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關鍵詞:生態理念;河道整治工程;設計
中圖分類號:TV85文獻標識碼: A 文章編號:
一、引言
對于生態理念在河道整治工程設計中的應用而言,其根本目的并非將所有對生態環境產生負面影響的因素全部消滅,而是通過有計劃、有步驟的各項生態理念的融入,來達到盡可能地避免各種設計問題所帶來的負面影響。而對于設計單位而言,當務之急就是要不斷加強自身的生態理念的認識與應用水平,并在河道整治工程設計的整個實施過程當中,找出各種明顯的與潛在的生態問題,并對其加以行之有效的管理和控制,從而將河道整治工程的各種設計問題所可能造成的損失降至最低點,不僅要確保河道整治工程的圓滿完成,而且同時也要相應地提高工程設計的生態效益。可以說,生態理念在河道整治工程設計中的應用,不僅僅使得建設單位可以賺取可觀的利潤,而且同時它也會帶來非常重要的無形效益,包括加強人類與自然環境的和諧與統一。如果生態理念能夠在河道整治工程設計中得到良好的應用與實施,不但是建設單位之福,而且也是促進整個河道整治工程行業乃至全社會良性循環、繁榮發展的不二法門。
二、生態理念在河道整治工程設計中的應用原則
1、堅持和諧、可持續發展的原則
在河道整治工程設計中,必須尊重河流生態系統的自然屬性,堅持人與自然和諧為本、可持續發展的原則,處理好河道整治與生態環境建設的關系,實現人口、資源、環境和經濟協調發展。
2、從景觀、人文等多角度進行充分考慮的原則
在河道整治工程設計中必須深刻認識到,河道整治不能僅僅從防洪、排澇的角度考慮,必須要從社會主義建設、人文、經濟以及社會效應的角度出發,同時充分考慮生態要求,實現人類社會發展與水資源利用的和諧統一。河道整治除體現出河道的防洪、排澇功能外,還需在生態的基礎上與周邊環境景觀相協調;城市河道還需有景觀、休閑、娛樂等方面功能,使沿河兩岸成為的一道亮麗的風景線。
3、堅持因地制宜、適當超前的原則
由于我國地域遼闊,各地社會經濟條件及文化風俗迥異,在河道整治工程設計中,要堅持“因地制宜,適當超前”的方針理念。主要體現在兩方面:在河道整治工程設計中,應按照因地制宜的設計原則,盡量做到就地取材、隨風就俗,河道整治的標準在與地方經濟條件相適應的條件下滿足當地審美要求;河道整治作為基礎設施建設的重要組成部分之一,是為社會經濟發展提供服務和保障的,因此,河道整治工程設計需要有適度的超前性,可按生態原則將起點和標準適當提高一些,再根據經濟發展水平和經濟狀況分期實施。
4、堅持對生態環境予以保持與修復的原則
在河道整治期間,盡可能保持其原有各項綜合功能不受破壞,根據生態環境的具體要求,確保工程效益發揮的持久性。一般河道整治包括疏浚、護岸、親水臺階及綠化等很多方面的內容。在河道整治工程設計過程中,必須要對河道生物群落做好生態調查,并提出的保護當地生態環境的相關措施,要以保持及修復生態系統為主要原則。
三、生態理念在河道整治工程設計中的幾項主要應用內容
1、生態理念在河道整治工程治導線設計中的應用
在傳統的河道整治工程治導線設計中,往往只是從防洪的方面進行考慮,從而將那些豐富多彩的河流粗暴地予以裁彎取直、去散取一等處理方式,最終導致自然河流當中的淺灘與急流、主流與支流等格局被人為地改得面目全非。如果僅僅從工程量與工程造價上來看,這樣做似乎無可厚非,既能縮短工程周期,又能降低工程成本,但是,其對生態環境的負面影響就比較大。首先,在那些被廢棄的原有河道附近,動植物的生活環境就將急劇惡化,甚至農田灌溉也將受到極大影響;其次,新開的河道也將不可避免地對環境造成一定的破壞,甚至造成水土流失。因此,要盡量維持河道的生態功能,在其整治工程設計中就要盡可能地保持河道的既有狀態和周邊環境,即便要做局部的調整,也應當進行充分地論證。
2、生態理念在河道整治工程河岸灘地設計中的應用
由于河岸灘地具有經年有明水、地下水位較高等特點,因此在其整治設計過程中,就應當充分利用河岸灘能夠緩洪滯蓄等方面的優勢,從而在其防護植物中優先選擇耐水淹的植物。尤其是經過近年來的大量實踐充分表明,對于河岸灘地如果還是盲目地采用傳統的漿砌片石護坡來作為防護,則將會因為水流沖刷以及凍脹等方面的原因,導致這些護坡防護需要經常性的修理和維護,否則就有坍塌的危險。而對于那些采用天然蘆葦等耐水淹植物來作為防護的河岸灘地,則由于這些防護植物能夠很好地起到保持水土的作用,從而免去了相應的修復環節。
3、生態理念在河道整治工程堤岸結構設計中的應用
堤岸結構是整個河道的骨架,是確保河道防洪安全的關鍵所在。傳統的河道堤岸結構是采用土料筑堤,然后通常在其迎水面加設一道漿砌片石護坡或者干器片石護坡來作為防護,以此來將水流控制在堤岸之間的河槽里面。而隨著生態設計的發展,通過對自然仿生原理的積極應用,采用草皮等喬灌木結合的生態堤岸也逐漸得到了推廣。由于其植物根系能夠有效地保持水土,而植物莖干又能夠有效地提高過水斷面的粗糙度,因此效果也極為明顯。當然,對于這種生態堤岸的植物選擇也必須科學合理,應當從對當地氣候及水土條件的適應性、耐旱耐澇的生命力以及防護植物本身的經濟性等多方面進行綜合考慮。此外,采用生態堤岸,還能夠有效降低原有河道自然面貌的人為改變,有利于建立人與自然環境的和諧統一的美好形象。
4、生態理念在河道整治工程防護林設計中的應用
在河道整治工程設計中,防護林按其應用的目的不同,可分為護岸林、堤腳保護林、防浪林等。對于一般的河道外坡而言,其防護林就是護岸林,帶有固堤、防風沙和美化大堤的功能,在河道整治工程設計中應盡可能設置,就像高等級公路兩側的防護林帶一樣起到防風固沙的作用;而在天然河道的凹岸,由于大堤常受洪水沖淘,行洪時洪水常常發生順堤流的現象,因此對其內坡堤腳處設計堤腳保護林,該防護林通常選擇灌木來作為防護植物;而對于海河流域的骨干河道而言,其防護林則屬于防浪林,不僅需要起到固堤、防沙和美化環境的功能,而且在設計中還需考慮其防水浪沖刷的能力。
四、結束語
綜上所述,由于當前河道整治工程所處的自然條件與社會環境往往都具有復雜性,所受到的制約因素也非常多,因此表現出投資額巨大、實施周期較長、管理水平要求較高等特點。從某種意義上說,生態理念在河道整治工程設計中的實施過程,就是一個對各項環節進行有效的生態管理的過程。而一旦設計單位對于河道整治工程所面臨的生態管理問題缺乏足夠的認識,以至于在生態管理方面投入的人力、財力、物力等方面不夠充分,就難免會遭受到各種不必要的損失,嚴重時甚至讓子孫后代都深陷其惡果當中。由此可見,要想盡量防止這些設計問題所帶來的負面影響,就必須首先對河道整治工程設計過程中可能出現的各種問題進行準確的認知,做到心中有數,然后輔之以系統、科學的生態管理措施,并以此為依據來建立一個完整的生態管理體系。也只有做好河道整治工程設計的生態管理,才有機會促進社會與環境的和諧發展,從而真正做到確保河道整治工程的工程質量、工程安全、工程進度乃至工程效益的綜合統一。
參考文獻:
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[2] 任賀靖. 城市河道整治控制要素及生態護岸結構探討[J]. 水科學與工程技術.2012(02).
河道生態護岸技術的發展。
關鍵詞: 河道; 生態護岸; 形式;應用;
中圖分類號:TV861 文獻標識號:A 文章編號:2306-1499(2013)07-(頁碼)-頁數
目前,隨著經濟的快速發展,一方面河道在保障經濟生活與建設良好生態環境中的作用越來越大;另一方面由于人類活動的影響,與我們生活生產息息相關的河道功能退化、水質惡化。水多為患,水少為愁,水臟為憂,此類突出問題集中反映在河道。生態護岸是指恢復后的自然河岸或具有自然河岸“可滲透性”的人工護岸,將護岸由過去的混凝土結構改造成為能使水體和土體、水和生物相互涵養,適合生命棲息和繁殖的仿自然狀態的護岸。它擁有滲透性的自然河床與河岸基底,豐富的河流地貌,可以充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調節功能,同時具有一定的抗洪強度。
1.河道護岸工程的發展歷史
長期以來,傳統的河道護岸工程往往局限于防洪、排澇、引水和航運等基本功能。在護岸工程設計中,特別是城市河道,為了控制河勢和確保河道的防洪安全,著力于運用塊石、混凝土等硬質材料的結構設計,使得許多河道被人為渠化。這樣一來,對河道和人類造成了諸多方面的負面影響:
1.1河岸襯砌硬化
土體與水體的關系相割裂,隔斷了河道水域中的生物、微生物與陸域的接觸,并引起其自然生存環境惡化,河流的天然自凈能力下降;
1.2河道兩岸修筑防洪堤岸
實施硬化護坡之后,河流從前的濱水環境發生了改變,人與河流原本的和諧關系被破壞,人們失去了往昔那種自然野趣的親水、休閑和娛樂場所;
1.3按傳統方法整治后的河道
河槽渠化,河岸硬化,邊界整齊,走向筆直,與現代人追求回歸自然、與自然和諧相處的景觀需求和心理期待完全相背。到20世紀中葉,隨著回歸自然、景觀文化、親水等新理念的不斷涌現,生物護岸技術開始得到了重視,其應用也逐漸廣泛起來。現代生物護岸技術是結合工程、生物與生態的理論,有意識地盡量利用天然材料作為河岸保護的素材,進行生物護岸建設,不再僅僅強調護岸的抗沖刷力、行洪能力等,而是強調安全性、穩定性、景觀性、生態性、自然性和親水性的完美結合。
2.生態護岸的防護原理
在水域相對開闊,水流較緩,河道水位變化不大的河段可以采用植物的根、莖(枝)或整體作為生態護岸結構的主體元素對河岸進行防護。這種防護方式將植物的根、莖(枝)或整體按一定方式和方向排列插扦、種植或掩埋在邊坡的不同位置,在植物群落生長和建群過程中,植物的根系在土中錯綜盤結,使邊坡土體在其延伸范圍內成為土與根系的復合材料,加固和穩定邊坡。然而,在水流較急、岸坡坡度較陡的河段,植物根系無法控制土體深層滑動,若植物根系延伸范圍內無穩定的巖土層,則其防護作用便不明顯,需結合圬工進行河岸防護。采取圬工防護措施對減輕護岸修建初期的不穩定性效果很好,其深層錨固措施對邊坡的加固作用非常有效。隨著時間的推移,混凝土的老化,鋼筋的腐蝕,材料強度會降低,圬工防護與加固效果也越來越差。而隨著植物的生長和繁殖,生物量的增加,植物措施在減輕坡面不穩定性和防治侵蝕方面的作用會越來越大。因此,植物措施與圬工措施相結合,發揮二者各自的優點,在保證邊坡穩定的同時,起到生態修復作用,達到人類活動與自然環境相和諧的目的。
3.生態護岸的主要技術措施
目前,隨著科學技術的快速發展,許多新技術、新材料被用于國內外河道生態護岸中。主要有以下措施:
3.1固土植物護坡
即利用根系發達的植物進行固土護坡,既可起到防止水土流失作用,又可以滿足生態環境修復需要,同時還可以人造景觀。
3.2網石籠結構生態護岸
網石籠結構生態護岸,可以構造鐵絲網與碎石復合種植基。即由鍍鋅或噴塑鐵絲網籠裝碎石、肥料及種植士組成。在河道護坡中,一般選用耐銹蝕的噴塑鐵絲網籠。
3.3土工材料復合種植技術
該項技術又分:土工網復合植被,土工網墊固土種植基,土工格柵固土種植基,土工單元固土種植基等技術。其中,土工網復合植被技術,又稱草皮加筋技術。土工網墊固土種植基,主要由網墊和種植土、草籽等組成。網墊質地疏松、柔韌,有合適的空間,可充填土壤和沙粒。植物的根系可以穿過網孔生長,長成后的草皮可使網墊、草皮、泥土表層牢固地結合在一起。土工格柵固土種植基,是利用土工格柵進行土體加固,并在邊坡上植草固土。土工單元固土種植基,是利用聚丙烯等片狀材料經熱熔粘接成蜂窩狀的網片整體,在蜂窩狀單元中填土植草,起固土護坡作用。
3.4植被型生態混凝土護坡
植被型生態混凝土亦稱綠化混凝土,由多孔混凝土、保水材料、緩釋肥料和表層土組成。在城市河道護坡結構中,可利用生態混凝土預制塊進行鋪設,或直接作為護坡結構,既實現了混凝土護坡,又能在坡上種植花草,美化環境,使江河防洪與城市綠化完美結合。
3.5水泥生態種植基
水泥生態種植基,是由固體、液體和氣體三相組成的具有一定強度的多孔性材料。固體物質包括適合于植被生長的土壤、肥料、有機質及由低堿性的水泥、河砂組成的膠結材料等。在種植基固體物質間,由稻草、秸稈等成孔材料形成孔隙,以便為植物提供充足的水分和空氣。在種植基內還可填充保水劑,保持植物在日照下能很好生長。
3.6多孔質結構護岸
所謂多孔質護岸,是指用自然石、混凝土預制件等材料,構成的帶有孔狀的適合動植物生存的護岸結構形式。其施工簡單,不僅能抗沖刷,還為動植物生長提供有利條件,此外還可凈化水質。這種形式的護岸,可同時兼顧生態型護岸和景觀型護岸的要求。
3.7自然形護岸
自然形護岸,即以天然的植被、原石、木材等材料來替代混凝土護岸,盡量創造接近自然型的河道。自然形護岸工程的形式,可分為自然原型形、自然形和多自然形3種:自然原型形護岸,只種植被保護河岸,以保持河流的原生態特性,但這種形式的護岸,抵抗洪水的能力較差。自然形護岸,除種植植被外,還采用石材、木材等天然材料,以增強護岸工程的抗洪能力。多自然形護岸,即在自然形護岸的基礎上,再巧妙地使用混凝土、鋼筋混凝土等硬質材料,既不改河岸的自然特性,又確保了護岸工程的穩定性。
4.結語
關鍵詞:河道堤防工程;生態治理;岸坡的防護
中圖分類號: TV147 文獻標識碼: A
生態水利工程保護和尊重自然環境,實現了經濟發展和環境保護的雙重目的。在環境日益惡化的今天,只有認識到水利河道與生態環境之間的關系,才能在河道治理中充分的應用到生態水利。
一、生態堤防建設概述
1生態堤防的含義
生態堤防是指恢復后的自然河岸或具有自然河岸水土循環的人工堤防。主要是通過擴大水面積和綠地,設置生物的生長區域,設置水邊景觀設施,采用天然材料的多孔性構造等措施來實現河道生態堤防建設。在實施過程中要尊重河道實際情況,根據河岸原生態狀況,因地制宜,在此基礎上稍加“生態加固”,不要作過多的人為建設。
2生態堤防建設的必要性
原來河道堤防建設,僅是加固堤岸、裁彎取直、修筑大壩等工程,滿足了人們對于供水、防洪、航運的多種經濟要求。但水利工程對于河流生態系統可能造成不同程度的負面影響:一是自然河流的人工渠道化,包括平面布置上的河流形態直線化,河道橫斷面幾何規則化,河床材料的硬質化;二是自然河流的非連續化,包括筑壩導致順水流方向的河流非連續化,筑堤引起側向的水流聯通性的破壞。
3生態堤防的作用
生態堤防在生態的動態系統中具有多種功能,主要表現在:
成為通道,具有調節水量、滯洪補枯的作用。堤防是水陸生態系統內部及相互之間生態流流動的通道,豐水期水向堤中滲透儲存,減少洪災;枯水期儲水反滲入河或蒸發,起著滯洪補枯、調節氣候的作用。傳統上用混凝土或漿砌塊石護岸,阻隔了這個系統的通道,就會使水質下降;
過濾的作用,提高河流的自凈能力。生態河堤采用種植水中植物,從水中吸取無機鹽類營養物,利于水質凈化。
能形成水生態特有的景觀。堤防有自己特有的生物和環境特征,是各種生態物種的棲息地。
4生態堤防建設效益
生態堤防建設改善了水環境的同時,也改善了河道生態、水資源和居住條件,并強化了文化、體育、休閑設施,使河道交通功能、河道防洪等再上新的臺階,對于優化河道環境,提升河道形象,改善投資環境,拉動經濟增長,擴大對外開放,都將產生直接影響。
二、堤防建設的生態理由
堤防是水陸生態系統內部及相互之間生態流流動的通道,以往堤防建設大多采用人工混凝土河堤或漿砌石垂直斷面型式河堤,只考慮了泄洪排水功能,基本沒考慮生態功能,為保護河道安全,河堤逐年加高,河流完全被人工化、渠道化,人工與自然比例不協調。從而伴隨著堤防建設的不斷推進,生態理由也不斷出現。
1對天然河道裁彎取直
天然河流是蜿蜒彎曲、分叉不規則的,寬窄不一、深淺各異,在以往的堤防建設中,過多地強調“裁彎取直”,堤線布置平直單一,使河道的形態不斷趨于直線化,岸坡坡腳附近的河床深潭一般也被填平,深潭、淺灘不復存在,導致整個河道斷面變為規則的矩形或組合梯形斷面,使河道斷面失去了天然的不規則化形態,從而轉變了原有河道的水流流態,對水生生物產生不良影響。
2追求保護面積的最大化
以往的堤防設計追求最大的保護面積,堤線緊靠岸坡坡頂布置,導致河槽變窄,河漫灘不復存在,從而失去了原有天然河道的開放性,使生物的生長發育失去了棲息環境。
3現場施工無序
堤防施工對生態環境的破壞,主要表現在施工時對施工現場、料場、棄渣場的簡單處理。工程竣工后,施工現場的施工道路沒有恢復到施工前的狀態,道路邊坡、陡坎未能進行必要的防護處理,引起岸坡沖刷失穩。護岸施工時修筑的圍堰沒能及時清除,導致水土流失,河床淤積。料場、棄渣場使用后,缺少必要的整治和生態修復,導致場地溝壑縱橫、土壤、雜亂無章,引起水土流失,破壞了原有的生態環境。
4對岸坡的硬質化處理
對岸坡的處理,以往一般多采用“硬處理”,也就是采用大片的干砌石、漿砌石或混凝土護坡,忽視生態防護措施的研究和應用。護岸是水陸生態系統內部及相互之間生態流流動的通道,阻隔了這個系統的通道,就會使水質下降。岸坡防護工程對生態系統影響最大,因為水陸過渡地帶是水生植物的發育地,是水生動物的棲息、產卵、覓食地,所以對生態環境的影響尤為嚴重。
三、解決堤防生態理由的策略
要徹底解決目前堤防建設中的生態理由,重視生態堤防的設計和施工是極其重要的。下面從設計、施工等角度談幾點解決生態理由的策略。
1堤線和堤型的選擇
堤線的布置要因地制宜,應盡可能保留江河湖泊的自然形態,保留或恢復其蜿蜒性或分汊散亂狀態,即保留或恢復濕地、河灣、急流和淺灘。在有條件的地方盡可能使堤線離開岸坡坡頂,一方面可保證足夠的行洪斷面和堤身的穩定,另一方面也可保持岸坡的天然形態并保護岸坡的天然植被。
選擇堤型時,要結合場地及周圍環境因素,通過多方案比較擇優選用。堤型的選擇原則除滿足工程滲透穩定和滑動穩定等安全條件外,還應結合生態保護或恢復技術要求,盡量采用當地材料和緩坡,為植被生長創造條件,保持河流的側向聯通性。筑堤材料宜優先選用當地材料,一般多采用比較生態的土堤堤型,以便于堤坡的植草綠化,使堤內外生態環境協調,避開過多地采用直立的鋼筋混凝土和漿砌石堤型,這些堤型與周圍環境欠協調,同時在一定程度也影響堤內外的空氣交換。
2河流斷面設計
自然河流的縱、橫斷面顯示出多樣性的變化,設計時應做到淺灘與深潭相間。
3岸坡的防護
盡可能保持岸坡的原來形態,盡量不破壞岸坡的原生植被,局部不穩定的岸坡可局部采用工程措施加以處理,避開大面積削坡,導致全堤段岸坡斷面統一化;盡可能少用單純的干砌石、漿砌石或混凝土護坡,宜采用植物護坡,在坡面種植適宜的植物,達到防沖固坡的目的,河道坡岸植物重要的功能之一就是保持土壤,即固土護坡。在河岸坡面上的侵蝕一般包括3個基本過程:
(1)坡面土壤表層被雨水濺蝕、動物踩踏或機械耕作后疏松和破壞。(2)疏松土壤被坡面徑流沖刷和搬運。
(3)滑坡或崩塌導致的塊體運動。從上游侵蝕到下游沉積,不同的立地條件表現不同的侵蝕方式。最終土壤流失是侵蝕力和土壤抗侵蝕力相互作用的結果,坡岸植物通過機械效用和水文效用減弱侵蝕力或增強抗侵蝕力而保持土壤;盡可能保護岸坡坡腳附近的深潭和淺灘,這是河床多樣化的表現,為生物的生長提供棲息場所,增加與生物的和諧性。
4對已建堤防作必要的生態修復
由于認識和技術的局限性,以往修筑的一些堤防,尤其是河道堤防對生態環境產生的負面影響是存在的,可以采用必要的補救措施,盡可能減少或消除對生態環境的影響。以“修”復為主,杜絕“整改”,盡量不破壞河岸原有的植被。
參考文獻
關鍵詞:河道整治,生態修復
隨著社會的發展和人類對河流開發力度的增大,河流的管理問題面臨著多方面的挑戰。一方面河流要發揮防洪、供水、灌溉、發電、航運、旅游等傳統水利功能,另一方面要兼顧河流生態系統健康和可持續性的需求,實現水利功能和生態修復功能的統一,并在開發利用水資源與保護河流生態系統之間尋求相對平衡。目前河道治理主要解決的問題是河道渠道化,傳統的護坡工程側重于工程安全和人類單方面的需要,設計時往往采用不透水的硬質結構,對河流的環境效應和生態補償重視不夠。因此修復河流生態和優化河流管理是保障河流健康的先決條件。基于這一觀點,從河流健康的理念出發。對河流的現狀、發展及治理進行分析。
1 河道現狀
1.1 河道管理現狀
近年來,我國在河流管理方面,已采取了許多措施,但是仍有區域性的水污染嚴重、水資源緊缺、水生態退化、洪澇災害等問題尚待解決.流域多頭管理、職責不明、公眾參與不足等現象仍然嚴重存在。雖然水利工程建設取得了很大成就,但也改變了原有河流生態系統的功能。其主要表現在河流干涸,水生態環境消失;河流功能降低,地表水和地下水污染加重。因此.基于環境變化及社會發展的需要,探討河流治水方略,修復河流生態刻不容緩。
1.2 存在問題
大多數集鎮、村莊、農田及交通等基礎設施均零星分布在河道兩側。由于建設用地和耕地資源不足,占用河道水域的現象比較普遍。同時,早期河道的建設規劃受歷史因素的限制,河道行洪斷面偏小,與集雨面積不成比例,甚至出現倒置現象。另外,由于歷史上對水土保持工作缺乏足夠的重視,造林育林力度不夠,水土流失較為嚴重。此外,防洪堤、堰壩等河道建筑物大多建設年代久遠.已運行了30—40年,甚至更長的時間,工程老化現象比較突出。
2 河道治理原則
河道是水生態環境的重要載體。河道治理首先是要利于生物的多樣性,為水生、兩棲動物棲息繁衍提供生存環境,這樣既有利于保護河道水生態環境,又有利于提高河流的自凈能力。論文參考,河道整治。除滿足渲泄洪水要求外,還應盡量保持河道的自然特征及水流多樣化。為此,河道的整治要從生態、經濟、人文、社會效益等多方面考慮,既要修復自然河道的功能,又要滿足人類依賴生存的要求。論文參考,河道整治。
2.1 平原河道治理原則
2.1.1 平原河道特點
平原河道縱向坡降較緩.橫斷面一般呈復式,河道較寬,階地、河漫灘較發育,水深較淺。枯水期河道內水量很小或無水,洪水期河勢變化劇烈,水流泥沙運動規律復雜,河床沖淤變化無常。近年來由于干旱少雨,河道徑流量減少,河床、河灘裸露,有的河段行洪區域內栽植了大量樹木及高桿作物,致使河道行洪斷面縮窄.影響河道正常行洪。
2.1.2 平原河道治理原則
治理平原河道,要求既滿足河道體系的防護標準.又利于河道系統恢復生態平衡。論文參考,河道整治。所以應根據岸坡穩定、正常行洪、表面異質、材質自然、內外透水、成本經濟等原則進行。目的是在滿足人類需求的同時,還要使工程結構對河流的生態系統沖擊最小化,不僅對水流的流量、流速、沖淤平衡、環境外觀等影響最小,而且要創造動物棲息及植物生長所需要的多樣性空間。治理原則為宜寬則寬、宜彎則彎、寬窄交替、深潭與淺灘交錯、急流緩流并存的多自然型河道。
2.1.3 生態護坡技術
平原河道護坡應盡量減少混凝土用量.優先采取自然的土質岸坡、自然緩坡、植樹、植草、干砌塊石等各種淺護坦.為水生植物生長、繁育及兩棲動物棲息繁衍活動創造條件。土堤可采用植樹、種草和生物袋等工程措施.以利于保護河道和生態環境的改善;為便于河道管理,防止河岸邊坡耕作,可設置防護帶,以確保堤防安全。常用的生態護坡形式有拋石護坡、混凝土預制件護坡鋪砌、生態磚和魚巢、土工織物袋、格賓網護砌等。河北省近年來河道常用的護坡形式為格賓網生態護坡和草皮護坡。從工程效果看,格賓網生態護坡優于草皮護坡,且觀賞性強。從生態環保方面.格賓網生態護坡屬生態環保型護坡,透水透氣性好,一定時間后易于植物生長;又由于其柔性結構,故整體性較好.適應變形能力強.能滿足河道較大流速對岸坡的沖刷,適應凍脹變形,不易破損,尤其適應北方寒冷地區,是理想的護坡材料。
2.2 山區河道治理原則
2.2.1 山區河道特點
山區河道縱向坡降陡.橫斷面一般呈“V”或“U”字型,階地、河漫灘不發育。論文參考,河道整治。河道洪枯變幅大,枯水期流量小,河岸或河堤承受高水位壓力時間短。山區河道集雨面積小,暴雨集中強度大,匯流時間短,水流速度快,挾沙能力和沖刷能力強,其推移質和懸移質多,危害性不容忽視。輕則河岸坍塌、淤塞河床,重則損毀耕地、摧毀城鎮村莊,直接威脅人民群眾的生命財產安全。
2.2.2 河道整治原則
山區河道治理中.要統籌上下游及整個流域相互關系,因地制宜,綜合治理,并遵循自然規律,盡量發揮天然河道功能。所以在規劃治理中。一方面在流域內采取水土保持措施,退耕還林,封山育林.攔截地面徑流,減少泥沙進入河道。論文參考,河道整治。另一方面進行河道整治,采取上堵下排,修建堤防、護岸工程。上堵就是在河道上游修建一定的攔擋壩、沉沙庫,攔截泥沙;下排就是疏導河道,清除阻水障礙,使河道暢通。論文參考,河道整治。其次在關鍵河段修建堤防護岸工程,約束水流,保護岸坡。堤身結構和型式應盡量采用當地的建筑材料。由于山區河流水土流失嚴重,推移質多,大部分河道內都有充足的卵石材料.可采用大塊鵝卵石堆砌、干砌塊石等護岸方式,使河道趨于自然形態。還應注意河道的生態平衡問題,充分遵循自然規律.不宜過多改變河道自然特性,盡量保護天然河道的作用。
3 水質改善及污染源的處理
在河道水質污染嚴重的地區,必須控制點源、面源污染,強調源頭治理。通過河道清淤、水面保潔、控制進入河道的污染物總量,實行雨污分流排水體制,減少排入河流的污水量。改善末端治理,對于必須排出的污水,應逐河段進行總量控制(即功能區的水質目標確定后的河段最小環境容量)。必要時需進行深度處理。提出更嚴格的排放標準。對于易積累的有毒物質,要堅決制止排人河流。根據河流徑流時空分布不均的特點和自凈規律.合理規劃排污口位置和排污時間,按實時水情調度.合理利用水體的環境容量,達到逐步改善水質的目的。
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關鍵詞:城市 河道 治理 工程 水土保持方案
中圖分類號:TV22 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)04(c)-0008-02
城市規模擴大是近年來城市建設過程中的一個顯著特點。在城市規模擴大化過程中,河道作為城市中的一個主要組成個體,它的功能及定位也發生了變化。如:以農田排澇為主要功能的河道重新定位為城市行洪河道,觀賞河道以一般城市排水河道定位為城市排水及風景隨著功能的重新界定,城市河道修建,改擴建工程也日益增多。在這些工程的實施過程中,土石方開挖回填、河道淤泥清理、跨河橋、閘改建等項目的建設勢必會破壞原有的地貌類型和植被狀況,產生棄土棄渣,造成水土流失,影響城市環境,因此需要進行合理的水土保持方案設計,減少項目建設過程中水土流失的產生,實現生態環境與城市景觀協調發展、人與自然和諧相處。
以湖北省某市近年來已實施的城市河道治理工程為例,論述城市河道治理工程水土流失的成因、危害,分析水土流失特點,進行合理的水土保持方案設計,使城市河道治理工程成為人造環境與自然環境和諧統一、城市合理開發與自然環境保護兼顧的新型建設模式。
1 基本概況
湖北省某市近年來已完成了涼水河、清河及馬草河等多條城市河道的治理工程,這些工程主要分布在湖北省某市區,線路長、跨越區縣多,屬開發建設項目中典型的線性工程。工程內容基本以兩岸截污、河道疏挖擴寬、跨河建筑物的修建以及河道沿線綠化等項目為主,以及配合主體工程進行的占地拆遷、管線改移等。工程所在區域人口居住集中、基本建設和資源開發活動比較頻繁,自然環境以河道外野生雜草為主,有零星種植的喬灌木,植被覆蓋率低。河道兩岸亂倒、亂扔垃圾、污水無序排放比較嚴重,影響河道水環境。根據湖北省某市水土流失三區劃分,目前已完成的城市河道治理工程均位于水土流失重點監督區,土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主,兼有風力侵蝕發生,容許土壤流失量為200 t/km2?a。
2 水土流失成因及特點
城市河道治理工程水土流失主要是由于人為擾動、自然環境因素影響造成,其中以人為擾動為主要原因。人為擾動主要是施工過程中土石方的開挖回填、土方臨時堆放、河道淤泥清理以及管線改移等項目的實施,都會擾動原地貌、破壞植被,產生水土流失。而這些人為擾動又集中發生在工程施工期,因此施工期的水土流失防治尤為重要。
自然環境因素對城市河道工程水土流失發生最主要的影響環節是汛期降雨。以湖北省某市為例,水力侵蝕作為城市河道治理工程的主要侵蝕類型,與項目區的降水時期、降水強度密切相關。而該市的汛期也就是降雨集中發生時段,主要在6~9月份,特別是7、8月份,年降水量的70%左右均分布在這一時段,也是大雨、暴雨等高降雨強度發生密集時段。如果工程施工處于這一階段,施工過程中的水土流失防護措施不到位,將會產生較嚴重的水土流失。
3 水土保持方案
經過對城市河道治理工程水土流失的分析,針對其特點,在主體工程水土保持分析評價的基礎上,以預防和治理項目建設過程中新增水土流失為目標,以生態環境與城市景觀協調發展、人與自然和諧相處為設計理念,保護地表植被不被破壞,盡可能地減少項目施工過程中水土流失的發生,制定切實可行、合理有效的水土保持方案,實現水土保持與景觀、生態及資源可持續利用相結合,人與自然和諧統一(圖1)。
3.1 主體工程水土保持分析評價
隨著城市化進程的加速,如今的城市河道治理工程已不再停留在過去簡單的行洪、排澇等工程內容上,河道生態修復、生態治理的理念已被水務工作人員認同和應用。因此在城市河道治理工程的設計過程中一些工程項目在實現河道功能的同時也具備了一定的水土保持功能。如:生態袋護岸在穩定土體、巖體的同時具有抗沖刷、抗浪蝕的功能;河坡種植喬灌木進行綠化,不僅起到到了防護岸坡的作用還具有景觀美化的效果。可以看出,這些措施在滿足主體工程設計需要的同時,還能有效地防止水土流失的發生。因此,通過分析評價主體工程中具有水土保持功能的措施及工程量,不僅能合理補充和完善工程建設過程中的水土保持措施,同時也能避免水土保持措施的重復設計,保證水土保持投資的合理、有效。
3.2 土石方平衡及合理利用
城市河道處在人動比較密集區域,因此做好施工過程中土石方的調用、平衡,是保護當地的人民生活環境、城市市容市貌的重要環節,也是減少項目建設過程中水土流失的關鍵所在。從清河、涼水河等城市河道治理情況看,施工結束后的多余土方、拆遷房屋等產生的建筑垃圾是河道治理工程棄土棄渣的主要來源。同時由于市區土地資源的寶貴,這些棄土棄渣大多都運往指定的城市棄土棄渣場、建筑垃圾消納場,屬于國家法定的渣土消納場,因此在水土保持方案中對棄土棄渣不再進行專門的防護設計。
3.3 施工期水土保持
城市河道工程施工期是產生水土流失的主要時段,另外工程所在區域大多又位于市區環境敏感地帶,因此做好施工期的水土流失防護尤為重要。針對施工期的特點,施工期的水土保持措施以臨時防護措施為主。對臨時堆放的回填土方應設計合理的堆放形式、角度及高度,避免堆放過高、堆放角度過大造成遇大雨產生水土流失,同時要采用防塵網對堆土表面進行遮蓋。在實際河道治理過程中發現,對堆放時間較長的臨時堆土采用堆土表面撒播適應性強的草籽進行綠化或是采用草墊進行鋪蓋,防護效果較好。另外,對施工工序、工期從水土保持的角度進行優化安排,盡量避開雨天、汛期施工。
3.4 雨水集蓄利用
水資源緊缺已成為城市化進程中的一個制約性因素,因此將雨水集蓄利用的理念融人水土保持方案設計中,對保持水土、合理利用水資源十分關鍵。根據以往城市河道治理經驗,雨季河岸兩側的匯水通常是隨地勢變化隨意排放,不僅對雨水不能有效收集利用,而且容易引起局部岸坡沖刷,形成侵蝕溝,產生水土流失,破壞河道景觀。因此在水土保持方案設計過程中,考慮與周邊景觀的協調,在兩岸河坡布設水簸箕,并用仿木樁擋護,使雨水有序匯入河道,或是在河坡坡腳處布設小型蓄水池,將雨水收集起來用于河道兩側綠化。這樣既能滿足排水功能又能有效收集雨水、體現生態效果,使水土保持措施與主體工程融為一體。
另外,在主體工程分析評價后,對主體工程中設計的人行布道、河道管理所廣場、橋梁與河道兩側連接處等區域,未考慮雨水集蓄利用,可在水土保持方案設計中補充設計鋪設透水方磚、嵌草青石板、汀步石等透水鋪裝做法,不僅減輕了城市排水和防洪壓力,而且有利于雨洪利用。
3.5 河道建筑物水土保持
跨河橋梁、閘的改建、新建也是城市河道治理過程中的一項重要工程內容。新建橋梁、閘上下游一般設置漿砌石擋墻進行防護,在擋墻的頂部可預留種植槽,填筑種植土,種植五葉地錦等攀援植物,不僅防止水土流失,而且還突出了景觀效果。
3.6 施工臨時占地恢復
施工生產生活區、施工道路等臨時占地區域在施工過程中擾動原有地貌,施工結束后伴隨著房屋、臨建設施的拆除應及時做好恢復工作,并根據當地的立地條件進行植樹、植草綠化。在綠化過程中,盡可能地采用當地適生的鄉土樹草種,采用喬灌草相結合的綠化模式,并與周圍的景觀環境協調一致。
3.7 施工組織管理規范
水土保持工程也應實行項目法人制、招標投標及項目監理制。水土保持工程與主體工程同時招標投標,標書中水土保持工程作為分部工程.施工承發包合同中明確水土保持要求,并按合同要求施工。在施工過程中水土保持措施主要采用主體工程的施工用水、用電,同時應嚴格按照施工工序進行施工。水土保持措施與主體工程應同時設計、同時施工、同時投產使用,嚴格執行“三同時”制度。
3.8 工程監理監測到位
工程施工過程中的水土保持監理、監測應落實到位。另外,水行政部門的監督管理也十分重要,這些都是水土保持工程順利實施,有效控制新增水土流失發生的關鍵所在,同時也是主體工程安全施工、順利按時完成的重要保障。
4 結語
通過對湖北省某市多條城市河道的水土保持方案設計,提出幾點建議。
(1)城市河道治理工程作為線性工程,在治理長度較長時采用分段施工,考慮資源節約以及材料的可重復利用,對施工過程中采用的防塵網、鐵質圍擋等臨時防護材料可根據工程的分段實施多次利用。(2)樹草種選擇時應首先考慮當地適生種類,以及經過實踐證明的優良外來樹草種,盡量減少對一些當地稀缺或未使用過的樹草種的選擇。(3)城市河道治理工程目前的水土流失監測數據較少,應加強水土流失監測工作的開展,及時有效的監測不僅能為水土保持措施的優化設計提供理論基礎,同時對城市區域水土流失監測數據的收集也十分寶貴。城市河道治理工程中水土保持方案的合理設計,將會及時有效地防止施工過程中水土流失的發生,保護區域植被不被破壞。同時水土保持與景觀、生態、資源可持續利用相結合,將會使城市河道在滿足河道工程功能的同時,更能成為城市生態景觀體系中一大亮點,實現資源開發與環境保護協調發展、人與自然和諧統一。
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關鍵詞:防洪工程;生態護坡;經濟效益
隨著社會經濟發展和城鎮建設步伐的加快,城鎮水環境的政治已經越來越被社會各界所重視,人們已經由傳統的防洪、排澇的水利建設觀念轉向建設“安全、舒適、優美”的水環境觀念。因此城鎮的防洪工程建設不僅要使堤岸發揮出水利工程的功效,而且要融入城鎮園林景觀、生態保護、建筑藝術等多種內容。生態防護保護技術的建設也因此得到了人們的逐漸關注,并進行了一系列的深入研究與探索。
一、防洪生態護坡
生態護坡是以現代生態學原理作指導,對因為工程建設而遭受生態破壞的邊坡,通過人工設計和恢復措施,在坡面構建一個具有生長能力的功能系統,通過生態系統的自支撐、自組織與自我修復等功能來實現邊坡的抗沖刷、抗滑動、邊坡加固以及生態恢復,以達到減少水土流失、維持生態多樣性和生態平衡的目的。
生態護坡應該具有以下幾個要素:第一,河道護坡滿足防洪抗沖的標準要求,要點是構建能透水、透氣、生長植物的生態防護平臺。第二,河道護坡滿足邊坡生態平衡要求,即要建立良性的河坡生態系統,由高大喬木、低矮灌木、花草、水草、動物鹽灘地等組成河坡立體生態體系。
生態護坡的一個關鍵是保持生物的多樣性,即保持有效數量的動植物組群,保護各種類型及多種演替階段的生態系統。營造一個健康的林草符合系統,有利于邊坡生態正向演替,既能通過先鋒植物發揮水土保持的生態護坡功能,還能使得綠化邊坡長期生態系統的平衡,是人們模擬自然所要達到的較高目標。
二、生態護坡形式
生態護坡最重要的特征就是恢復河流天然屬性,應該盡量的選擇天然組合材料。天然材料產生于自然、耐久性好,與河流不相排斥,即使發生化學反應也是很漫長的過程,而人工合成材料卻難以做到這一點,天然材料的另一特性就是容易在河道中形成新的自然平橫,較快恢復河道天然景觀。
目前生態護坡的形式主要有:植被護坡、三維土工植被網護坡、植被型生態混凝土護坡和水泥生態植基護坡。
1.植被護坡
發達的根系固土植物在水土保持方面有著得天獨厚的效果,采用發達根系植物進行護坡固土,能達到固土保沙,防止水土流失,又可以滿足生態環境的需求。但是這種類型的護坡形式也存在著問題,比如,護坡容易被沖刷形成深溝,相對來說護坡的效果不明顯,植被易于加大降水入滲,優化地下水的補給環境及促進邊坡深層水巖化學作用,危及邊坡穩定:其有限的蒸騰作用并不能遏制暴雨或連續降雨期間斜坡地下水位短時間內的大幅抬升,不能顯著改善邊坡的穩定狀況以防護深層滑坡:同時由于在植被恢復的初期,草本對邊坡的適應性,往往優于喬灌木,因而采用單一或者混合草種的情況多于采用喬灌木。其結果往往是前期效果不錯,但植被系統相當脆弱,容易遭受破壞:再者栽植草本植物時,過多地引進國外草種,對于鄉土草種的選擇利用與開發注意不夠,可能會引發新的生態問題,如物種入侵、生物多樣性損失等。
2.三維土工植被網護坡
這種護坡方式主要利用活性植物并結合土工合成材料,在坡面構建一個具有自身生長能力的防護系統,通過植物的生長對邊坡進行加固的一門新技術。三維土工網是一種類似于絲瓜瓤狀的植草土工網,以加入炭黑的尼龍絲加工制成,絲與絲的交叉點熔合粘接,相互纏繞,之地蓬松,孔隙率在90%以上,在其空隙中可填加土料和草種。植草穿過網墊生長后,其根系深入土中,植物、網墊、根系與土合為一體,形成牢固密貼于坡面的表皮,可有效地防止坡面被暴雨徑流或水流沖刷破壞。
3.植被型生態混凝土護坡
這種類型的生態護坡形式采用多孔混凝土、保水材料、緩解肥料和表層土組成,是植被型生態混凝土的骨架,具有較高的透氣性,同時保持了被保護土與空氣間的濕、熱的對流。該種護坡類型能較好地抗沖刷能力,在最表面的覆草具有緩沖的性能,這種護坡受水位劇降的影響比較小,在季節性的寒冷地區,有利于排除和降低保護土內含水量,減少凍害破壞。
4.水泥生態植基護坡
采用固體、液體和氣體三相組成具有一定強度的多孔性材料。固土物質包括適合于植被生長的土壤、肥料、有機質和由低堿性的水泥、河沙組成的膠結材料等。在植基土體物質之間,由稻草秸稈等多孔材料組成間隙,以方便植物提供充足的水分和空氣。
三、防洪護坡中應重視的幾個問題
1.注重技術的創新
防洪工程中的提防、河道保護是一項量大面廣的基礎設施,通過技術創新來選擇和確立兼顧防洪、生態和節約的工程護坡形式,是水利工程設計和防洪建設的一大課題。人們在追求人與自然和諧相處的條件下,對生態護坡的要求越來越高。將生態護坡功能與安全功能同等考慮,選擇和確立兼顧防洪、生態的工程護坡形式。邊坡的綠化是施工技術要求很高的生態恢復技術,在施工過程中需要對工藝的各個環節進行嚴格的控制,以確保實施的效果。比如生態立體護坡類型的出現時以根系生長深、能抗水流沖刷、耐粗放管理、節水、兼顧美觀等作為草種條件,選擇結縷草、野牛草、黑麥草等十幾種以及1、2種野花做點綴,構成一個立體的生態防護系統。
2.短期效益與長期效益相互協調
植被種類應協調好綠化短期效果和長遠利益的關系,合理配置草灌品種,杜絕護坡“半年綠,一年黃,兩年枯”草本植被易退化的現象,可以將草種和灌木樹種進行混播,早期以草坪防護為主,后期以灌木保護為主,構建橋灌草立體防護生態體系。
3.注意材料的選擇
河道堤防護坡工程建設耗費大量的塊石、混凝土預制塊或其他材料,其成本占工程總費用的比例大。因此,一定要重視護坡原材料、半成品生產的技術創新,加快開采、加工、運輸各環節配套升級,制定既開放競爭、又保證規模生產的產業政策,將護坡工程技術發展的切入點定在半成品生產創新上。比如,根據壩坡的特點和管理方式,保障坡面植物的速效性、長效性和適應性,使之能互相補充,并形成良好植被,所選擇的草籽品種必須具備如下特性:是暖季性草,且為多年生,冬夏季皆能生長;生根性,能有效地固土、護坡,并從較深地層中吸取水分和養分;適應力強,管理粗放,無需養護,與雜草競爭力強,無病蟲害。
四、良好的生態護坡經濟研究
研究防洪工程的生態護坡對發展生產的經濟效益,首先要有一個明顯的防洪工程生態護坡措施,然后有工程和無工程的經濟發展情況進行對比,分析防洪工程生態護坡的作用和影響。任何一個防洪工程的生態護坡從實施到建成,都有一個過程,要經過一定的時間段。防洪工程的生態護坡對經濟發展影響機理的分析、產業布局、農業灌溉和水產養殖、水電開發、旅游經濟、環境安全等六個方面來促進經濟發展。
1.直接效益
直接的經濟效益主要是指采用生態護坡后的防護過程投資節約值,加上植物本身創造的經濟效益。目前防護工程的生態護坡工程成本比較難控制,工程質量和效果與工程造價并不成正比,并不是造價越高工程效果就越明顯,一定本著因地制宜、經濟適用的原則進行施工。應該優先適用植被防護鋪以適當的工程保護得到防護的效果與生態效益和經濟效益的的統一。比如植被生態護坡形式,應對沖刷深度給予足夠重視,因為坡腳的毀壞是河岸不穩定的重要因素之一。適當采用混凝土的方式加深坡腳的深度,才能延長河岸植被工程的壽命,達到經濟節約效果。
生態護坡的建設標準要與所在區域的經濟發展有一定的匹配度,通常認為,生態護坡的形式越好,但是好的生態護坡標準需要投入眾多的財力、物力,在沒有能力使江河堤防防洪能力達到100年一遇的防洪標準的時候,分析生態護坡在沿江經濟系統和諧度,有利于進行輕重、主次分明的防洪生態護坡的保護,之要保證整理利益最大、損失最小就是最好的方式。
2.間接效益
生態護坡的建設間接帶來的經濟效益有多方面的因素,比如可以減少污染,減少水土流失、制氧、減少塵土、調節氣候、改善水質等。防洪工程的生態護坡與傳統河道護坡的工程設計相比,生態護坡過程首先圍繞著良性生態系統和生態景觀設計為主,通過河道水位、流量、水質調查,當地土壤、氣候、氣溫調查,當地河道水生物、陸生動植物、生物鏈等生態系統調查,確定當地可行的生態模式。選擇合適的植物,達到恢復生態環境、治水、凈水、美化環境加固堤岸的目的。
關鍵詞: 生態護岸 技術措施應用
中圖分類號:B845.65 文獻標識碼:A 文章編號: 生態護岸技術的發展經歷了一個從模糊到清晰、從單一到多樣化的過程。生態護岸是融現代水利工程學、生物科學、環境科學、生態學、美學等學科于一體的水利工程,十分有助于生物多樣性、河流水質的改善,以及提供給人們一個見水、近水、親水的美好環境,重現大自然的勃勃生機。因此,生態護岸是現代河流治理的發展趨勢,是水利建設發展到一種相對高級形態的必然結果。
1 生態護岸的防護原理
在水域相對開闊, 水流較緩, 河道水位變化不大的河段可以采用植物的根、莖( 枝) 或整體作為生態護岸結構的主體元素對河岸進行防護。這種防護方式將植物的根、莖( 枝) 或整體按一定方式和方向排列插扦、種植或掩埋在邊坡的不同位置, 在植物群落生長和建群過程中, 植物的根系在土中錯綜盤結, 使邊坡土體在其延伸范圍內成為土與根系的復合材料, 加固和穩定邊坡。然而, 在水流較急、岸坡坡度較陡的河段, 植物根系無法控制土體深層滑動, 若植物根系延伸范圍內無穩定的巖土層,則其防護作用便不明顯, 需結合圬工進行河岸防護。采取圬工防護措施對減輕護岸修建初期的不穩定性效果很好, 其深層錨固措施對邊坡的加固作用非常有效。隨著時間的推移, 混凝土的老化, 鋼筋的腐蝕, 材料強度會降低, 圬工防護與加固效果也越來越差。而隨著植物的生長和繁殖, 生物量的增加, 植物措施在減輕坡面不穩定性和防治侵蝕方面的作用會越來越大。因此, 植物措施與圬工措施相結合, 發揮二者各自的優點, 在保證邊坡穩定的同時, 起到生態修復作用, 達到人類活動與自然環境相和諧的目的。
2 生態護岸的技術措施
近些年來, 隨著科學技術的快速發展, 許多新技術、新材料被用于國內外河道生態護岸中。主要有以下措施:
2.1 固土植物護坡。即利用根系發達的植物進行固土護坡, 既可起到防止水土流失作用, 又可以滿足生態環境修復需要, 同時還可以人造景觀。
2.2 網石籠結構生態護岸。網石籠結構生態護岸, 可以構造鐵絲網與碎石復合種植基。即由鍍鋅或噴塑鐵絲網籠裝碎石、肥料及種植士組成。在河道護坡中, 一般選用耐銹蝕的噴塑鐵絲網籠。在護岸施工現場再向石籠網箱里面填充石料,根據不同護岸地區、不同工程等級和不同類別而所采用的填料也是不盡相同,常見的有碎石、片石、卵石、砂礫土石等。所填料的大小一般是格賓網孔大小的1.5倍或2倍選取,也可以用其他材料如磚塊、廢棄的混凝土等。石籠網箱具有極佳的穩定性和整體性,它是由熱軋鋼絲拉伸后形成的網線,經熱鍍鋅或復合防銹處理,再經聚氯乙稀覆塑處理后織成,因此具有非常高的強度和耐腐蝕性,在自然環境中一般可正常使用100年而不改變性狀。同時,鐵絲石籠網箱護岸結構能與當地的自然環境很好地融合,填料之間的空隙為水氣、養分提供了良好的通道,為水生生物提供了生長空間。這種結構抗沖刷能力非常強,并且具有很高的抗洪強度,適用于水量較大且流速較快的河道,而且造價低廉。鐵絲網石籠既可以美化環境用可以起到護岸的作用。在生態護岸工程中做出了巨大的貢獻。
2.3土工材料復合種植技術。該項技術又分: 土工網復合植被, 土工網墊固, 土工格柵固土種植基, 土工單元固土種植基等技術。其中, 土工網復合植被技術, 又稱草皮加筋技術。土工網墊固土種植基, 主要由網墊和種植土、草籽等組成。網墊質地疏松、柔韌, 有合適的空間, 可充填土壤和沙粒。植物的根系可以穿過網孔生長, 長成后的草皮可使網墊、草皮、泥土表層牢固地結合在一起。土工格柵固土種植基, 是利用土工格柵進行土體加固, 并在邊坡上植草固土。土工單元固土種植基, 是利用聚丙烯等片狀材料經熱熔粘接成蜂窩狀的網片整體, 在蜂窩狀單元中填土植草, 起固土護坡作用。
2.4 植被型生態混凝土護坡。植被型生態混凝土亦稱綠化混凝土, 由多孔混凝土、保水材料、緩釋肥料和表層土組成。在城市河道護坡結構中, 可利用生態混凝土預制塊進行鋪設, 或直接作為護坡結構, 既實現了混凝土護坡, 又能在坡上種植花草, 美化環境, 使江河防洪與城市綠化完美結合。
2.5 水泥生態種植基。水泥生態種植基, 是由固體、液體和氣體三相組成的具有一定強度的多孔性材料。固體物質包括適合于植被生長的土壤、肥料、有機質及由低堿性的水泥、河砂組成的膠結材料等。在種植基固體物質間, 由稻草、秸稈等成孔材料形成孔隙, 以便為植物提供充足的水分和空氣。在種植基內還可填充保水劑, 保持植物在日照下能很好生長。
2.6 多孔質結構護岸。所謂多孔質護岸, 是指用自然石、混凝土預制件等材料, 構成的帶有孔狀的適合動植物生存的護岸結構形式。其施工簡單, 不僅能抗沖刷, 還為動植物生長提供有利條件, 此外還可凈化水質。這種形式的護岸, 可同時兼顧生態型護岸和景觀型護岸的要求。
2.7 自然形護岸。自然形護岸, 即以天然的植被、原石、木材等材料來替代混凝土護岸, 盡量創造接近自然型的河道。自然形護岸工程的形式, 可分為自然原型形、自然形和多自然形3種: 自然原型形護岸, 只種植被保護河岸, 以保持河流的原生態特性, 但這種形式的護岸, 抵抗洪水的能力較差。自然形護岸,除種植植被外, 還采用石材、木材等天然材料, 以增強護岸工程的抗洪能力。多自然形護岸, 即在自然形護岸的基礎上, 再巧妙地使用混凝土、鋼筋混凝土等硬質材料, 既不改河岸的自然特性, 又確保了護岸工程的穩定性。
3 生態護岸措施的應用
隨著科學技術的快速發展,許多新技術、新材料被應用于河道生態護岸工中。主要措施有固土植物護岸、網石籠結構生態護岸、土工材料復合種植技術、植被型生態混凝土護坡、水泥生態種植基、多孔質結構護岸、自然形護岸等。工程建設單位可以根據不同河段的水流條件、水位變化情況、河岸沖刷情況、岸坡情況等采取相應的單一措施和結合措施進行生態護岸工程建設。
3. 1 正常水位以下護岸
(1)當河道水流流速>0.8 m3 /s時,水流對河岸和河底沖刷力較大,可采用自然形護岸,即拋石壓柳形式。護岸材料采用塊石和柳樹條。施工方法: 將柳條捆札成排狀,厚度10~ 20 cm,利用水利防汛搶險的沉排方法將柳排沉入河岸防護部位,再在柳排上拋壓塊石。將柳條作為防沖墊層和要生長的植物使用,柳條采用1~ 2a新生枝條,春季前割條和施工,有利于護岸上部柳條的成活。
(2)當河道水流流速<0.8m3 /s 時,水流對河岸和河底沖刷力相對較弱,可采用拋石壓柳與網石籠結構結合或單獨采用網石籠結構生態護岸。拋石壓柳與網石籠結構結合的,護岸下部采用拋石壓柳,上部采用網石籠結構。網石籠結構是使護岸形成鐵絲網與碎石復合種植基,即由鍍鋅或噴塑鐵絲網籠裝碎石、肥料及種植士組成。網石籠內可預先拌入蘆葦根、水稗草仔等喜水植物根和種子,護砌后直接生長。也可以不拌入植物根和種子,依靠自然條件生長。
3. 2 水位變動區護岸
水位變動區較常水位以下護岸施工條件和植物生長條件好,可充分利用立地條件采取栽種護岸植物與表層防護結合措施。先在削坡整形后的河岸上栽種柳樹等喜水喬木樹種,再進行全岸面的表層防護。喬木的栽種密度為1m ×1m~×2m。表層防護可采用綠化混凝土。綠化混凝土是能夠適應植物生長、可進行植被作業的混凝土及其制品,具有保護環境、改善生態條件、基本保持原有防護作用三大功能。目前多孔連續型綠化混凝土采用的較多,可以預制件砌筑和現場澆注,防護效果較好。綠化混凝種植的植物應選擇當地自然生長的灌木樹種和草本植物。喬木宜選擇喜水、綠化效果較好的柳樹、銀中楊等樹種; 綠化混凝種植的灌木應選擇當地自然生長的喜水、綠化效果較好的杞柳、紅柳等樹種,草種宜選擇喜水的水稗草、苔草、小葉樟等。施工時,要以喬木樹根為圓心預留直徑20~30 cm左右的圓孔,用鵝卵石填充,作用是樹木生長時將鵝卵石擠出,避免樹木生長時根部受到綠化混凝土的擠壓影響生長。
3.3 水位變動區以上護岸
水位變動區以上岸坡除洪水期有短歷時的水流沖刷,一般情況下不受水流侵襲,所以水位變動區以上護岸應以綠化美化為主。水位變動區以上護岸可采用的形式較多,有固土植物、水泥生態種植基、噴播式綠化混凝土、土工材料復合種植技術、塑料珊網、混凝土珊網等護岸形式和結構,可以根據護岸的地形地貌、周圍環境、坡度、土壤等選擇。護坡植物可以林、灌、草結合,也可以林、灌結合,林、草結合,灌、草結合。林木選擇綠化效果好的銀中楊、云杉等樹種,銀中楊等枝條向上生長的樹種初植密度為2m×2m,云杉等枝條側向生長的樹種初植密度為3×3~5×5m; 灌木選擇紫穗槐、丁香等耐旱、抗土壤貧瘠樹種,初植密度為2m×2m,穴栽,每穴不少與3枝; 草種選擇適宜的綠化品種或直接鋪設綠化草皮。
1)安全性原則。一般來說,河道堤防的建設最重要的作用就是防洪度汛,因而,生態堤防的防洪安全是其設計時最先考慮的原則,只有安全的堤防才能考慮到生態的堤防。2)整體性原則。河道堤防設計著眼于整體,對上下游、左右岸及河底至堤岸多層次統籌考慮,盡顯回歸自然,將河道堤防與周圍環境有機地融為一體,營造人水和諧的生態空間。3)自然性原則。在河道堤防設計過程中,應盡量維持河道原有的天然岸線與河道走勢,在滿足防洪要求下保留河灘和彎道,盡可能保持河道的天然形態,避免人為對河道的生態的破壞。4)生態性原則。河道堤防設計應滿足生物的生存需要,適宜生物生息、繁衍,重視河岸植被建設,發展水生動物,使其既具有景觀效應,又提高生物多樣性保護等生態功能。5)親水性原則。在滿足安全等要求下,河道堤防設計應結合當地人文資源,因地制宜地設計包括能沿河畔行走、跑步、就坐、躺臥和觸水等親水性設施,以滿足人們親水、觸水等感受自然的要求。
2、山區河道生態堤防設計實例
河道生態堤防是目前國內河道堤防建設的總體趨勢,特別是針對山區河道河床坡降陡、洪水暴漲暴落,流速大,沖刷能力強的特點,相對平原地區,山區河道生態堤防的設計相對也是一個難點。現結合縉云縣河陽生態防洪堤工程設計實例對山區河道生態堤防設計進行探討分析。2.1工程概況工程位于浙江省省級歷史文化保護區“新建鎮河陽歷史文化保護區”內,河陽村古民居為元代古民居,已有一千多年的歷史。新建溪屬錢塘江流域武義江上游,河陽村位于新建溪中上游,流域面積70.68km2,主流長度20.9km,河道平均坡降3.98‰。本工程河段現狀原河道左岸沒有防洪堤,地形雜亂,不能滿足防洪要求,無親水設施,有臨時搭建平臺。右岸現有直立擋墻,基本滿足防洪要求,沿河右岸有5處河埠頭,仍可使用。沿河兩岸局部有水杉、銀杏等高大喬木,雜草眾多,缺少植物層次梳理。本工程防洪標準為20年一遇,屬4級水利工程,主要內容包括新建堤防護岸約1.2km、翻板堰壩1座,修復改造固定堰壩1座,工程總投資約800萬元,建安工程約600萬元。2.2設計目標充分利用當地山水資源,把歷史古村落文化特色和生態環境有機結合起來,實現人與自然和諧共生,村落發展與環境建設的協調發展。滿足區塊防洪的主要功能要求,綜合考慮各種功能地塊,兼顧休閑、旅游、生態、生活交往、運動健身等功能;通過連續的濱水水岸設計,滿足人們親水、觸水的需求;在滿足防洪的前提下,減少弱化生硬擋墻;通過生態河道景觀,烘托河陽古村落的人文特色。2.3工程總體布置堤線布置按原河岸走向,利用原有岸線,堤距維河道現狀寬度在45-65m,加高加固修建堤防護岸。通過設置可以過水的親水平臺、游步道和景觀綠化,使其上下游貫通,并對下游原有部分灘地進行修整后予以保留。為保護灘地,防止堤腳沖刷,滿足人們親水要求,營造水生態效果,對原有的堰壩進行修復和改造。2.4堤防設計1)堤防典型斷面。本工程河道堤防護岸采用保留原有擋墻,增加生態護岸的方式,護岸主要采用四種型式:護岸一:原有砌石護岸+親水及綠化措施(花壇、親水平臺和游步道三者有機結合)+水下擋墻。原有砌石擋墻護岸+1.4m綠化+漿砌石擋墻。該斷面適用于上游段右岸,此段原有老干砌石護岸,且大部分護岸高程已滿足防洪要求。原有砌石擋墻護岸頂增設10cm厚C20砼壓頂,并在迎水側增設欄桿;綠化帶種植土厚50cm,底部設30cm厚干砌塊石護底;漿砌擋墻頂高出正常水位0.3m,漿砌擋墻頂寬0.8m,迎水坡1:0.1,背水坡1:0.3,擋墻上部0.6m為M7.5漿砌漂石,下部為M7.5漿砌塊石,基礎為30cm厚C20砼底板,擋墻基礎開挖邊坡為1:0.5,挖至基巖,擋墻后采用回填土回填壓實。護岸二:1.2m人行道+坡體綠化+漿砌石擋墻。該斷面適用于上游段左岸,此段河道兩側為農田和公路,護岸坡體綠化寬度有拓展空間。道路邊上新建人行道,人行道高程與道路及村莊規劃高程相銜接,兩邊用側石固定。坡體表面綠化,下面鋪50cm厚種植土,種植土下面墊30cm厚干砌塊石。漿砌擋墻頂高出正常水位0.3m,漿砌擋墻頂寬0.8m,迎水坡1:0.1,背水坡1:0.3,擋墻上面為0.6m高的M7.5漿砌漂石砌筑,下面為M7.5漿砌塊石砌筑,基礎為30cm厚C20砼底板,漿砌擋墻開挖坡度1:0.5,挖至基巖,擋墻后采用回填土回填壓實。護岸三:原有砌石護岸+綠化及親水措施(花壇、親水平臺和游步道三者有機結合)+水下擋墻。該斷面適用于中間段右岸,此段原有老干砌石護岸,護岸底部有多個洗衣埠頭,且大部分護岸高程已滿足防洪要求。原有砌石擋墻護岸頂增設10cm厚C20砼壓頂,并在迎水側增設欄桿(部分防洪高度不夠位置在原擋墻頂增設花壇以達到防洪要求)。花壇邊框采用紅磚漿砌,外側面貼花崗巖,花壇種植土厚50cm,底部設30cm厚干砌塊石護底;親水平臺和游步道寬分別為1.8m、1.2m,均采用青石鋪筑并高出正常水位0.2m。水下擋墻采用M7.5漿砌塊石砌筑,擋墻頂寬0.5m,迎水坡垂直,背水坡1:0.3,基礎為30cm厚C20砼底板,擋墻基礎開挖至基巖,擋墻后采用砂礫石回填壓實。護岸四:新建干砌塊石擋墻+1.5m綠化+拋石。該斷面適用于中間段左岸,此段左岸已建有大量新居民房且防洪標準低,離河道近,無法大面積的坡面綠化。干砌塊石擋墻頂寬0.8m,壓頂采用10cm厚C20砼,并在迎水側增設欄桿。擋墻迎水坡1:03,背水坡1:0.2,基礎為30cm厚C20砼底板,擋墻開挖坡度1:0.5,挖至基巖,擋墻后采用回填土回填壓實。綠化下面鋪50cm厚種植土,種植土下面墊30cm厚干砌塊石,綠化種植在正常水位以上;正常水位以下采用拋石固腳。2)生態護岸措施。盡可能保留或移栽原有樹木,恢復河岸沿線的生態環境,樹種盡量選擇鄉土樹種原則,以喬木為主,地被、灌木為輔,充分體現物種的多樣性。5年一遇洪水位以下以水生植物為主,利用水下擋墻形成水生植物區。10年一遇洪水位以下以濕生植物為主,主要用于擋墻和親水步道間的綠化。20年一遇洪水位以下選擇耐短時水淹的陸生植物為主,對現狀的水杉銀杏等進行保留,并適當進行補種,同時擋墻頂部通過懸掛植物手法,軟化生硬擋墻,增加河岸綠化層次。
3、結語
【關鍵詞】生態 ;河道;建設;措施
中圖分類號:TV147 文獻標識碼:A
一、前言
隨著我國建設生態文明理念的提出,生態河道建設已經被提上新的日程。但是,由于老式河道建設理念的根深蒂固,導致生態河道建設步伐遲緩,很大程度上影響了河流生態文明與社會生態文明建設的進程。因此,對河道的生態建設與保護已迫在眉睫。
二、生態河道的發展
生態河道是指具備某些自然狀態要素與人為要求相融合的河道。生態河道在保障安全、可靠的前提下,要經濟合理,并同時滿足防洪、排澇、環境的可持續發展的要求。同時,還能起到對水質的凈化和水環境修復的作用。國外對生態河道的認識和實踐,最早始于德國,1965年在萊茵河上進行了用蘆葦和柳樹生物護岸實驗,獲得較好的效果。后來,英國著名生物學家Sehlueter認為河流近自然治理要在滿足人類對河流合理利用的前提下,保護或促進河流的生物多樣性。1992年,Austria(奧地利)著名生物學者H olzmann從整個河流生態系統的角度,認為河流生態要達到整個系統平衡,在河流生態建設中,就要使河道生態系統具有自然環境的多樣性和水生物種的多樣性。
雖然國內開展生態河道治理起步較晚,但發展比較迅速。近十幾年中,建設了大量不同類型的生態河道,進行了多方面的技術研究和探索。例如; “生態格網”堤坡防護工藝,主要應用于路基的加筋、防止落石、噴漿掛網、攔護網等工程;“自嵌式擋墻”生態護坡中小水流河道邊坡治理解決方案;“環保型綠化混凝土(能長草的混凝土)”技術的防護作用,修復與保護自然環境,改善人類生態條件等。
三、生態河道的功能
1、輸水泄洪功能。河流的輸水功能可將地面短期積水及時排掉,并在不降水時起到匯集和調節功能,使河道中保持一定的徑流量,也使不同地區間的水量得以調劑。
2、航運功能。河流的航運功能極大地方便了地區之間的人口、物資等的流動。為了開發河流的航運功能,往往通過修建閘壩、疏浚泥沙、堵塞干流、開挖運河等方法保證河流的航道水深。
3、供水功能。河道可為人類飲水、農業灌溉用水、工業用水以及城市生態環境用水等提供保障。從原始的取水方式到現在的水庫、管道系統供水,都涉及水質、水量和供水保證率等供水功能必須滿足的需求。
4、自凈功能。河流生態系統能夠通過自然稀釋、擴散、氧化等一系列物理和生物化學反應來凈化由徑流帶人河流的污染物。河流的自凈功能保證了各種物質在河流生態系統中的循環利用,有效地防止物質過分積累所形成的污染,使河流水環境得到凈化和改良。
5、生態功能。河流為各種動植物提供其生存所必須的淡水和棲息環境。河流生態功能包括對生物生存繁衍的支持和對各種棲息環境的支持等方面,是維持河流生態系統生物群落和棲息環境動態穩定的功能。
6、景觀娛樂功能。河流景觀娛樂功能是河流系統功能的重要組成部分。河流景觀的結構和功能由河流自身的內在特征決定,同時在很大程度上受到外部擾動的影響。
四、生態河道的建設中存在的問題及解決措施
1、人為建設損壞河道,急需恢復河道生態功能
一些地區在城鎮河道建設中,將斷面全部采用標準斷面,即河口同寬,坡比一致,斷面單一均同,使原來的自然河道變成了人工渠道。一些地區在河道中攔河筑堤,壅高水位,不合理的形成人工景觀,不僅破壞了原有河流生態系統,還嚴重影響了河道的凈化能力和生物多樣性。因此,應從最基礎的河道斷面和堤防建設上,恢復河道的自然性狀。在已經被渠化的河道中恢復彎道,恢復灘地和島嶼,變均勻斷面為寬窄不一、深淺變化的適合多種動、植物生存的河道。同時,改變堤頂同高、邊坡均同的河堤設計方式。在滿足水利規范要求的堤身寬度、高度、邊坡范圍內,充分利用天然堤防、自然地形、小丘陵地貌等條件,形成微地形堤防,亦可將防洪堤暗藏在綿延起伏的高爾夫地形中,滿足城鎮的景觀要求。
2、加大生態河道建設技術應用
生態河道建設整治中,各種修復技術應用越來越廣泛,水環境修復技術因經濟性好、能源消耗少、管理人工費用低,可以持續發揮治污作用,在生態河道治理過程中得到廣泛應用。水環境修復技術主要有人工濕地技術、人工浮島技術、土壤滲濾技術和穩定塘技術四種。通過人工濕地循環得等一系列修復措施,凈化了河水;水生植物、動物、微生物的綜合作用實現對人工湖水體的原位凈化,構建健康水體生態系統或水體自凈生態系統。
3、加大河道建設的綜合治理
一是在指導思想上要確立綜合治理的觀念,包括河道疏浚、河流通暢;在安全基礎上的陸域部分的綠化;水體的治污、調活、凈化;污染源的截流、納污和集中處理,最終實現標本兼治,使清水長流,永續利用。二是在治理過程中要注意反對形式主義,防止片面強調景觀而導致水利工程園林化。即使是十分必要的景觀建設,也要在設計中盡可能減少污染物,減少硬質工程。要注重強調規劃控制,在河道工程范圍內的綠化和景觀建設不一定都要一步到位,可以在主體工程完成后,留出綠地和大片空間,以后通過非水利途徑再去營造景觀。三是要處理好點與面、段與線的關系,可以一次確定目標,分階段組織實施。四是建設程序規范化問題。要當前特別注重貫徹項目法人制、招投標制、監理制,實行政府采購,對工程決算和建設進行審計。項目建成投入運行后,要實行建設效益后評估。
4、加強河道保護,建設生態河流
要從維護河流健康、建設生態文明、促進人與河流和諧發展的高度出發,加強河道保護,規范人類行為,嚴格遵守自然規律,堅持預防為主,超前監管,在保護中開發,在開發中保護,合理開發利用河流的各種資源,切實做好水土保持工作,建設生態河流。一是合理確定河流、湖泊、濕地的生態用水量,統籌生活、生態、生產用水,建立生態用水保障機制,保證維護河流自然功能的基本生態用水。二是把生態環境保護融入到河道建設項目的各個環節之中,實現工程生態化。
五、結束語
水資源是人類生存發展的重要資源之一,河道是水資源的重要承載體,加強對河道的管理,并采取生態型的治理策略,對建設生態文明有著重要的社會現實意義。
【參考文獻】
[1]鄭杰.適應多功能的城市河道整治[J].中國農村水利水電,2009