河道水體保護與修復

1、生態(tài)河道是融當代水利工程學、景觀生態(tài)學、環(huán)境科學、生物科學、美學等學科于一體水利工程，它以“保護河道系統(tǒng)中生物良好生存環(huán)境和創(chuàng)造友好自然景觀”為前提，在確保防洪安全同時，充分考慮生態(tài)效果，把河堤改造成水系統(tǒng)、土壤系統(tǒng)以及生物系統(tǒng)三者相互涵養(yǎng)近自然系統(tǒng)。我國河道整改工程大多缺乏生態(tài)理念和經(jīng)濟視野，整改工程孤立了河流水環(huán)境與土壤生物、植物之間有機聯(lián)絡，忽略了河流與周圍建筑設施之間友好統(tǒng)一、使用大量硬質材料如鋼筋混凝土、漿砌塊石等硬化護坡和河底，大量采取橡膠壩等攔截河水，建立高聳沿河護欄，這些辦法不但沒有起到保護河流生態(tài)環(huán)境作用，而且嚴重破壞了河流與周圍環(huán)境組成有機整體，使得水量降低、水質惡化，河流

2、各項生態(tài)功效受到抑制。河道水體保護與修復第1頁河道水體保護與修復過程河道水體保護與修復第2頁生態(tài)修復轉化技術“生態(tài)修復轉化技術”主要包含生態(tài)護坡技術、生態(tài)浮島技術和沉水植物修復技術，采取該技術兼具水體凈化、消浪護坡、創(chuàng)造生物生息空間和美化水源景觀效果。河道水體保護與修復第3頁生態(tài)護坡技術生態(tài)護坡由碎石、水泥、水與特殊元素配伍，并采取特殊設備制作而成。它孔隙率高達25%-35%，其最大抗壓強度能在8n/mm2左右，適應根系3mm以下各種草本及水生植物生長，因為它表面產(chǎn)生分布均勻,均為2.5cm、深6-10cm孔洞，所以在內部能儲存一定數(shù)量營養(yǎng)土及水分，能使植物生長更為理想。因為其表面產(chǎn)生孔洞及高

3、孔隙率，使得植草根系穿透孔隙后扎入土中，使護坡起到一定錨固作用，使植被得到更充分養(yǎng)分，根系愈加發(fā)達，更大程度提升抗沖刷能力。而且草根對綠化混凝土不會產(chǎn)生膨脹破壞作用。該技術高透氣性在很大程度上保持了被保護土與空氣間濕熱交換能力。而在自然河堤護坡上使用，能有效預防水土流失和植草被人為踩踏死亡。綠化混凝土底部采取特殊方法而產(chǎn)生分布均勻小柱子像釘子一樣牢牢扎入土中，使護坡更牢靠。 麥冬草垂直種植試驗 黃昌蒲根須穿透現(xiàn)澆混凝土試驗 雞冠花根須穿透現(xiàn)澆混凝土試驗 野生植物在現(xiàn)澆混凝土茁壯成長河道水體保護與修復第4頁施工前后對比照施工前施工中施工后河道水體保護與修復第5頁生態(tài)護坡應用類型生態(tài)護坡應用類型主

4、要有自嵌式擋墻、鉸接式護坡、聯(lián)鎖式護坡自嵌式擋墻自嵌式擋墻是在干壘擋土墻基礎上開發(fā)一個新型柔性結構。該結構是一個新型擬重力式結構，它主要依靠自嵌塊塊體、填土、經(jīng)過土工格柵連接組成復合體來抵抗動、靜荷載作用，到達穩(wěn)定目標。河道水體保護與修復第6頁自嵌式擋墻結構河道水體保護與修復第7頁自嵌式擋墻特點柔性結構：適應小規(guī)模沉降（沖刷、地震和擾動等）；綜合成本低：施工方便快捷，可重復利用；耐久性強：高強低咸水泥，高頻六面振搗，高溫蒸汽養(yǎng)護，確保極高抗壓能力，同時能到達200次抗凍融循環(huán)；生態(tài)友好：材料中添加了木質醋酸纖維，確保中性水體，使得水生動植物健康生長；美觀舒適：各種顏色和造型能夠選擇。自嵌式擋墻

5、生態(tài)魚巢傳統(tǒng)河道采取混凝土固化，使魚類直接產(chǎn)卵在混凝土邊坡上，很輕易被水流沖散或被混凝土堿性致死，甚至成為天敵食物。自嵌式植生擋墻在水下形成魚巢，為魚類提供了符合自然生長棲息、繁殖場所。河道水體保護與修復第8頁自嵌式擋墻應用河道水體保護與修復第9頁鉸接式護坡鉸接式護坡是一個連鎖型高強度預制混凝土塊鋪面系統(tǒng)。是由一組尺寸、形狀和重量一致預制混凝土塊，用鍍鋅鋼纜或聚酯纜繩相互連接而形成連鎖型矩陣。（ 5mm到15mm聚脂材料、鍍鋅或不銹鋼索連接）主要有兩種類型：中間開孔式和中間封閉式，兩種類型混凝土塊有不一樣尺寸和厚度以適應各種水流情況。中間封閉式中間開孔式河道水體保護與修復第10頁鉸接式護坡特點

6、消浪設計25%高開孔率起到滲水、排水、消能作用，表面特殊設計溝槽能夠減弱水破壞性力量，起到碎波防浪作用。塌陷預警利用纜索受力情況和光纜監(jiān)測技術相結合，可及時預報分析堤壩安全情況。整體穩(wěn)定 整個系統(tǒng)是一個整體，能夠抵抗高速水流沖刷。施工速度快 能夠機械施工，大大縮短了工期，降低工程工期和綜合造價。適應性強 能夠冰上施工，不受氣候限制。 能夠水下施工，不受水位限制。河道水體保護與修復第11頁鉸接式護坡技術參數(shù) 1.設計可采取最大坡度為1：1；在坡度為1：1且坡寬超出3米時，提議采取優(yōu)凝舒布洛克鉸接式護坡系統(tǒng)以方便施工。普通講，2：1坡度以內是最正確選擇。 2.適用流速到達46米/秒。 3.鋼鉸線承

7、重安全系數(shù)普通考慮3：1。比如：墊子重2噸，那么繩索抗拉能力我們普通考慮為6噸。繩索普通我們采取稀土合金材料制成，按國際產(chǎn)品標準使用年限在八十年。 4.鉸接式護坡墊子重量是由塊體厚度、裝配完成墊子長度和寬度決定。普通來講能夠到達420噸。 （單塊31kg） 5.抗浪能力是由塊體重量決定。試驗證實，優(yōu)凝舒布洛克鉸接式護坡系統(tǒng)在3.5-3米浪高情況穩(wěn)定是由塊體重量決定。普通來講，100厚塊體可最少承受1.5米浪高。 6.造價：依據(jù)各地情況不一樣，通常比傳統(tǒng)漿砌塊石、干砌塊石、混凝土板等造價低10%-50%。 1.邊坡坡度：鉸接式護坡不是擋土墻，它只是一個防沖刷護面系統(tǒng)，最好在自然穩(wěn)定土坡上用。考慮

8、到系統(tǒng)對增加邊坡穩(wěn)定方面能力，最大邊坡坡度宜為1:1。不過在1:1邊坡上使用時，若柔性墊子長度超出2米必須采取有效辦法把墊子錨固在基土內； 2.轉彎半徑：柔性墊子受單塊尺寸限制最小轉彎半徑為60公分。實用不足河道水體保護與修復第12頁施工步驟145321. 準備場地：鋪放墊子前土基表面必須壓實整平。若場地土質較差，不好壓實或整平，則可用一層碎石墊層。、2.鋪設土工布：鋪放墊子前必須要鋪設符合當?shù)赝临|要求反濾土工布，最好用編織土工布。土工布在墊子四邊都要伸出最少30公分。3.鋪設塊體：為提升施工精度和速度，普通在生產(chǎn)廠或就地把混凝土塊用繩索連接成適合本工程大小墊子，并利用起重機和專用展延柵一次性

9、安裝到已準備好土基上。4.填縫：經(jīng)受波浪沖擊邊坡上鋪好塊后空隙內填滿級配碎石，可大大提升鋪面系統(tǒng)穩(wěn)定性。正常水位以下開孔式塊體孔內也最好填級配碎石。5.植草：正常水面以上塊體表面能夠攤鋪一層天然土然后種植適合當?shù)貧夂颦h(huán)境花草。河道水體保護與修復第13頁鉸接式護坡應用沈陽棋盤山水庫黑龍江安肇新河太湖沈陽渾河當前鉸接式護坡廣泛應用于河道、海岸、水庫、航道等工程上，已做項目有沒有錫仙蠡橋河道整改工程、沈陽渾河城市防洪工程、沈陽世界園藝博覽會水景工程、棋盤山護坡項目等大小10余個，鋪設總面積到達20萬平方米河道水體保護與修復第14頁254316聯(lián)鎖式護坡聯(lián)鎖式護坡磚是一種歐美國家現(xiàn)行使用可人工安裝，適

10、用于中小水流情況下（不大于3米/秒）土壤水侵蝕控制新型連鎖式預制混凝土塊鋪面系統(tǒng)。由于采用獨特聯(lián)鎖設計，每塊磚與周圍6塊磚產(chǎn)生超強聯(lián)鎖，使得鋪面系統(tǒng)在水流作用下具有良好整體穩(wěn)定性。同時，隨著植被在磚孔和磚縫中生長，一方面鋪面耐久性和穩(wěn)定性將進一步提高，其次起到增加植被、美化環(huán)境作用。近年來，聯(lián)鎖式護坡磚被廣泛應用于河流治理如河岸、河堤、防洪溢洪道等工程以及城市河道護坡改造工程中。河道水體保護與修復第15頁聯(lián)鎖式護坡斷面形式河道水體保護與修復第16頁聯(lián)鎖式護坡特點整體穩(wěn)定聯(lián)鎖塊體為一個整體，適應不均勻沉降適用條件適合用于中小水流，流速小于3米/秒綜合生態(tài)效果孔內植草，根系加強錨固；降雨截流；降雨

11、截流；生態(tài)環(huán)境良好施工快捷施工方法簡單，人工80-100/天經(jīng)濟耐用綜合造價低，可重復使用，維修方便濱水景觀生態(tài)效應控制底泥水庫實景河道水體保護與修復第17頁生態(tài)浮島技術利用無土栽培技術原理，以高分子材制為載體和基質，采取當代農藝和生態(tài)工程辦法綜合集成水面無土種植植物技術。采取該技術可將原來只能在陸地種植草本陸生植物種植到自然水域水面，并能取得與陸地種植相仿甚至更高收獲量與景觀效果。其對污染水休治理與修復作用主要包含植物對氮、磷等營養(yǎng)物質直接吸收利用和對有機污染物促降作用，植物根系、浮床和基質在吸附懸浮物同時，為微生物和其它水生生物提供棲息、繁衍場所，兼可美化水域景觀。種子催芽種植上杯二周后池

12、中成列向日葵小苗杯中向日葵健壯水中向日葵生長良好浮床上向日葵生長良好河道水體保護與修復第18頁生態(tài)浮島技術水體凈化機理1.利用表面積很大植物根系在水中形成濃密網(wǎng)，吸附水體中大量懸浮物，并逐步在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代謝水中污染物成為無機物，使其成為植物營養(yǎng)物質，經(jīng)過光合作用轉化為植物細胞成份，促進其生長，最終經(jīng)過收割浮島植物和捕捉魚蝦降低水中營養(yǎng)鹽；2.經(jīng)過遮擋陽光抑制藻類光合作用，降低浮游植物生長量，經(jīng)過接觸沉淀作用促使浮游植物沉降，有效預防“水華”發(fā)生，提升水體透明度，其作用相對于前者更為顯著，同時浮床上植物可供鳥類棲息，下部植物根系形成魚類和水生昆蟲生息環(huán)境；河道水體保

13、護與修復第19頁沉水植物修復技術沉水植物submergedplants植物體全部位于水層下面營固著生活大形水生植物。它們根有時不發(fā)達或退化，植物體備部分部可吸收水分和養(yǎng)料。通氣組織尤其發(fā)達，有利于在水中缺乏空氣情況下進行氣體交換。這類植物葉子大多為帶狀或絲狀，如苦草、金魚藻，狐尾藻，黑藻等。河道水體保護與修復第20頁沉水植物功效在調控湖泊演化和湖泊生態(tài)平衡中極其主要，是水體生物多樣性賴以維持基礎經(jīng)過有效增加空間生態(tài)位改進水體透明度和溶氧量質基礎和其它必需條件抑制生物性和非生物性懸浮物為生態(tài)系統(tǒng)復雜食物鏈提供食物提升水體中原生動物群落結構生物多樣性眼子菜苦草 金魚藻河道水體保護與修復第21頁沉水

14、植物恢復辦法河道水體保護與修復第22頁其它技術方法改直墻斷面為緩坡斷面拆除部分硬質岸墻拆除河底砼襯砌河道水體保護與修復第23頁拆除硬質墻頂改緩坡其它技術方法河道水體保護與修復第24頁軟體護岸生態(tài)袋護岸其它技術方法河道水體保護與修復第25頁淺水灣、廢物利用化腐朽為神奇淺水灣構筑蜿蜒岸線有利于冬季防冰滿足了親水安全要求便于種植水生植物有供水生動物棲息和避難場所有利于防浪或船行波其它技術方法河道水體保護與修復第26頁淺水灣功效(1) 淺水灣能夠增加過水斷面，處理在現(xiàn)有河道用地不變情況下，而洪水流量增加矛盾；(2) 擴大水面，設置淺水灣后，擴大水面1萬m2；(3) 便于構筑蜿蜒岸線，更符合多自然河道水

15、岸要求；(4) 緩坡斷面有利于冬季防冰，便于冰蓋在緩坡推移，預防凍蝕，保護護岸結構；(5) 淺水灣水深普通不超出0.7m，滿足了親水安全要求；(6) 便于種植水生植物，形成水綠過渡帶，過濾雨水、保護水質、凈化水體；(7) 有供水生動物棲息和避難場所，利于兩棲動物爬行；(9) 便于利用淺水灣構筑親水棧橋、點綴岸邊小品等，滿足景觀需要求；(10) 有利于防浪或船行波，尤其能夠緩解建成早期波浪對岸邊沖蝕。河道水體保護與修復第27頁現(xiàn)有砼襯砌上覆土植生其它技術方法河道水體保護與修復第28頁現(xiàn)實狀況河道整改后河道“半挖半填”改變平直河道為自然生態(tài)河道其它技術方法河道水體保護與修復第29頁案例德國河道近自

16、然修復20多年以來，伴隨大量耕地退出糧食生產(chǎn)和德國公眾對休閑生態(tài)需求提升，社會公眾提出：我們要自然生態(tài)河，不要人工渠道河。1.1790年-Drainage of wetlands濕地排水2.1860年-1990 年Correction of large Rivers 對大河道治理3.1900 年-Site-channel Hydropower部分地段渠道化，修水電站4.1940 -1985年Hydropower dams 建水電大壩5.1950 1960年Gravel pits 河道采沙6.1910 1970年Regulation of smaller rivers/ to improve a

17、griculture小河道渠道化，取水澆灌河道水體保護與修復第30頁河道水體保護與修復第31頁河流生態(tài)（水流形態(tài)）功效Hydromorphological processes ( transport of water and sediment (erosion, sediment. 河流水流形態(tài)特征不停發(fā)生發(fā)展改變（水流沖刷和淤積改變(沖淤改變）migratian of river channel in floodplain 在河道范圍內河床擺動遷移High Flow (floods) -Low Flow river and floodplain are an ecological unit

18、高水位、低水位和河灘地組成河流系統(tǒng)完整生態(tài)單元。Zonation and succession of vegetation (space and time)伴隨時空改變，植物生物地理學呈地帶性連續(xù)分布并發(fā)展改變Self-restoration of structures (Habitats)河流對其形態(tài)結構及其生境含有自我修復能力河道水體保護與修復第32頁自然生態(tài)河道水流形態(tài)特征河道水體保護與修復第33頁水文形態(tài)特征對比人工渠道化后河道水文形態(tài)特征受人類干擾較大河道水文形態(tài)特征受人類干擾較小河道水文形態(tài)特征完全自然河道水文形態(tài)特征河道水體保護與修復第34頁河道水體保護與修復第35頁河道水體保護與修復第36頁河道水體保護與修復第37頁河道水體保護與修復第38頁河道水體保護與修復第39頁河道水體保護與修復第40頁案例總結The river