CN100398752C - 干旱地区砂砾石河流生态修复的河道减渗方法 - Google Patents

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Abstract

一种干旱地区砂砾石河流生态修复工程中的河道减渗方法，先由钠基膨润土与当地壤土按干重比1∶9掺混均匀形成混合土，再由混合土与砂砾料按干重比4∶6掺混均匀形成减渗混合料，在开挖清理压实的河床上先铺设减渗混合料层，再铺设当地壤土减渗层，然后一同振动压实；最后在减渗层上面回填铺设现场开挖的砂石料作为保护层。本发明提供的河道减渗方法，采用的全是天然材料，减渗层砂砾料包含于减渗土中具有类似天然河道表层的抗冲和减渗双重功能，与天然河道浑然一体，并可以达到较好的减渗效果，既能满足河流生态修复减渗保水要求，又能保持河流生态系统的健康发展，可以应用于河流、湖泊、湿地的减渗工程，具有显著的经济、社会和生态效益。

Description

干旱地区砂砾石河流生态修复的河道减渗方法
一、技术领域
本发明涉及一种河道的减渗方法，尤其涉及一种干旱地区砂砾石河流生态修复工程中的河道减渗方法。
二、背景技术
这里所涉及的干旱地区砂砾石河流一般位于流域中上游，河床质主要由砂、砾或卵石构成，透水性大，而干旱地区往往水资源稀缺，少量的河道水源多因河床质透水性大而处于潜流状态，受全球气候变化影响及社会经济发展，水资源短缺更趋严重，受干旱影响的时间和空间范围均明显扩大，众多河流经常处于干涸状态。
河流是自然生态系统的重要组成部分，是地球生命的重要支持系统，为动植物的生存和发展提供了基础，是生态系统中生物多样性、系统连续性、生态稳定性的保障，也是人类不可或缺的生命线。
目前，河流生命健康状态已经得到世界各国的广泛重视，河流生态修复需求越来越大。河流水量的多少和有无则成为干旱地区河流生态修复的关键。水是河流生命健康及发挥其生态功能的决定性因子。
我国北方大部分城市干旱缺水，河流水量小甚至干涸，难以满足河流生态修复需求。针对干旱地区有限的水资源量，砂砾石河流生态修复工程中对河道进行减渗处理是必不可少的关键环节。
目前，河道减渗的方法大致有以下几种：1.河流硬化处理防渗，也即利用混凝土或浆砌石对河道进行硬护砌，2.铺设土工膜防渗，3.铺设膨润土防水毯防渗，4.铺粘土层防渗。前两者虽能起到较好的防渗效果，但对河流自然生态系统存在不良影响，有损水相(河水)、土壤相(河床、河岸)、气相(水面以上接触部分)和生物相(河流内部及周边区域的植物、动物和微生物)的相互联系，破坏了河流自然生态系统，河水失去自净能力，水质恶化加快；第三方案相对前两者对自然生态系统影响略小，但在河道中增加一难降解的异物层，与自然河道不太协调，同时，一旦受洪水冲刷可能会被成片欣起；粘土层防渗则生态效果良好，但在山区砂砾石河道中存在抗冲刷能力弱的缺点，也有部分地区粘土资源短缺。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种既能有效减少河道渗漏，又能保持河流生态系统健康发展的适于干旱地区砂砾石河流生态修复的河道减渗方法。为河流生态修复(或河流景观构建)提供更多可选技术方案。本发明技术方案包括以下步骤：
(1)选当地土质均匀、不含杂质的壤土土场，清除表层杂土、植物根茎，取下层原状壤土；
(2)将现场砂砾料剔除5cm以上卵石，不含杂质；
(3)先由钠基膨润土与当地壤土按干重比1∶9掺混均匀形成混合土，再由混合土与现场砂砾料按干重比4∶6掺混均匀形成减渗混合料；
(4)将河道上的淤泥、杂物清除，并开挖至设计基础高程，平整压实；开挖出的砂砾料作为保护层回填料备用；
(5)在平整压实的河床上先铺设混合料减渗层，再铺设当地壤土减渗层，两层各自铺设，一同压实，，形成减渗层，碾压采用18吨振动碾，碾压6～10遍，车速约2km/h，要求密实度不小于95％，减渗层的压实厚度为50cm左右，其中，混合料减渗层的压实厚度为40cm左右，当地壤土减渗层压实厚度为10cm左右；机械碾压不到的部位采用辅助夯具夯实，与结构物交接处采用混合土填缝夯实；
(6)在减渗层上面回填步骤(4)中开挖出的所述砂砾料作为保护层，厚度30cm以上；
(7)所述减渗层和保护层应当覆盖整个河道断面，边坡减渗层应延伸高出设计常水位30cm以上，保护层同步向上顺延并完全覆盖减渗层；
所述减渗混合料应当在掺混后2小时内完成铺设基碾压，分段分片碾压，相邻作业面的搭缝碾压宽度不小于10cm。禁止雨天施工，雨后复工碾压应经晾晒、复压处理。
优选地，当地壤土以黄土为最佳。
若当地壤土为粘土，所述混合土适当减少或不用钠基膨润土。
若当地壤土为砂土，应适当加大混合土中的膨润土比重。
本发明提供的河道减渗方法，采用的全是天然材料，而且大部分可以就近取材，造价低，减渗层砂砾料包含于减渗土中具有类似天然河道表层的抗冲和减渗双重功能，与天然河道浑然一体，并可以达到较好的减渗效果，既能满足河流生态修复减渗保水要求，又能保持河流生态系统的健康发展，可以应用于河流、湖泊、湿地的减渗工程，具有显著的经济、社会和生态效益。
本发明技术方案也可应用于中下游砂土河床质的河道减渗工程，仅将上述现场砂砾料改为中下游河道的现场砂土料即可。
四、附图说明
图1为河道减渗处理结构示意图。
图中1为砂砾石保护层；2为减渗层，其中，21为当地壤土减渗层，22为混合料减渗层；3为平整压实的基础；4为设计河底高程。
五、具体实施方式
本发明施工的主要步骤包括：
(1)选当地土质均匀、不含杂质的壤土土场，土质以粘土、黄土为佳，砂土略差，清除表层杂土、植物根茎，取下层原状壤土。
(2)将现场砂砾料剔除5cm以上卵石，不含杂质。
(3)先由钠基膨润土与当地壤土按干重比1∶9掺混均匀形成混合土，若当地壤土为粘土则可适当减少或不用膨润土，砂土则需适当加大膨润土比重；再由混合土与现场砂砾料按干重比4∶6掺混均匀形成减渗混合料。
(4)将河道上的淤泥、杂物清除，并开挖至设计基础高程，平整压实，形成平整压实的基础3，开挖出的砂砾料可筛分作为保护层回填料。
(5)在平整压实的河床上先铺设混合料减渗层22，再铺设当地壤土减渗层21，两层各自铺设，一同压实，形成减渗层2，碾压采用18吨振动碾，要求碾压约6～10遍，车速约2km/h，要求压实密实度不小于95％，减渗层的压实厚度为50cm左右，其中，混合料减渗层压实厚度为40cm左右，当地壤土减渗层压实厚度为10cm左右；机械碾压不到的部位采用辅助夯具夯实，与结构物交接处采用混合土填缝夯实。
(6)减渗层大面积施工前应先进行小面积施工验证，混合均匀度、配合比、碾压密实度、闭水试验等经检测合格后方可推广施工。
(7)减渗层施工完成后须经抽样闭水试验检测合格后方可进行下一道施工工序，要求处理后渗透系数达到(1～5)×10-5cm/s。
(8)在减渗层上面回填铺设现场开挖的砂砾料作为砂砾石保护层1，厚度30cm以上。
(9)为了达到最好的减渗效果，所述减渗层和保护层应当覆盖包括河床整个河道断面，即包括河床和边坡，边坡减渗层应延伸高出设计常水位30cm以上，保护层同步向上顺延并完全覆盖减渗层，以防止水从侧边渗漏。
(10)减渗混合料应当在掺混后2小时内完成铺设基碾压，分段分片碾压，相邻作业面的搭缝碾压宽度不小于10cm。禁止雨天施工，雨后复工碾压应经晾晒、复压处理。
本发明经工程实践应用，抽样闭水试验渗透系数可达(1～3)×10-5cm/s，综合渗透系统可达5×10-5cm/s。

Claims (4)

1.一种干旱地区砂砾石河流生态修复的河道减渗方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选当地土质均匀、不含杂质的壤土土场，清除表层杂土、植物根茎，取下层原状壤土；
(2)将现场砂砾料剔除5cm以上卵石，不含杂质；
(3)先由钠基膨润土与当地壤土按干重比1∶9掺混均匀形成混合土，再由混合土与现场砂砾料按干重比4∶6掺混均匀形成减渗混合料；
(4)将河道上的淤泥、杂物清除，并开挖至设计基础高程，平整压实；开挖出的砂砾料作为保护层回填料备用；
(5)在平整压实的河床上先铺设混合料减渗层，再铺设当地壤土减渗层，两层各自铺设，一同压实，形成减渗层，碾压采用18吨振动碾，碾压6～10遍，车速约2km/h，要求密实度不小于95％，减渗层的压实厚度为50cm左右，其中，混合料减渗层的压实厚度为40cm左右，当地壤土减渗层压实厚度为10cm左右；机械碾压不到的部位采用辅助夯具夯实，与结构物交接处采用混合土填缝夯实；
(6)在减渗层上面回填步骤(4)中开挖出的所述砂砾料作为保护层，厚度30cm以上；
(7)所述减渗层和保护层应当覆盖整个河道断面，边坡减渗层应延伸高出设计常水位30cm以上，保护层同步向上顺延并完全覆盖减渗层；
所述减渗混合料应当在掺混后2小时内完成铺设基碾压，分段分片碾压，相邻作业面的搭缝碾压宽度不小于10cm，禁止雨天施工，雨后复工碾压应经晾晒、复压处理。
2.根据权利要求1所述的干旱地区砂砾石河流生态修复的河道减渗方法，所述的当地壤土为黄土。
3.根据权利要求1所述的干旱地区砂砾石河流生态修复的河道减渗方法，若当地壤土为粘土，所述混合土适当减少或不用钠基膨润土。
4.根据权利要求1所述的干旱地区砂砾石河流生态修复的河道减渗方法，若当地壤土为砂土，应适当加大混合土中的膨润土比重。
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