CN204059284U

CN204059284U - 一种人工河道护岸及河底结构

Info

Publication number: CN204059284U
Application number: CN201420467982.0U
Authority: CN
Inventors: 傅大放; 李奎鹏; 耿飞
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2024-08-19

Abstract

本实用新型公开了一种人工河道护岸及河底结构，所述护岸为硬质护岸，在所述的硬质护岸上设置有一轻质透水混凝土板，在所述的轻质透水混凝土板内设置有矩形槽口，在该矩形槽口内填充有吸附填料板，在所述的轻质透水混凝土板内部空隙中灌注植物种植基，外表面生长有植物层，在所述的植物层上还设置有一土工布。本实用新型在混凝土板上部预留两个安装孔洞，在护岸上可方便拆装，在河底可使用防锈铁丝将混凝土板相互连接。本实用新型人工河道护岸及河底结构可直接在原有河道上施工，节约资源，投资少，而且克服了混凝土水下施工的困难，施工期短，见效快。

Description

一种人工河道护岸及河底结构

技术领域

本实用新型涉及改善硬质护岸和河床基底生态系统的河道结构，适用于江、河、湖、库等原有硬质岸坡的生态化改造和河床基底的生态修复。

背景技术

传统的硬质护岸在河道工程中常有应用，尤其是在用地紧张的城市内河中应用广泛。传统硬质护岸多采用砌石或普通水泥混凝土浇筑而成，这种护岸模式见效快，既可防洪又使河道景观看上去整洁、干净；然而，硬质护岸结构孔隙率小，透水、透气性差，破坏了水、土和生物之间的物质循环和能量流动，使大量水陆交错带的植物失去生存条件；而且，光滑硬质的表面也改变了原来自然岸坡的特性，使鱼类难寻产卵的适宜场所，降低了生物多样性，削弱了河流自净能力，破坏了自然的生态环境。因此，对河道硬质护岸进行生态化改造，使其在满足科学安全性的基础上，达到景观和生态要求十分紧迫和必要。

近年来，许多城市在河道整治中将原有的硬质护岸进行了全面拆除，造成大量资源的浪费，还有许多改造工程由于过度追求景观和生态效应而忽视了安全性和护岸寿命问题。因此，我国许多城市和地区急需一种在保护原有护岸结构的基础上便捷经济地进行生态化改造的方案和实例。

江、河、湖、库等水体的底泥中沉积有大量的有机质、氮磷、重金属等污染物，这些污染物质在一定条件下会从底泥中释放进入水体，污染水质，造成内源污染。目前，国内针对底泥内源污染的控制措施主要有底泥疏浚、底泥氧化和覆盖底泥层等。底泥疏浚是较为成熟且简单的措施，可迅速消除底泥，减少污染物，但底泥疏浚造成的扰动会加速氮、磷等沉积污染物的二次释放，而且清淤过程同时也带走了河床基底的植物、微生物，严重破坏了河床微生态系统；底泥氧化由于引入化学药剂易造成二次污染；底泥覆盖多采用砂、石、人工合成材料等，成本高，而且水生植物、微生物等不能迅速恢复，河床微生态系统修复缓慢，水体脆弱而易受污染。因此，如何有效控制河湖底泥带来的内源污染，抑制沉积污染物的释放，修复受损的河床微生态系统成为当前的一大研究热点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服传统硬质护岸在景观和生态方面的缺陷以及河湖底泥污染物控制和河床修复技术存在的不足，提出一种人工河道护岸及河底结构，解决传统硬质护岸带来的生物多样性减少、生态系统破坏等问题，有效抑制河湖底泥内源污染，快速修复因底泥疏浚和底泥覆盖而受损的河床微生态系统，创造出一种良好的自然生态模拟环境，促进生态系统的良性循环，创造保障水环境的一道亮丽风景线。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种人工河道护岸及河底结构，所述护岸为硬质护岸，其特征在于：在所述的硬质护岸上设置有一轻质透水混凝土板，在所述的轻质透水混凝土板内设置有槽口，在该槽口内设置有吸附填料板，在所述的轻质透水混凝土板内部空隙中灌注植物种植基，在所述的轻质透水混凝土板外表面生长有植物层，在所述的植物层上还设置有一土工布。

在所述的河底也设置有所述的轻质透水混凝土板。

在所述的轻质透水混凝土板上设置有安装孔，使用钢筋通过所述的安装孔将混凝土板挂接在所述的硬质护岸上，使用防锈铁丝通过所述的安装孔将各块混凝土板连接到一起后直接铺设于所述河底。

所述轻质透水混凝土板尺寸为60cm×30cm×12cm，所述的槽口为矩形，矩形槽口长度为10~15cm，宽度为3~4cm，吸附填料板装入矩形槽口后上下两端用木楔卡住。

本实用新型通过在工厂预制轻质透水混凝土板，养护成型后灌注植物种植基，待植物生根固土后，直接运至施工现场安装于原有硬质护岸和河床底部上，在混凝土板上部预留两个安装孔洞，方便拆装，可保证混凝土板随时拆卸更换。

有益效果：

1、采用生态修复型混凝土板悬挂于原有硬质护岸或铺设于河床底部改造而成的人工河道结构，可直接在原有硬质护岸和河底施工，最大程度上保护了原有结构，节约资源，投资少，同时克服了混凝土水下施工的困难，改造施工期短，见效快，施工完毕后即可产生水质净化功能和生态景观效果。

2、该实用新型轻质透水混凝土板表面布满各种大小的空隙和孔洞，内部还填充有矿物吸附剂，可充分发挥空隙和吸附剂的吸附效应，吸附水中的有机质、磷酸盐、硝酸盐、重金属等污染物质，然后通过附着于混凝土板表面的生物膜、植物根区微生物、水生动物和植物的共同作用得以去除，实现吸附剂原位再生，可原位恢复吸附容量，提高水体自净能力，达到长期持续的水质净化效果。

3、该人工结构使用的混凝土板的多孔结构还可吸附、截留水中的固体悬浮物（SS）和藻类，而在混凝土板空隙内栖息、繁殖的水生生物，尤其是浮游动物可吞噬、滤食SS和藻类，净化水质，防止水藻的爆发；混凝土板上培育的绿色植物可充分吸收、利用水中的氮、磷营养盐，抑制蓝藻生长，减轻水体富营养化。

4、该河岸及河床人工结构可为微生物的富集、植物的生长、水生动物的栖息提供载体和空间，微型生物群落能在较短时间内达到物种平衡，构建完整的微生态系统，可迅速修复和完善受损的河渠生态系统，提高生物多样性。

5、该人工结构适用于完全硬化的河湖护岸和清淤后硬化的河床底部，快速修复护岸和河床基底的生物栖息环境，修复受损的水生生态系统。

6、针对底泥层较深的河床，很难直接在河床底部培育水生植物，此时可直接在河底铺设本实用新型透水混凝土板，快速恢复河底水生植物，改善河底生物栖息环境，而且可抑制底泥污染物的释放，减轻内源污染；针对刚清淤后的河床，可在清淤后覆盖混凝土板，抑制因清淤扰动产生的底泥中氮、磷的二次释放污染，同时也可快速修复受损的河床基底生态系统，净化河流水体。

以上所述，只是对本实用新型的简单说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型的发明创造，均落入本实用新型的保护范围内。

附图说明

图1是本实用新型人工河道护岸及河底的结构剖面示意图；

图2是本实用新型河道护岸结构俯视图；

图3是本实用新型河底结构俯视图；

图4是本实用新型轻质透水混凝土板的结构示意图。

其中：1、轻质透水混凝土板，2 、槽口，3 、植物层，4 、安装孔，5 、硬质护岸，6、土工布，7、河底。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细说明：

如图1所示，本实用新型人工河道护岸及河底结构，其中河道原有结构包括硬质护岸5和河底7，在硬质护岸5上安装有轻质透水混凝土板1，为了进一步修复河道水生生态系统，提高河道的水质净化能力，在河道的河底也安装轻质透水混凝土板1。轻质透水混凝土板1尺寸为60cm×30cm×12cm，矩形槽口长度为10~15cm，宽度为3~4cm，吸附填料板装入矩形槽口后上下两端用木楔卡住。在轻质透水混凝土板内部灌注植物种植基后外表面生长有植物层3，在表面植物层上还设置有一土工布6。

在轻质透水混凝土板上设置有安装孔4，参见图4。如图2所示，将轻质透水混凝土板1通过安装孔4挂接在原有硬质护岸5上；如图3所示，可使用防锈铁丝通过安装孔4将各块混凝土板连接到一起后铺设于河床基底7上。

本实用新型轻质透水混凝土板是以多孔性骨料、低碱性胶结料、颗粒状修复剂、高效添加剂和水为原料，采用科学配比制成的透水混凝土预制结构。其每立方米质量组成为：多孔性骨料：400~700 kg/m³；低碱性胶结料：200~250 kg/m³；颗粒状修复剂：40~60 kg/m³；高效添加剂：3~7 kg/m³；水：50~90 kg/m³。该配比通过大量实验确定，既可保证混凝土板孔隙率达到20%~30%，具有良好的透水透气性，适宜植物生长，又可保证新拌混凝土具有良好的和易性，混凝土凝结硬化后具有良好的抗压强度，可承受水浪的长期冲击和侵蚀。

选用的多孔骨料为烧制的轻质陶粒，外表坚硬，内部有许多微孔，吸附能力强。骨料粒径为10~20mm、20~25mm的两种间断级配单独使用或复配使用，选用较大的骨料粒径且不使用细骨料，可保证混凝土板孔隙率较大，满足20%~30%的要求。陶粒密度小，制成的多孔混凝土容重仅为普通砂石混凝土的一半，以60cm×30cm×12cm尺寸预制的混凝土板重量为20kg左右，混凝土板悬挂于护岸上不会产生过大的荷载，保证护岸结构稳定；铺设于河床底部并相互连接后也较为稳定，不易因水流冲力而移动。

选用的低碱性胶结料为硫铝酸盐水泥，其水化浆体的pH值为8~10。因为通常土壤的PH值在3.15~9.15之间，普通混凝土内部由于氢氧化钙晶体的存在而呈碱性，其pH值在12~13之间，浸泡水中后会有Ca²⁺、OH^-离子溶出，水体pH值增加，不利于动植物、微生物的生存，所以要尽量降低混凝土碱度，故选用低碱性胶结料。

选用的颗粒状修复剂是由体积分数占60%~70%的沸石颗粒和30%~40%的膨胀珍珠岩颗粒组成。通过加入颗粒状修复剂，首先其颗粒状结构可改善新拌混凝土的和易性，而在混凝土凝结硬化后，修复剂表面布满各种大小的空隙和孔洞，提供了微生物富集、繁殖的载体，形成一层生物膜，而实验确定的最佳组分体积比，可充分发挥沸石颗粒和膨胀珍珠岩颗粒对水中有机质、氮磷营养盐的吸附性能，吸附后的污染物质可通过附着于混凝土表面的生物膜的代谢作用得以去除，从而原位恢复修复剂的吸附性能，保证长期效果。

选用的高效添加剂是质量百分比组成为40%~70%的聚羧酸盐高性能减水组分、20%~40%的三异丙醇胺增强组分以及10%~20%的EVA乳液增稠组分。通过该比例添加高效添加剂，有效改善了新拌混凝土的流动性、保水性和粘聚性，混凝土凝结硬化后，经试验证明，可在水中浸泡一年后无明显松散、破坏现象发生，可适应该混凝土板的使用环境。

混凝土板尺寸为60cm×30cm×12cm，在混凝土板内部还设置有矩形槽口，矩形槽口长度为10~15cm，宽度为3~4cm，孔洞内填充吸附填料板，填料选用廉价易得的矿物吸附剂，通过实验优选出四种不同的吸附剂并确定其组分比例，以发挥最佳吸附效果，填料的组分体积比为沸石：膨胀珍珠岩：硅藻土：膨润土=5:2:2:1，填料板装入槽口后上下两端用木楔卡住。混凝土板中间的填料层可强化对水流的过滤、吸附作用，吸附后的有机物、氮磷污染物及重金属等在绿色植物的吸收、转移和根区微生物的降解、代谢作用下从水中去除，实现吸附剂原位再生，原位恢复吸附容量，达到长期持续的生态净水效果。

混凝土板内部空隙中灌注植物种植基后覆盖一层防蚀土工布，减小水流对植物及土壤的侵蚀破坏影响。根据混凝土板安装位置合理配置不同种类的本土植物，以适应水位变化及季节变换的影响。植物不仅起到固土加筋作用，同时可有效吸收利用水中营养物质，减轻富营养化；绿色植物还能通过光合作用，改善水体溶氧状态。

Claims

1.一种人工河道护岸及河底结构，所述护岸为硬质护岸，其特征在于：在所述的硬质护岸上设置有一轻质透水混凝土板，在所述的轻质透水混凝土板内设置有槽口，在该槽口内设置有吸附填料板，在所述的轻质透水混凝土板内部空隙中灌注植物种植基，在所述的轻质透水混凝土板外表面生长有植物层，在所述的植物层上还设置有一土工布。

2.根据权利要求1所述的人工河道护岸及河底结构，其特征在于：在所述的河底也设置有所述的轻质透水混凝土板。

3.根据权利要求2所述的人工河道护岸及河底结构，其特征在于：在所述的轻质透水混凝土板上设置有安装孔，使用钢筋通过所述的安装孔将混凝土板挂接在所述的硬质护岸上，使用防锈铁丝通过所述的安装孔将各块混凝土板连接到一起后直接铺设于所述河底。

4.根据权利要求1或2所述的人工河道护岸及河底结构，其特征在于：所述轻质透水混凝土板尺寸为60cm×30cm×12cm，所述的槽口为矩形，矩形槽口长度为10~15cm，宽度为3~4cm，吸附填料板装入矩形槽口后上下两端用木楔卡住。