CN102776866A - 一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，以生态袋结构为依托，将护坡结构分为护脚区、枯水位影响区、常水位影响区、最高洪水位影响区四个区域，选用与各区域结构和功能相适应的基质作为填料，并在护坡自下而上恢复沉水植物、挺水植物和湿生植物同时设置缓冲平台、生活污水布水管等设施并营造蜿蜒变化的河流廊道。本申请能改善护坡的力学稳定性，增强河流护坡抗侵蚀能力；有效地恢复河流水际变动区的生境，保证河流生态系统的完整性；护坡基质、微生物及植被对沿岸面源污染有重要的截留转化效应，增强了河流自净能力，提高河流生态系统的服务功能，选材因地制宜、施工简单方便、造价低，具有广阔的市场价值和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及工程的护砌结构技术领域，尤其是涉及一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法。
背景技术
从“九五”计划至今，国家对于河流水资源的治理态度，经历了以下三个阶段：(1)重视水利设施，开发水能的经济效益；(2)坚持兴利除害结合，防洪抗旱并举；(3)加大重点流域和区域水污染防治力度，强调河流生态环境的改善。然而，就其总体工作而言，我国现仍处于河流水质恢复阶段。近年来，国内许多学者开始关注应用生态修复技术措施，恢复受损的流域和生境，增强河流的自净能力。
建立河流护坡是河流生态修复的重要技术手段之一。传统的河流护坡形式往往只片面强调河流的防洪、灌溉、排涝、航运等功能，护坡主体结构多采用浆砌块石、混凝土等硬质材料，忽视河流生境功能的发挥及其维护。加拿大专利申请CN2934362公开了一种由沙袋组成的柔性挡土墙结构，其中沙袋中装有沙子、土等混合物，并混入植物种子和有机肥的混合物，能够对边坡进行有效的复绿和园林绿化，但其主体结构的稳定性以及对河流水文条件变化的适应性不足。
随着我国小城镇经济的迅速发展和村镇规模的急剧膨胀，河流污染日趋严重、河道淤积也逐步加剧，使得目前我国村镇河流水质普遍恶化、水生生物消失、生态系统严重退化，亟需生态功法对受损河道进行修复。在重视水质净化与防洪功能的发挥基础上，合理营造河流生境，并进一步对现有生态修复技术进行优化和升级，实现低能耗低碳排的构建方法与维护手段，是村镇河道整治工作的方向。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种改善其在生态完整性、力学稳定性、景观效应方面的不足，综合有效地发挥柔性护坡结构的优势、提升河流的自净能力、修复河岸带的生境功能，并进一步增强河岸的抗侵蚀能力的适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，具有简易实用、低能耗、低维护成本等特点，适于在村镇河道的护坡建设中应用推广。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，其特征在于，该方法将河道的河岸坡分为四个区域并选择不同级配的填料填充，区域一位于河床与枯水位之间，填料为粒径20-40mm的级配砾石或疏浚底泥；区域二位于枯水位水际变动区，填料为粒径10-20mm的级配砾石、疏浚底泥或粒径10-15mm陶粒；区域三位于常水位水际变动区，填料为粒径5-10mm的级配砾石、疏浚底泥或粒径5-10mm陶粒，并设置缓冲平台；区域四位于最高洪水位水际变动区，填料为粒径5-10mm陶粒、粗砂、疏浚底泥和原位土壤。
所述的陶粒的重量比不大于20％。
所述的陶粒的重量比优选5％-10％。
所述的缓冲平台设置于常水位上10±5cm，两岸缓冲平台面积之和不小于河流水面面积的30％，该缓冲平台边缘平滑，单面最大宽度不小于5米。
所述的缓冲平台的上部的间隙可设置排水管或布水装置，达标排放的生活污水或者微污染的地表水可通过以上装置布入护坡结构的植被系统。生境结构尚未完整或植被未恢复完全时不得使用该布水设施。
该多维填料生态型护坡的坡度不大于60°，坡度大于45°时用置石护脚加固或对区域一、区域二及区域三设置锚固构件加固。
所述的区域二、区域三及区域四上可依次种植沉水植物、挺水植物及湿生植物。
所述的区域二、区域三及区域四上可选用木屑、竹屑、秸秆等作为有机肥填充，其重量比为1-3％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)采用生态袋护坡结构的组合方式成型方便，通过多维填料型的构建方法形成整体结构上的密度和强度的过渡，在限定坡度范围内不需要额外的连接结构和加固措施，如出现破损可局部替换，不影响护坡整体结构。同时，适于根据实际需要构建蜿蜒状态的河流形态，设置不同宽度的河岸缓冲带。
2)本方法构建的护坡成型后，生态袋本身具多孔的结构辅以比表面积较大的陶粒作为填料，有利于大量的微生物着生在其表面构成生物膜，利用基质-微生物-植物构成的系统，通过过滤、沉淀、离子交换、微生物分解和植物吸收等作用，去除水体中的悬浮颗粒、有机质以及N、P等污染，对降雨过后的坡面径流和河道内的水体有很好的净化效果。
3)填料中选用的砾石、粗砂等可用相似粒径、密度并且对水体环境无污染的建材废弃物替换，如砖石、混凝土碎块等，当地的木屑、秸秆等可作为有机肥料配比到填料中，就近选择填料、利用建材废弃物等可有效的降低工程的能耗和材耗。
4)疏浚底泥和原位土壤中有丰富的种子库信息，作为填料对护坡结构的植被复育有重要的作用。护坡结构成型前期应适当补充先锋种，逐步过渡成本地种为主的护坡植被结构，使工程手段对河流生态系统的影响减至最低。
5)缓冲平台的断面设计可有效的增加洪水期河道的过流断面，并为沿岸居民提供了亲水空间，同时，充足的空间有助于该部分的基质-微生物-植被系统截留面源污染效应的发挥。
附图说明
图1为本发明涉及的护坡四种填料区域位置图；
图2为本发明构建的多维填料型生态护坡断面图；
图3为本发明构建的护坡改变河流纵向蜿蜒度的示意图；
图4为本发明构建的护坡蜿蜒形态的细部特征图。
图中，1为最高洪水位，2为常水位，3为枯水位，4为原河流岸坡，5为新河流岸坡，6为混凝土底板，7为填料为粒径20-40mm的级配砾石和疏浚底泥的生态袋结构，8为填料为粒径10-20mm的级配砾石、疏浚底泥和粒径10-15mm陶粒的生态袋结构，9为填料为粒径5-10mm的级配砾石、疏浚底泥和粒径5-10mm陶粒的生态袋结构，10为填料为粗砂、疏浚底泥和原位土壤的生态袋结构，11为布水装置，12为抛石护脚，13为沉水植物，14为挺水植物，15为护脚线，16为河岸线，17为缓冲平台，18为30°缓坡，19为45°坡。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，该方法将河道的河岸坡分为四个区域并选择不同级配的填料填充，其结构如图1～2所示。根据河流的水文条件将原岸坡分为四个区域并分别检测其力学指标，以此作为生态袋填料重量配比的依据，所构建的护坡结构的稳定性须满足抗冲刷、抗侵蚀的要求。通过河流疏浚并开挖岸坡，本发明方法构建的护坡结构整体坡度范围为30°-50°，图中1为最高洪水位，2为常水位，3为枯水位，4为原河流岸坡，5为新河流岸坡，夯实基础并浇筑混凝土底板6，底板厚度不小于20cm。自下往上依次在四个区域铺设生态袋，区域一位于河床与枯水位3之间，铺设的是填料为粒径20-40mm的级配砾石和疏浚底泥结构7构成的生态袋；区域二位于枯水位水际变动区，铺设的填料为粒径10-20mm的级配砾石、疏浚底泥和粒径10-15mm陶粒结构8构成的生态袋；区域三位于常水位水际变动区，填料为粒径5-10mm的级配砾石、疏浚底泥或粒径5-10mm陶粒结构9构成的生态袋，并设置缓冲平台；区域四位于最高洪水位水际变动区，填料为粒径5-10mm陶粒、粗砂、疏浚底泥和原位土壤结构10构成的生态袋。
上述生态袋中的陶粒的重量比均不得大于20％，一般陶粒的重量比采用5％-10％，在区域三上设置有缓冲平台17，缓冲平台17设置于常水位2上10±5cm，两岸缓冲平台面积之和不小于河流水面面积的30％，可以根据护脚线15，河岸线16设置，该缓冲平台17边缘平滑，单面最大宽度不小于5米。
在缓冲平台17的上部生态袋的间隙可设置排水管等的布水装置11，达标排放的生活污水或者微污染的地表水可通过以上装置布入护坡结构的植被系统。生境结构尚未完整或植被未恢复完全时不得使用该布水设施。该多维填料生态型护坡的坡度不大于60°，如30°缓坡18，以及45°坡19，坡度大于45°时用置石护脚加固或对区域一、区域二及区域三的生态袋上设置锚固构件加固。区域二、区域三及区域四的生态袋上上可依次种植沉水植物、挺水植物及湿生植物。区域二、区域三及区域四的生态袋上上可选用木屑、竹屑、秸秆等作为有机肥填充，其重量比为1-3％。
本方法构建的护坡结构成型初期，可适当补种先锋种沉水植物13和挺水植物14。若护坡整体坡度较陡，为稳定考虑，可采用抛石护脚12。缓冲平台17的面积确定需考量目标河流最大洪峰的过流能力，并充分发挥基质-微生物-植被系统对面源污染的去除机制。原则上，两岸缓冲平台面积之和不小于河流水面面积的30％，单面最大宽度不得小于5米，满足以上条件基础上，将平直河道构建为蜿蜒河道，如图3、图4所示。
Claims (8)
1.一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，其特征在于，该方法将河道的河岸坡分为四个区域并选择不同级配的填料填充，区域一位于河床与枯水位之间，填料为粒径20-40mm的级配砾石和疏浚底泥混合成的填料袋；区域二位于枯水位水际变动区，填料为粒径10-20mm的级配砾石、疏浚底泥和粒径10-15mm陶粒混合成的填料袋；区域三位于常水位水际变动区，填料为粒径5-10mm的级配砾石、疏浚底泥和粒径5-10mm陶粒混合成的填料袋，区域三上设置缓冲平台；区域四位于最高洪水位水际变动区，填料为粒径5-10mm陶粒、粗砂、疏浚底泥和原位土壤混合成的填料袋。
2.根据权利要求1所述的一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，其特征在于，所述的陶粒的重量比不大于20％。
3.根据权利要求2所述的一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，其特征在于，所述的陶粒的重量比优选5％-10％。
4.根据权利要求1所述的一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，其特征在于，所述的缓冲平台设置于常水位以上5-15cm，两岸的缓冲平台宽度之和不小于河流水面宽度的30％，缓冲平台边缘平滑，单面最大宽度不小于5米。
5.根据权利要求1所述的一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，其特征在于，所述的缓冲平台的上部的间隙可设置排水管或布水装置。
6.根据权利要求1所述的一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，其特征在于，该多维填料生态型护坡的坡度不大于60°，坡度大于45°时用置石护脚加固或对区域一、区域二及区域三设置锚固构件加固。
7.根据权利要求1所述的一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，其特征在于，所述的区域二、区域三及区域四上可依次种植沉水植物、挺水植物及湿生植物。
8.根据权利要求1所述的一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法，其特征在于，所述的区域二、区域三及区域四上可选用木屑、竹屑、秸秆等作为有机肥填充，其重量比为1-3％。
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