CN105648977B - 一种净水型河道消浪的护岸方法 - Google Patents

一种净水型河道消浪的护岸方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种净水型河道消浪的护岸方法，所述护岸方法包括如下步骤：确定护岸模块的规格，制备护岸模块，安装护岸模块，构建护岸生态。本发明通过在河道的水岸附近设置消浪护岸模块，通过该模块对水流的滞留减速，营造新的水流边界条件，从而达到控导水流、保护岸堤的作用。同时，在消浪模块与岸堤之间形成一个静水微环境，可种植水生植物，供水生动物栖息，从而形成水生动植物生态系统，净化岸坡点面污染源对水质的污染。本发明的护岸方法还采用沸石、陶粒、蛭石等高比表面积的石材，既然可达到砾石的稳定和吸收水力的作用，还可通过吸收水中的污染物质如对重金属离子以及N、P等，起到净化水体、提升水质的作用。

Description

一种净水型河道消浪的护岸方法
技术领域
本发明涉及一种河道水系的护岸方法，特别是涉及一种净水型河道消浪的护岸方法。
背景技术
风、行船等导致的波浪、水流等引起的河岸冲刷，可使河岸发生崩塌或淤积，从而导致河岸的退化或淤长。这一因素是导致河道岸坡不稳定的重要原因之一。为了保护河道岸坡安全、维护水生态系统和美化环境，护岸技术得到了广泛的应用。
一般而言，结构性护岸适用于水流复杂、流速较大，并受水流、风浪的影响明显的河段，通常采用砌石、混凝土块体、钢板桩等自身稳定性好的实体抵挡水流冲刷，形成抗冲护岸。对于岸坡自身较稳定的顺直河段，还可采用模袋护坡、土工编织布沙袋和土工织物软体排等护岸型式，防护效果明显。这一类型的护岸结构稳定但隔断了水陆之间物质流、能量流、信息流的交换，严重丧失了生态功能，且由于硬质化导致其景观效果较差。
自然岸坡护岸方法因其景观优美、生态干扰最小，成为目前护岸设计领域发展的趋势。该方法利用湿生乔木、灌木、草本等植物类型固定岸坡，以增加河岸的耐侵蚀能力，适用于水流、风浪较小的小型河道。在防止岸坡冲刷的同时起到保护生态、美化环境的作用，但其强度与耐久性较差限制了其在水流、风浪影响较大的河段的应用。
发明内容
本发明的目的是针对水流较急、对岸坡冲击力较大、水岸冲刷严重的河道的上述护岸难题，提出一种净水型河道消浪的护岸方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种净水型河道消浪的护岸方法，所述护岸方法包括如下步骤：
A、确定护岸模块的规格，根据河道常水位高度确定护岸模块的高度，根据河道水力状况确定护岸模块的长度，所述护岸模块包括外层的网笼以及填充在所述网笼中的砾石结构，所述砾石结构包括设置在下层的第一砾石层以及设置在上层的第二砾石层；
B、制备护岸模块，采用金属线材经过机械编织成横纵截面均为梯形的木马型结构的网笼，并在所述网笼靠岸一侧内表层填充粒径3～10cm的沸石、陶粒、蛭石中一种或多种的混合物构成净化层，之后采用3～30cm粒径级配砾石填充所述第一砾石层，采用15～30cm粒径级配砾石填充所述第二砾石层，并且所述第一砾石层与所述第二砾石层的厚度比为(1：1)～(3：2)；
C、安装护岸模块，将步骤B中制备的护岸模块运送至待安置地点，并采用吊装装置将护岸模块按照至少两排呈品字形排列的方式设置在近河岸中；
D、构建护岸生态，所述护岸模块在安装后，护岸模块与所述河岸之间形成静水区，在所述静水区中种植水生植物。
优选地，所述网笼的长度为3～5m，高度与河道常水位持平。
优选地，所述网笼的底部宽度设置为0.2～0.5m，顶部宽度为底部宽度的1/2～4/5。
优选地，所述网笼的最大孔径小于最小砾石的粒径。
优选地，在所述步骤C中，同排相邻护岸模块的间距为护岸模块长度的1/3～1倍，不同排护岸模块间的间距为0.2～0.4m。
优选地，所述水生植物包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明通过在河道的水岸附近设置消浪护岸模块，通过该模块对水流的滞留减速，营造新的水流边界条件，从而达到控导水流、保护岸堤的作用。同时，在消浪模块与岸堤之间形成一个静水微环境，可种植水生植物，供水生动物栖息，从而形成水生动植物生态系统，净化岸坡点面污染源对水质的污染。本发明解决了自然岸坡护岸在应用中受到水流环境等限制的问题，同时形成了良好水域环境，令该护岸类型得到更大范围的应用。
进一步，本发明的护岸方法采用沸石、陶粒、蛭石等高比表面积的石材，既可达到砾石的稳定和吸收水力的作用，还可通过吸收水中的污染物质如对重金属离子以及N、P等，起到净化水体、提升水质的作用。
本发明的护岸方法通过营造出新的水流边界，从而达到控导水流，保护岸堤的作用。通过所述护岸方法构建的河道消浪护岸结构为柔性结构，能适应水流的变动而不被破坏，抗冲刷能力较强，具备良好的安全稳定性，具有透水性，且对水流具有初步的过滤作用和较强的包容性。此外，通过所述护岸方法构建的河道消浪护岸结构还通过形成平缓的水流条件和生态链，为水生生物提供生态廊道，为其繁殖与栖息创造良好的条件，从而形成稳定的生态系统。与传统通过向河床下方打桩而形成稳定的护岸结构相比，本发明的护岸方法避免了打桩对河床及周围水环境的扰动。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为河道消浪护岸模块结构示意图；
图2为河道消浪护岸结构俯视示意图；
其中，1～网笼；2～第一砾石层；3～第二砾石层；4～护岸模块；5～静水区；6～河岸；A～护岸模块中的水流方向。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种净水型河道消浪的护岸方法，如图1～图2所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。具体地，所述护岸方法包括如下步骤：
确定护岸模块4的规格：根据河道常水位高度确定护岸模块4的高度，根据河道水力状况确定护岸模块4的长度，所述护岸模块包括外层的网笼1以及填充在所述网笼1中的砾石结构，所述砾石结构包括设置在下层的第一砾石层2以及设置在上层的第二砾石层3。
优选地，为了水流及水生动物能顺利通过模块间的水通道，每个模块长度不宜过长，所述网笼1的长度优选为3～5m。该网笼1的高度以设置在河床上的高度与河道常水位持平为标准，高水位时可漫顶行洪，低水位时略露出水面。所述网笼1的宽度一般根据其高度设置，高度越高则宽度适当增大，一般底部宽度设置为0.2～0.5m，顶部宽度为底部宽度的1/2～4/5。
制备护岸模块4：采用金属线材经过机械编织成木马型结构的网笼1，并在所述网笼1内靠岸一侧表层填充粒径3～10cm的沸石、陶粒、蛭石中一种或多种的混合物构成净化层，之后采用3～30cm粒径级配砾石填充所述第一砾石层2，采用15～30cm粒径级配砾石填充所述第二砾石层3，并且所述第一砾石层2与所述第二砾石层3的厚度比为(1：1)～(3：2)。
具体地，所述护岸模块外部为用防锈，防静电，抗老化，耐腐蚀，高抗压，高抗剪、高强度等特点的金属线材经机械编织而成的有网眼的网笼1，以满足使用强度、使用寿命等的要求。所述网笼1为木马型结构，即横纵截面均为梯形。
如图1所示，所述网笼1中填装不同级配的砾石形成砾石结构，砾石结构粒径设置为：底部采用3～30cm粒径级配砾石形成第一砾石层2，以便形成稳定的基础；以上部分采用规格约为15～30cm的大粒径砾石进行填充形成所述第二砾石层3，两者的高度比约为(1：1)～(3：2)。由于大粒径砾石之间能够形成良好空隙，可充分吸收该冲刷力，既减缓了水流又保持了结构稳定。另一方面，靠近岸线一侧的大粒径砾石区域可为鱼类等水生动物提供栖息场所，有重要的生态学功能。进一步，所述网笼1的最大孔径小于最小砾石的粒径，以防止砾石从网笼1中散脱。
安装护岸模块4：将步骤B中制备的护岸模块4运送至待安置地点，并采用吊装装置将护岸模块4按照至少两排呈品字形排列的方式设置在近河岸6中。
如图2所示，所述护岸模块4排列方向与河道水流方向平行，至少为双排结构。排数可根据河道宽度、水流速度、冲刷力等进行设置，河道宽度、水流速度、冲刷力等越大，则可酌情增加所述护岸模块4的排数。
具体地，护岸模块4纵向排列于河底基质上，护岸模块4模块形状呈木马型，底部宽，顶部窄，高度与常水位齐平，长度控制在3～5米，底部宽度约0.2～0.5米，顶宽约为底部宽度的1/2～4/5。优选地，同排相邻护岸模块4的间距(以底部间距为准)为护岸模块4长度的1/3～1倍，不同排护岸模块4间的间距(以底部间距为准)设置为0.2～0.4米。以上护岸模块4的参数、距离参数可根据水流速度、冲刷力等工程参数，可以通过计算机模型模拟后进行调节，形成最佳削减水力的组合参数。
进一步，护岸模块4设置于靠河岸6旁的水域中，所述护岸模块4的顶端距河岸6的距离根据河道宽度、水力状况等进行设置。本发明的护岸方法构建的护岸结构本身具有良好的透水性，有利于两侧水流的交换，抵御水流的冲刷，且通过护岸模块4间的纵横间距形成水流通道，供河水、水生生物等通过并进入岸侧水域。水流在流向护岸模块4时，将产生紊流，护岸模块中的水流方向A如图2所示，进而消减水浪的强度。
构建护岸生态：所述护岸模块4在安装后，护岸模块4与所述河岸6之间形成静水区5，在所述静水区5中种植水生植物。
本消浪护岸结构设置后，其与岸线间即形成一个相对稳定的静水区5。该水域可根据需要种植水生植物，所述水生植物包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物，水生植物可与自然式护岸形成一体化护岸系统。水生动物如鱼类、两栖类等均可通过水通道进入所述静水区5，由于该水域水流平稳、缓慢，可吸引其在此产卵、栖息。再者，由于该水域水流平缓，该区域河床可形成较厚的沉积层，适于底栖生物、甲壳动物等生存，使得所述静水区5经过水生动植物的生长可形成平衡、和谐的水域生态系统。
本发明的河道消浪的护岸方法产生上述技术效果的具体原理如下：
本发明通过在河道的水岸附近设置消浪护岸模块，通过该模块对水流的滞留减速，营造新的水流边界条件，从而达到控导水流、保护岸堤的作用。同时，在消浪模块与岸堤之间形成一个静水微环境，可种植水生植物，供水生动物栖息，从而形成水生动植物生态系统，净化岸坡点面污染源对水质的污染。
本发明的护岸方法在所述网笼1内表层构建了净化层，所述靠岸一侧填充粒径3～10cm的沸石、陶粒、蛭石中一种或多种的混合物构成净化层。采用沸石、陶粒、蛭石等高比表面积的石材，既然可达到砾石的稳定和吸收水力的作用，还可通过吸收水中的污染物质如对重金属离子以及N、P等，起到净化水体、提升水质的作用。
沸石呈颗粒状，属于层状硅酸盐粘土矿物，沸石具有以下三个特点：(1)具有硅铝酸盐骨架结构，当沸石晶体结构中Si4+被Al3+所取代时，整个晶体结构带负电，为了保持中性，沸石一般由碱金属和碱土金属来补偿，比如重金属离子等；(2)整个硅酸盐骨架内部有大小均一且相互连接的通道和孔隙，这使得沸石具有强大的比表面积，每克沸石的比表面积可达355～1000m2，因此沸石的吸附能力很强，可吸附N、P等化合物；(3)沸石通道的孔径约为0.3～1nm，而重金属离子以及N、P化合物等大分子的直径均小于沸石通道的孔径，因此这些污染物均可被沸石固定。
蛭石是一种自然界天然存在的多孔性含水硅铝酸盐晶体矿物，具有良好的吸附及离子交换性能。研究表明其对氨氮具有选择性吸附能力，蛭石的氨氮饱和吸附量大，而且价格低廉。蛭石的吸附性、阳离子交换性及化学成分特性，使其对重金属离子以及N、P化合物等大分子产生多重净化作用。
陶粒具有质轻、松散容量小、比表面积大、吸附能力强、孔隙率高、化学性能稳定、不含有害于人体健康和工业生产的有害成份等优点，而且其纳污能力强，利用率很高。由于陶粒较强的吸附能力和较大的比表面积，使得陶粒能够净化重金属离子以及N、P化合物等大分子污染物质。
本发明解决了自然岸坡护岸在应用中受到水流环境等限制的问题，同时形成了良好水域环境，令该护岸类型得到更大范围的应用。本发明的河道消浪的护岸方法通过营造出新的水流边界，从而达到控导水流，保护岸堤的作用。通过所述护岸方法构建的河道消浪护岸结构为柔性结构，能适应水流的变动而不被破坏，抗冲刷能力较强，具备良好的安全稳定性，具有透水性，且对水流具有初步的过滤作用和较强的包容性。此外，通过所述护岸方法构建的河道消浪护岸结构还通过形成平缓的水流条件和生态链，为水生生物提供生态廊道，为其繁殖与栖息创造良好的条件，从而形成稳定的生态系统。与传统通过向河床下方打桩而形成稳定的护岸结构相比，本发明的护岸方法避免了打桩对河床及周围水环境的扰动。
进一步，本发明的护岸方法采用沸石、陶粒、蛭石等高比表面积的石材，既可达到砾石的稳定和吸收水力的作用，还可通过吸收水中的污染物质如对重金属离子以及N、P等，起到净化水体、提升水质的作用。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (3)

1.一种净水型河道消浪的护岸方法，其特征在于：所述护岸方法包括如下步骤：
A、确定护岸模块(4)的规格，根据河道常水位高度确定护岸模块(4)的高度，根据河道水力状况确定护岸模块(4)的长度，所述护岸模块包括外层的网笼(1)以及填充在所述网笼(1)中的砾石结构，所述砾石结构包括设置在下层的第一砾石层(2)以及设置在上层的第二砾石层(3)，所述网笼(1)的长度为3～5m，高度与河道常水位持平，所述网笼(1)的底部宽度设置为0.2～0.5m，顶部宽度为底部宽度的1/2～4/5；
B、制备护岸模块(4)，采用金属线材经过机械编织成横纵截面均为梯形的木马型结构的网笼(1)，并在所述网笼(1)内表层靠岸一侧填充粒径3～10cm的沸石、陶粒、蛭石中一种或多种的混合物构成净化层，之后采用3～30cm粒径级配砾石填充所述第一砾石层(2)，采用15～30cm粒径级配砾石填充所述第二砾石层(3)，并且所述第一砾石层(2)与所述第二砾石层(3)的厚度比为(1：1)～(3：2)；
C、安装护岸模块(4)，将步骤B中制备的护岸模块(4)运送至待安置地点，并采用吊装装置将护岸模块(4)按照至少两排呈品字形排列的方式设置在近河岸(6)中，同排相邻护岸模块(4)的间距为护岸模块(4)长度的1/3～1倍，不同排护岸模块(4)间的间距为0.2～0.4m；
D、构建护岸生态，所述护岸模块(4)在安装后，护岸模块(4)与所述河岸(6)之间形成静水区(5)，在所述静水区(5)中种植水生植物。
2.根据权利要求1所述的护岸方法，其特征在于：所述网笼(1)的最大孔径小于最小砾石的粒径。
3.根据权利要求1所述的护岸方法，其特征在于：所述水生植物包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物。
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