道，不会阻断堤外地下水的补给。同时，当防渗段蓄水位高于挡水建筑物时，多余来水流入下游河道，未改变现状水资源的分配方式，不会引发河道及周边地区区域内的水量损失。明挖现浇混凝土防渗墙不对河床整体进行破坏，有效保护了河道的生态环境。蓄水后深水区河床位置现状植被较少，不会由于水位升高造成大量植物浸水死亡。因此蓄水防渗方案不会对周边环境和河床内环境造成破坏。蓄水后形成稳定的水面，使河床内生态环境受季节影响变小，形成稳定的深水、浅水、浅滩的湿地型生态结构，有利于稳固河道内生物分布，提高生物多样性，对环境影响是有利的。
参考文献
[1]生态水利工程学.中国水利水电出版社，2019年3月。
[2]易县中易水河开发区段生态综合治理工程可行性研究报告.河北水利水电勘测设计研究院，2019年10月。
[3]王伟萍，地下连续墙在浅层砂性土中成槽稳定的技术措施，上海水务，2014（02）。