上海市堤防泵闸建设运行中心 上海 200080
摘要：河道整治可有效控制土壤侵蚀、改善河道生态系统以及减少河流周边的农田和饮用水污染，同时在蓄水、补给地下水和维持地区水生态平衡中也起着重要作用。本文针对崇明岛北沿四条主干河道的整治问题，依据研究区地形及地质条件等工程特性，对研究区河底边坡及河道护岸结构选材的规划方案进行比选，为后续的生态河道的规划建设提供依据及参考。
关键词：河道整治；边坡开挖；岸坡护砌；填充型水土保护毯
1研究背景
河道整治和生态河道建设是河道河流管理体系的重要组成部分，其对于经济社会的可持续发展及社会主义事业的建设有着重要的影响。依据上海市城市总体规划和崇明三岛总体规划，崇明岛域总体发展目标为建设成以优美环境为品牌，发展为具有世界级示范作用的生态岛屿。目前，困扰岛内河道的问题是技术水平低、水资源浪费严重、灌溉条件差、蓄水能力差和生态退化。本文着重针对位于岛内北沿四条主干河道（堡镇港、四滧港、六滧港和八滧港）整治规划进行分析思考，并提出具体规划方案和措施，指导后续生态河道建设。
2研究区概况
崇明岛是长江三角洲东端的冲积岛屿。岛屿东西约110公里，南北约13-18公里。该地气候温和湿润，属于典型的亚热带季风气候，年平均降雨量1025mm[1]。岛屿内部河网均由人工开挖形成，各河道平均控制水位在2.6-3m[2]，水域面积约占全岛面积的14%，地表水的补给大部分来自长江引水[3]。枯水期，受潮汐和长江流量减少的影响，咸水入岛现象频发。近些年，随着城市污水和农业面源污染加剧，出现了河道富营养化等问题，其中以崇明岛北沿引河的中下游地区最为典型[4]。
堡镇港、四滧港、六滧港和八滧港是崇明岛“一环八纵”主干河道之一，是主要的引排通道，解决“四港”防洪、除涝、水环境、水生态等问题，保障崇明北沿防汛除涝安全和水资源调度，是河道整治及生态河道建设的主要任务。
3河道整治的方案比选
3.1河底边坡方案选定
研究区河底开挖断面位于淤泥层和淤泥质粉质黏土层，经过边坡稳定计算，为了保证河道边坡整体稳定，坡比须为1：4以上。规划阶段，根据规划河口口宽，河道边坡采用1：3，边坡采取充泥管袋换填法形成河道边坡，充泥管袋宽10m，底高程0.65m，见图1。再根据地质情况对河道开挖断面做进一步研究，采用缓坡与现状滩面连接，具体下坡坡比1：4，在2.6m高程以上为1：5-1：8的缓坡与现状滩面衔接，见图2。对上述两个方案进行经济比选。
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图1 方案A充泥管袋换填方案
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图2 方案B缓坡开挖方案
从方案比选来讲，上述两种方案在边坡处理上新增开挖量和回填量是相同的。因为均以滩面4.0m断面按照新挖断面进行比选。
由图(1)和图(2)可知，方案A单断面开挖量为246m3，回填充泥管袋量为70.8m3，方案B单断面开挖量为292m3，对比可知，按照缓坡开挖后，方案B开挖量略大于方案A，但方案B无需考虑充泥管袋回填，可大大减少工程投资。另外，本工程河道开挖用地均为一线海塘外侧新增滩面或河滩地，不存在征地补偿费用，因此，从节约投资的角度出发，边坡的设计宜采用缓坡开挖河道的方案，即方案B。
3.2河道护岸方案选定
由于滩地河道河口较宽，结合崇明生态岛的整体规划，主干河道采用生态斜坡式护岸，形成自然生态的滨水景观效果。参考已有的工程案例及经验，对以下几种生态护坡进行分析比选。
(1)方案一：聚氨酯生态护坡。该种护坡利用聚氨酯的物理力学及粘结性能，将普通碎石块强化整合为一个坚固、稳定的整体结构，由于聚氨酯在整个结构中的用量较少，使得整体结构存在较多孔洞，孔隙率达50%以上，给动植物生长提供空间，是一种生态型护坡。另外，整合后的碎石护坡抗冲刷性能强，便于现场施工。工程完工后不影响河岸的植物恢复，对河岸的生态系统起良好的保护作用，且工程稳定良好，后期维护费用较低。
(2)方案二：亲环境砼植生块。该种护坡是一种四边隼槽锁定组装的柔性护坡结构，由于块与块之间的结合力强并表面设有减缓流速坎，其防护性能高，抗冲击能力强，具有防波碎浪，防止水流冲刷及固土功能等特点。亲环境砼植生块施工工序少，施工期快，便于施工铺装和维修。施工后透水性好，可再造与恢复河岸的自然环境，有利于鱼类、昆虫及微生物的繁衍生存。
(3)方案三：填充型生态水土保护毯。较为多见的水土保护毯结构通常呈现三维开孔形式，孔隙的比率达95%以上，可有效确保护岸土壤的稳定性和完整性，并同时为水生植物种子的发芽创造合适的微生态环境，对植物根提供“加筋”作用。水土保护毯网垫表面不规则的形状可以促使局部水流形成小的涡流，达到消能的效果，并可以维护边坡的稳定。同时，水土保护毯在草皮形成之前就具有高达98%的持土率，对于防止水土流失和保护环境有较为积极的意义，见图3。
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图3 方案三：填充型水土保护毯护坡
根据以上三种护砌材料，拟定三种护岸断面，护砌材料主要用于2.3m水生平台至高水位3.7m范围。上坡3.7m高程至岸顶4.2m高程采用草皮护坡。在水生植物平台2.3m高程处C30砼压顶，尺寸为0.6m×0.6m，其下设置连续板桩结构。由于目前常规的板桩有钢板桩、钢筋混凝土板桩和塑料板桩，塑料板桩价格相对便宜，施工方便，耐久性好，因此现采用高强度塑料板桩，板桩长3m。压顶和塑料板桩的设置可有效防止船行波冲刷河道下坡。由于塑料板桩抗弯性能较差，其外侧设置C30砼预制方桩，方桩尺寸为0.25m×0.25m×6m，间距1m。各方案综合比较见表1。
表1 护面材料和结构功能对比表
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综合以上分析，再考虑到“四港”的整治区域位于河口出口段，瞬间排水流速较大，同时堡镇港和六滧港还兼顾通航河道特殊的功能要求，采用填充型水土保护毯作为抗冲刷区的护砌材料，抗冲刷性能强(植被未生长的情况下可抵御最大3m/s的流速，植被丰茂可抵御7m/s的流速)，施工简便，同时40%的孔隙率可保障植被有效生长，可搭配各类湿生植物、挺水植物、沉水植物，河道绿化效果显著，且工程造价相对较低。砼植生块护坡虽然价格最低，但与填充型水土保护毯相差幅度较小，而抗冲刷能力却有所不及。聚氨酯生态碎石护坡尽管抗冲刷能力强，但是价格过高。因此，该地岸坡宜采用填充型水土保护毯护坡。
4结语
崇明岛北沿主干河道整治可在不突破陆域控制带范围的基础上，营造多样的河道生态系统，适当增加水岸接触面，勾勒出河道天然的走势，减弱人工河道在线型上单调、生硬的缺陷。依据规划的生态理念，整治后的河道可充分保证水生动植物和陆域动植物的生物链完整，达到水、岸、陆三位一体，在改善了岛内水环境及水系治理的同时，促进区域经济发展，对提升地区综合竞争力具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]池源，石洪华，丰爱平.典型海岛景观生态网络构建——以崇明岛为例[J].海洋环境科学，2015，34(03)：433-440.
[2]张颖纯，姜德刚，李建华.崇明岛“闸控型”河网水体富营养化特征及其影响因素[J].湖泊科学，2013，25(03)：366-372.
[3]林发永.崇明岛水系改造的几点设想[J].水利水电快报，2003(08)：15-16.
[4]姜德刚，李建华，徐金燕，张琳婷.崇明岛富营养化河道溶解有机质的三维荧光光谱特征[J].水生态学杂志，2019，40(03)：33-40.