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中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:16723198(2012)14017701
作为生态系统的“血脉”,河道在自然界中分布广泛,所产生的生态效应也不可小视。而城市中的河道更是具有着灵动的生命力,其蜿蜒曲折的流线形态、奔流不息的清澈水体,无不为充满工业化单一色彩的现代城市带来其感性的魅力,同时也打破了现代城市沉闷而冷漠的布局。城市河道的生态环境保护和治理对于整个城市生态系统的平衡具有重要的意义,同时也促进了城市景观的改善和优化,为建设宜居型的现代化城市做出不小的贡献。
1 城市河道生态环境污染的现状
近年来,为了满足人们的生活需求和生产活动需求,城市中的河道系统重建工程频频实施。但是由于技术和理论的发展限制,河道的建设引起了水环境系统的消极变化。河道生态环境污染的加重也使得河道的生态治理和修复问题备受关注。从目前的普遍情况来看,我国城市的河道生态环境主要存在以下的污染和破坏问题:
1.1 河道生态系统的破坏
天然的河道本是自然界的天然产物,在现代的城市建设中却往往考虑经济利益的需要而对河道进行裁弯取直等等,这一类强行改变河道天然形态的建设方式,这在很大程度上促使了河道天然水系结构的改变及其生态功能的弱化。这一现象的产生主要是由于对河道功能现代化的强调,对河道的整改只考虑行洪排涝的功能,片面注重河道的行洪速度。在河道的建设工程中往往采用硬质的护坡材料,例如现浇混凝土和预制混凝土块体,亦或是使用浆砌石结构对河道进行护坡的处理。然而这种硬质而又封闭的护坡结构却阻碍了地下水与河岸土壤的直接接触,使河道水体中的各种生物、植物等生命体失去自然状态的生存环境,同时也破坏了河道生态系统的水体自净能力。
1.2 河道水质的严重污染
目前,城市中大部分的河道严格上来讲既不属于天然河流也不算是彻底的人工渠。城市河道的水力特质具有其独特的一面:进深浅、河道直、流量小、流速慢。这一水力特质已经埋下了城市河道生态环境系统脆弱的伏笔。城市化导致了人口的密集居住,经济的飞速发展也产生了众多大大小小的企业和工厂,这两者所共同产生的生活污水和工业废水也与日俱增。再加上目前河道污水处理的能力滞后,几乎每时每刻都有大量的废水和污水是直接排入城市河道网中的。据统计,2001年全国废水排放总量已经达到428.4亿吨,其中,生活污水的排放量就达到了227.7亿吨,而城市生活污水的处理率仅是18.5%,这意味着至少有80%的生活废水无法处理,加上工业生产所排放的废水、污水,早已超过了河道的自净承载力。有资料统计,80%的中国河流受到污染,水质都低于Ⅲ类,河道水质污染严重。
2 河道生态环境的防护及治理
河道生态环境是一个复杂的生态系统,因此,河道生态环境的防护和治理也是一个全面的系统工程,其防治举措也应该是整体的、全方位的、多角度的。其总体的防治目标应该是:通过人工的生态化防治措施,使建设中的或是治理后的河道能够具有原生态的自然环境体系,形成具有生物多样性、自然生态野趣的、具备自我修复能力的城市河道体系。
2.1 河道防治的生态性策略
对河道进行治理的生态性策略主要可以通过对河道形态的修复来恢复河道的生态系统,就是要求要保留河道弯曲的自然形态,或者将已经顺直的河道进行自然体态的弯曲修复。
2.2 河道防治的工程性策略
河道的防治工程应依据河道的天然地势,尽量避免截弯取直的做法,以保持河道天然的生态环境。防治工程应充分考虑短期与长期、整体与部分等因素来合理布置堤线,采取工程改造措施和生态修复措施相结合的方法,对混凝土材质的硬质河床进行拆除,保留河岸侵蚀、淤积、冲刷等自然现象,使用自然力,促使浅滩等河道边缘环境的产生和自然分布。同时对河床的改造主要可以采用自然界的生态材料,例如黏土以及原河底的底泥,还可以使用透水性能较强的卵石和砂土对河底进行保护性修复,构成如同天然形态般的生态河床。而台地上的坡面可以采用框格型的混凝土植入草皮护坡,这样既保证了工程的安全性,同时还大大降低了工程的开销。
2.3 河道防治的政府管理策略
河道的有效防治措施离不开政府的正确引导,以及环境监管部门的有效监督。因此,进行科学有效的政府管理,加强环保监管,提高全民环保意识,同时,加强相关的环保部门、环保技术机构的建设等,促进河道防治工作实施和监管的管理体系。加快健全河道工程监管网络,加强各部门科学有效的合作,使河道的防治工作做到规范化、体制化、日常化,建立起长期有效的河道生态环境系统监管机制。
3 结语
从生态美学的角度来看,水体环境能够带给人类最亲切的自然美感体验。同时,水环境的保护和完善也是建设宜居型城市必不可少的重要内容。总之,城市河道生态环境的改善和美化离不开正确的防护和治理理念,只有科学的整体规划和系统性的防护才是河道生态建设的最佳途径。不久的将来,我们将期待河道的生态美成为城市中一道亮丽的风景线。
1 工程概况
罗湖区生态景观林带建设工程项目包括清平高速、广深铁路生态林带建设、清平高速清水河边检站景观提升、清平高速公路两道边坡生态护坡改造工程。原生态林带现状良好,生态林带均为常绿树种,缺少开花乔灌木,主要开花品种选择为凤凰木、火焰木、山杜英、宫粉紫荆、勒杜鹃、小叶紫薇等,如何因地制宜将城市道路边坡生态美化是该项目的重点和难点。
2 生态景观林带建设的重要性
城市景观建设要把生态文明建设放在突出地位,融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,努力建设美丽中国,实现中华民族永续发展。林业在生态文明建设中占有非常重要的地位。林业为人们提供良好的生态环境,促进身体健康,提高人民生活幸福指数。该项目要求在道路两侧50m内建设绿化带。
3 清平高速道路两侧边坡绿化现状
清平高速道路两侧边坡主要为岩石边坡及格构梁岩石边坡,边坡已经复绿,复绿情况如下:①原喷播复绿的草坪枯黄、老化,覆盖率较低。②原喷播复绿的灌木(如银合欢)长势良好,但由于岩石边坡不能提供足够的土壤供其生长,且大部分边坡坡度较陡,灌木生长较高、根系浅不堪负重出现大量倒伏现象,遇台风季节存在较大安全隐患。③边坡局部出现滑坡现象,岩石原状已严重,景观效果差。
4 因地制宜依据立地条件选择道路边坡生态防护形式
4.1 边坡生态防护绿化设计变更
由于原施工图设计的道路边坡生态防护形式为直接种植勒杜鹃、小叶紫薇等开花灌木,由于此处边坡为全岩石性边坡,土层很薄,不具备植物直接生长的条件。所以在整个施工实施过程中需要进行设计变更,根据实际立地条件重新进行边坡生态防护绿化美化设计。
4.2 边坡稳定性勘察
对于边坡生态防护绿化方案的选择,为考虑边坡的整体稳定性能不能满足施工条件,建设单位委托深圳市岩土工程有限公司进行边坡稳定性勘察。边坡稳定性的勘察手段和方法,其一是量测边坡的物理空间尺寸,包括每级坡高、坡角、岩土类弄型;其二是岩土类别的结构类型、岩体产状和岩体临空状态以及可能失稳类型和失稳模式。根据勘察数据显示,清平高速公路两侧边坡稳定性良好,满足边坡防护绿化改造要求。
4.3 边坡生态防护绿化美化方法
根据边坡的立地条件及景观要求,清平高速公路两侧边坡生态防护绿化美化的方法主要有三维排水柔性生态袋绿化防护及挂镀锌铁丝网客土喷播绿化防护。清平高速公路主干道右侧(2#)一级岩石边坡、左侧(7#)岩石边坡、格构梁边坡、主干道左侧(8#)格构梁边坡,均采用三维排水柔性生态袋绿化防护;清平高速公路主干道右侧(2#)二级岩石边坡采用挂镀锌铁丝网客土喷播绿化防护。
4.4 边坡生态防护绿化美化施工流程
施工准备——坡面杂灌木砍伐——坡面树根、杂草、余土清理及外运——坡面清理——三维排水柔性生态袋防护或挂镀锌铁丝网客土喷播防护——栽植矮生紫薇、勒杜鹃——喷播植草——养护管理。
5 三维排水柔性生态袋防护施工工艺
三维排水柔性生态边坡系统是集土木工程结构和生态环保绿化为一体的系统工程,它主要应用了生态袋、三维排水联结扣等材料。生态袋选用高质量环保材料,产品具有不降解、抗老化、抗紫外线、无毒、抗酸碱盐及微生物侵蚀、百分之百回收、实现零污染。生态袋具有透水不透土的过滤功能,其具有良好的固土功能,同时对植物非常友善,使植物通过袋体自由生长,根系进入工程的基层土壤中,像无数锚杆完成稳固作用,时间越长,越加牢固,实现稳定性永久边坡,大大降低维护费用。
5.1 坡面清理
去除坡面的杂灌、杂草、树根、垃圾等,坡面不平整或空缺处宜采用砂浆等措施进行调整,坡面凸出超过5cm的部位应进行凿除。
5.2 锚杆施工
在坡面水平间距1.16m,纵向间距1.2m植入M14膨胀螺栓,然后水平间距1.16m布置φ20钢筋与膨胀螺栓进行焊接。钢筋与坡面最少留有2cm的空隙,便于钢筋钩爪安装及滑动,每条钢筋上纵向间距0.6m安装钢筋钩爪。
5.3 生态袋填充及垒砌
标准坡面生态袋采用顺摆,对于局部深度在50~70cm则采用双层袋处理方法,且生态袋填充料选用沉降量小的砂性土,按图纸要求添加肥料。生态袋垒砌摆放时,要挂水平线施工,上下层的竖缝要错开,确保三层无通缝,三维排水联结扣放置于袋与袋间骑缝布置,采用小锤敲压三维排水联结扣,使棘瓜能锚入生态袋内,保证互锁结构的稳定性,生态护坡施工完1m高后,浇水让它预沉降,袋扎扣和线缝尽量靠内摆放或尽量隐蔽。
6 挂镀锌铁丝网客土喷播防护施工工艺
6.1 清理坡面
按要求应在稳定的边坡上进行生态整治,对坡面上的浮石加以修整,处理后的坡面倾斜一致、平整、无大的石头突出与其它杂物存在,使其有利于客土基材和岩石表面的自然结合。
6.2 安装锚杆
锚杆可分为长锚杆和短锚杆,安装锚杆时,先放样,主锚杆与辅锚杆采用梅花状排列,即主锚杆横纵间距2m,在主锚杆对角线处布置一个辅锚杆,使主辅锚杆呈梅花形。然后,采用风钻进行钻孔,孔钻好后,便可进行锚杆的固定工作,用水泥砂浆灌注,往锚孔灌注水泥砂浆时,一定要灌满、灌实,锚杆伸出坡面长度为6~8cm。
6.3 铺设及固定镀锌铁丝网
将铁丝网从坡顶沿坡面顺势铺下,铁丝网应伸出坡顶50cm,在坡底网与平台相平。铺设时拉紧网,铺平顺后,将格栅、网挂在锚杆上,用铁线锁紧,并根据需要在锚杆中采用不同厚度的混凝土垫块,以使铁丝网与坡面的距离保持4~5cm,网与网之间搭接10 cm。完成网与锚杆的连接工作后,要严格检查铁丝网与锚杆连接的牢固性,确保网与坡面形成稳固的整体。
6.4 喷射客土有机基材
客土材料的配制:主要由当地优质土、纸浆纤维、养生材料、营养剂、粘结剂、进口土壤改良剂等经过搅拌混合而成。选用液压泵送式多功能喷湿机将客土有机基材均匀的喷射至坡面,由于这种类型的坡面表层石头凹凸不平,客土有机基材的厚度需达到10cm才能满足植物生长的要求。
7 边坡采用灌木、草坪的绿化美化方法
清平高速两侧边坡绿化美化以生态学理论为依据,尊重自然,正视自然,保护自然,恢复自然。综合考虑边坡的实际立地条件、城市快速道路景观要求、景观风景林带建设目标,边坡的绿化美化采用灌木草坪相塔配,使得边坡生态防护景观自然和谐美观并与周围环境相融合,从而满足边坡的稳定性和美观性,创造繁花似锦的景观大道。
灌木品种选择为勒杜鹃和小叶紫薇,苗木规格为地径≥1cm,高≥50cm,冠幅≥30cm。
8 直接喷播植草施工工艺
在做好三维排水柔性生态袋防护及挂镀锌铁丝网客土喷播防护、栽植完开花灌木勒杜鹃及小叶紫薇的坡面上进行直接喷播植草复绿。直接喷播绿化采用液压喷播技术,其原理及操作方法是应用机械动力,液压传送,将附有促种子萌发小苗生长的种子附着剂、纸纤维、复合肥、保湿剂、种子和一定量的清水,溶于喷播机内经过机械充分搅拌,形成均匀的混合液,而通过高压泵的作用,将混合液高速均匀喷射到已处理好的坡面上,附着在地表与土壤种子形成一个有机整体,其集生物能、化学能、机械能于一体。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.091
河道修防整治不仅在城市而且在乡镇建设中具重要意义,河道作为一个城市生存与发展重要自然条件之一,其生态系统的平衡有助于城市的现代化建设。河流生态系统的保持以及功能完整,具备恢复和抵抗能力,才能长期为人类服务,促进社会发展进步。河道修防整治通过对流域内存在问题进行分析并制定科学可持续治理方案,营造人和自然和谐相处河道流域水环境,使得经济、生态、社会和人文效益平衡。
1 河道修防整治现状
社会经济发展使得人们对于生活环境要求提升,河道娱乐、休闲、生态和景观等功能重视程度逐步增加,但由于城市现代化建设对河流过度开发,造成一系列问题。河道修防整治通过促进水环境和谐健康,维护河流流域生态平衡,从而提高居民生活环境,有效提升城市建设、经济发展。
(1)水体污染。由于城市工业发展,大量工业废水排入河道,造成河流污染加重,而城市人口的不断增长,生活污水排入,致使河道水质变差,富营养化加重,水生植物过于茂盛,环境负荷越来越大;农业生产方式和土地利用方式造成的农田污染源未得到足够重视,缺乏有效管理措施。而且各种污水治理措施严重滞后,废水收集和处理系统不完善,根源上预防工作不足,加之生产生活中人们环境保护意识较为淡薄,导致河流污染加剧。
(2)护岸建设。目前许多城镇主干河道的防护堤过于单薄,与防洪标准不符,有些甚至没有建设防护工程,而防护坡过低或不坚固,容易造成汛期两岸居民居住区和农田被淹。由于防护坡建设不够良好,导致河流不断侵蚀冲刷两岸土壤,或者由于自然因素或者上游人为因素影响,出现水土流失现象,从而造成河道底部泥沙淤积,使得河床抬高,出现河道拥堵问题,严重时造成水面抬高导致洪水隐患。以往河道防护坡建设时考虑主要问题是防洪,侧重水土保持和河道冲刷侵蚀,多利用水泥混凝土建设,使得河岸水体和土壤之间自然交换分离,造成河流中微生物和鱼类等水体环境无法更新,长此与往导致河水变黑和发臭,影响着城市环境。
(3)水面面积。城市现代化发展过程中,房屋修建、工厂建设等对河道挤占十分严重,从而导致河道水面缩窄,抗洪能力减弱,人类受到洪水威胁增大。而且人们对于河道保护意识淡薄,各种废弃物的堆放、违章设置等导致水流不畅,水质破坏的同时也使水面面积减少,河道横截面缩小变窄,水面运输能力锐减。
2 河道修防有效治理方案
河道和滨河地带作为人类文明发源地,提供大量饮用水、灌溉水和工业用水,保持河流生态系统平衡有助于社会可持续发展。传统河道整治主要侧重于水土保持、除涝泄洪和航运等功能,对于人和水环境和谐、河流自然清洁功能重视程度不足,对于生态文明建设产生负面作用。随着社会文明进步,人类生态平衡可持续发展观念提升,面对河道出现的问题,制定出一系列科学可持续治疗方案。
(1)合理规划护岸工程。护岸工程应充分考虑水面线和堤内自然条件,选择更加有助于创造和保持生物生息环境与自然景观方案,河道防护堤堤身型式与结构应按照当地交通条件、建筑材料和施工技术等因地制宜,在保持经济合理的同时保证安全可靠性。此外,还应注重生态平衡问题,不过度改变河道的自然特性,充分遵循河道自然规律,少用混凝土和石护坡,从而实现保护天然河道目的。慎重进行扩宽河道堵口和截弯取直,扩宽河道堵口在增加下泄的流量同时还会增大下游淹没损失;而河道进行截弯取直能够改变洪水的流向,增加河槽比降、水动能和流速,同时对于水流冲刷河岸以及河槽下切现象加剧。因此,进行扩宽河道堵口和截弯取直时要充分考虑经济损失和下泄流量,多方案进行比较,采取更加科学方案。
(2)增强河道社会服务功能。首先要进行污染源控制来保证水安全,对发黑发臭河道段采用种植芦苇、美人蕉等水生花草建立小型生态链,通过植物吸取河流过度营养,从而达到水流自净功能恢复;而且水生植物在减少水流冲刷侵蚀方面具有一定功效,还能形成城市独特河流景观,有助于城市环境美化。对于农业污染面源比重较大现象,可利用土地处理系统、人工湿地技术等进行治理,同时对农民进行科学施肥指导,从而促进传统农业转变为生态农业,达到经济和环境和谐共处目的。其次加强防洪功能,除原有水利工程之外,还可设置水系形态,通过对河道结构调整来减少防洪压力;利用河湖水位升降和采取合理河床断面来控制城市滨水景观。此外,对河岸带设计合理景观,需满足整体优化和自然优先原则,对河流自然资源进行保护,实现河流周围和河岸带景观自然相连。而且景观建设要特别关注亲水岸线和防洪水位线协调,河流流速和水生生态的协调,使得城市景观和河流景观进行有机融合,实现生态文明建设。
3 结束语
现代河道修防整治生态河道建设为重要发展趋势,因此治理方案应将人和自然和谐相处制定为主要理念,细致分析河道两岸特点以及河流走向、水文特征,在有效改善河道生态系统同时,能够更好适应社会可持续发展要求。河道修防整治方案将环境科学、生态学、水利工程学、美学、园林学等有机融为一体,实现河道水流自净能力恢复、水土保持功能增强,维护河道生态平衡。
参考文献:
[1]朱伟,姜谋余,蔡勇等.倡导“亲自然河道”治理模式―对我国农村河道治理的思考[J].水资源保护,2015,32(01):1-7.
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孝河是纵贯孝义市东西的一条主要河流,属文峪河一级支流,也是汾河的重要支流,由柱濮河、兑镇河、下堡河、曹溪河、王马河等支流汇合而成,被喻为孝义人民的“母亲河”。其中,柱濮河、兑镇河、下堡河在孝河的上游汇合,汇合处下游建有张家庄水库;水库下游为孝河主河道,于大孝堡乡五楼庄村北汇入文峪河。孝河全长56.5km,流域面积534.2km2;张家庄水库控制流域面积465.1km2,水库以下河道全长12.3km。
1.2孝河治理的必要性
张家庄水库下游孝河大部分河段位于市区,河堤残缺不全,现有堤防工程老化失修。河道两岸企业、居民随意侵占河道,倾倒垃圾,致使淤积严重,严重影响行洪能力,存在安全隐患。根据孝义市城市总体规划,需建设孝河水利风景区。2007-2009年,对张家庄水库下游的3.1km河道进行了综合整治,建起了适宜生态休闲的胜溪湖森林公园;2011-2013年,在水库上游3km长的河道,建立了以城市湿地、生态文化、民俗风景区为特色的胜溪湖湿地公园。这两项河道整治工程,在净化污染、保护水源,改善气候、美化环境,调节径流、保持水土以及防洪保安等方面,发挥了良好的综合效益。本期开展的孝河生态综合治理属三期工程,位于胜溪湖森林公园下游河段,是孝河水利风景区的重要组成部分。
1.3本期河道治理工程简况
本期孝河河道生态综合治理工程的任务,主要是兴建河道两岸堤防,对治理段河道进行疏浚、清淤,并对河道两岸进行绿化美化,以提高防洪标准,保证城市安全。工程位于孝河铁下线至入文峪河口之间,整治长度9.25km。除对治理段河道疏浚、清淤和防渗外,兴建两岸堤防20km,沿线设置橡胶坝6座,钢坝闸1座,两岸堤顶道路外侧分别布设50m和100m宽的绿化带,总投资达7.3亿元。
2工程设计理念和设计原则
2.1设计理念
现代河道治理,遵循生态系统平衡原理,按照人与自然和谐相处的理念,把生态水利建设作为治理工程设计的基本出发点。即在满足防洪、排水、允许纳污的前提下,以“安全、生态、景观”为设计方向,创建集多功能为一体的城市河流,为居民创造一个舒适、生态、优美的滨水生活环境。
2.2设计原则
河道工程的规划设计原则,首要的是确保泄洪防涝,同时注重塑造整体的城市绿色景观,将河流建设成一道亮丽的风景线,维护生态环境,实现人与自然的协调与统一,以满足居民的休闲娱乐要求,促进人与社会共同发展。根据《防洪标准》,本期孝河生态综合治理工程设计洪水标准为20年一遇,在满足河道正常行洪的前提下,确保安全,并起到恢复河流自然环境,创造生态宜居城市的作用。
3堤岸防护工程设计
堤岸防护工程是防洪安全的保证。针对堤防损毁的主要原因,按照新的设计理念与设计原则,选择科学合理的堤岸防护工程型式和护坡材料,以适应水流变化,满足防洪、取水、生态改善等多方面的要求。
3.1堤岸护坡方式选择
堤岸护坡方式一般为格宾笼护坡、干砌石护坡、抗冲生物毯护坡三种,各有优缺点。
3.1.1格宾笼护坡
格宾笼也叫格宾网,角形网是用金属丝材料编织的网箱,网箱结构是由具有延展性的低碳钢丝或者包含PVC材料的钢丝机械编织而成,具有高抗腐蚀、高强度和耐冲刷等特点。主要优点:一是工艺简单,价格低廉。充填材料是石头,造价较低,只需人工装灌,不需要特殊工艺,施工简单,工期很短;二是不易变形,发生破碎。石料可以承受大范围的变形,也能满足寒冷冬季发生冻胀的要求;三是格宾网间,植物充填。石头间隙的淤泥适合植物生长,容易形成生态小系统,符合生态治理的要求。主要缺点:不能机械化施工。
3.1.2干砌石护坡
干砌石护坡是选择质地坚硬、不易风化、无裂纹的岩石,按从外到内、从低到高的顺序砌筑,所形成表面平顺美观的整体护坡。主要优点:一是建筑材料是石块,只需人工砌筑,经济实惠,施工简单;二是抗冲刷和适应变形能力强;三是石缝间可生长草本植物,具有一定的生态功能。主要缺点:不能机械化操作,景观效果较差。
3.1.3抗冲生物毯护坡
抗冲生物毯的主要特点是还河道于自然,在控制水力侵蚀的同时,实现河道边坡生态修复和景观绿化,是“复合纤维织物”和“多样化草种”等配套材料为一体的生态护坡。因为生物毯中有很多根系发达的固土植物,可使河岸和植被连成一体,形成一个新的河流生态系统。主要优点:一是景观效果好,并具有抗冲刷功能,快速绿化边坡;二是能够大量节约工程成本,施工简便,建设周期短;三是柔性结构能更好地适应地基变形,生态功能良好。主要缺点:一是做为岸坡防护时不能单独使用,坡顶、坡脚部位需要采用格宾笼进行压固、保护;二是需要调节好施工时间,保证植物生长覆盖以抵抗水流冲刷;三是初植植物后应浇水和保护,管理任务较重。
3.1.4三种护岸方式综合比较
通过比较以上三种护岸方式,既能满足安全稳定、抗冲刷性能良好,又具有特有的空间结构,能够实现生态护坡的堤岸防护方式只有格宾笼。
3.2堤岸防护型式确定
根据《堤防工程设计规范》,孝河生态工程堤防等级为4级。河道断面及堤防设计,综合考虑河道过流能力和蓄水美化的要求,采用复式断面。河道底宽100m蓄水区,全部采用水平防渗措施;亲水平台以下堤岸,铺设复合土工膜防渗层和格宾石笼防护,亲水平台为混凝土路面;亲水平台外侧至堤顶间采用植物措施防护;堤顶外侧至时代大道间布设绿化带固坡保水。
4加强河道堤防管理的对策建议
河道堤防工程属于基础公益设施,关系到沿岸工农业生产和居民的生命财产安全。建好是基础,抓好维护管理使其正常运行是关键。为此,特提出以下对策建议。
4.1广泛宣传,完善制度
河道管理部门要加强宣传,充分利用当地各种媒体,向社会宣传其防洪保安的重要性。管理工作中的核心是规范化,建立完善一整套切实可行的管理制度。
4.2加强培训,提高素质
河道管理需要一批技能过硬、素质优良、尽职尽责的专职人员。针对目前状况,除配备足够的管理人员外,需对现有管理人员按需施教、综合培训,在提高技能的同时,强化管理责任。
二、项目生态监测及评价
《欧盟水框架指令》第八条制定了地表水、地下水和保护区的监测要求。对于地表水,明确了河流、湖泊、过渡性水域和沿海水域等各种水体生态状况分级的质量要素和分级标准。指令要求对河流的生物、水文地貌和物理化学等三大质量要素实施监测,其中生物要素包括植物、底栖无脊椎动物和鱼类;水文地貌要素包括水文状况、河流的连续性及形态情况;物理化学要素包括水体氧化状况、营养状态等。本项目借鉴欧盟水框架指令的监测体系,确定示范区生物、水文地貌和物理化学三大要素的监测方法,见表2。对7个示范小流域河沟道,分要素布设了监测网点,开展2010—2013年的长期定点监测。本项目实行分要素评价,植被的评价采用植物物种数量、优势种、入侵种和生物多样性等综合指标。底栖动物对水体的清洁程度具有很强的指示性,评价指标采用底栖动物数量、组成和多样性等。植物和底栖动物多样性均采用香农多样性指数(Shannon-Wiener)来表征。借鉴德国的7级分类体系,从北京山区实际情况出发,以反映人类活动干扰的不同程度为主要分级原则,以人类大规模活动以前的生态状况为主要参照系,对北京山区建立了5级分类体系,具体分级标准见表3。
三、项目生态修复目标
制定了防洪、水质、生态和休闲娱乐等多个河道生态修复目标。在防洪目标的实现上,与国内多采用防洪坝等工程防护的做法不同,主要采用扩大防洪空间的做法,足够的防洪空间是保证防洪安全的根本措施。与国内大部分河道治理项目将绿化及水面作为生态目标不同,本项目生态目标主要包括河道水文地貌等级、河道纵横向的连续性和河道自然的生境条件。
四、河流生态修复做法
河流生态修复的技术要素主要为足够的防洪空间、河流水文地貌、河流纵向连续性和横向连通性、生境和生物多样性等方面。①在生态修复的做法上体现“顺应自然”的理念,按照复制自然的方法进行生态修复,这是河流生态修复的根本原则。②河流空间是实现防洪安全及河流生态的基本要素;防护标准不达标时,应扩大河流的行洪空间,尽量不采用防护坝的形式;考虑山区河(沟)道两侧山坡雨水径流排入河道的问题,河流堤顶高程不应该高于外侧地面高程。③河流要宜宽则宽、宜弯则弯,纵向上连续,横向上连通;河堤应该蜿蜒自然,避免直线化、直墙或人工痕迹很强的岸坡形式;在河流子槽、坡脚等水流湍急的部位采用石块或堆石防护,不应采用浆砌石的防护方式。④给河流空间,容许水流对河道的冲淤变化。⑤根据河流空间,尽可能恢复河道环境条件的多样性,如急流、缓流、深潭和浅滩等,提高并恢复动植物生存环境,因为每种生物都有特定需要的环境条件,环境条件的多样性为生物多样性创造条件。⑥在河道的生态修复中,修复措施均应使用自然的修复材料,如自然石和植被等,避免使用浆砌石、砖等人工材料;因为在自然的河道中只有自然材料,没有浆砌石、砖块等人工材料。在植物措施配置上,重点是水土条件的修复,尽量引导植被的自然恢复,要给植物自然恢复留有时间;河道周边地带应保持自然,形成自然的植物过滤带。
五、项目生态修复主要措施
在对示范区进行调查监测及限制性因素分析的基础上,开展示范区河道生态修复可行性研究,进行生态修复措施配置,开展生态修复工程建设等。生态修复措施主要包括防洪空间拓展、垃圾清除、违章建筑物拆除、纵向连续性修复、横向连通性修复、水文地貌修复、生态护坡和绿化等,同时还进行了岸边道路硬化建设、打造了休憩平台和布设了汀步等。①防洪空间拓展及生态修复。浆砌石河堤拆除,河滩农耕地退耕还水,河堤后移码石防护,河流水文地貌重塑及休憩设施等。延庆上水沟塘坝段修复前后对比,见图1。②纵向连续性修复。昌平花果山修复前后对比,见图2。③横向连续性修复。延庆上水沟修复前后对比,见图3。④水文地貌修复。怀柔北宅水文地貌修复前后对比,见图4。⑤生态护坡。怀柔北宅修复前后对比。
中图分类号:TV76文献标识码: A 文章编号:
引言
在我国中小型河道分布范围广,如果得不到良好的治理将会极大的影响我国农村的农业生产,甚至可能造成较为严重的洪涝灾害,为了确保中小型河道治理的质量,需要加强对河道治理工程的管理。
一、治理河道的意义
在日常生活中我们大家都知道水满自溢的道理。其实河道也是一样的,如果遇到连续的阴雨天,河道中的水位就是上涨,而河水流动的过程中又会带走河中的泥沙和碎石,如果水流不畅,就很容易发展成洪水和泥石流,对两岸人民造成不可估量的损失。而相反,遇到连日的旱天,河里的水位下降甚至干涸,不只是农作物生长困难,就连人和牲畜都很难继续生存。而目前我国河水质量也大不如前,由于工业农业等人为原因的破坏,使得水资源严重受损,水中生物也不断的减少;河道淤堵严重、堤岸失稳等等,尤其中小河流更是如此。以上这种种情况都急需我们对河道进行整治。有效的对河水进行资源利用,因此河道整治直接关系到百姓的切身利益,它具有重大的意义。
二、中小型河道治理时机
对河道的治理工作主要分为两部分:裂缝的处理和标高的恢复。下面分别探讨两种治理方式的治理时机及需注意的问题。
1、裂缝治理时机的确定
开采引起的裂缝主要分为两类:位于工作面边界以外的永久拉伸裂缝;位于工作面上方的可闭合裂缝,不同的裂缝需要选择不同的治理时机。
1.1 永久拉伸裂缝的治理时机
永久拉伸裂缝的治理时机一定要选择在裂缝宽度基本上稳定,不会再出现明显的扩展时进行治理,否则治理后的河堤在变形的影响下可能出现新的裂缝,影响堤体的稳定性。大量的观测资料表明,当工作面推过开切眼 2r(r= H/tanβ)距离,开切眼处的地表移动和变形已达到基本稳定,即可对裂缝进行治理。
1.2 动态裂缝的治理时机
走向方向上位于工作面上方的裂缝受开采影响后出现,随着工作面的推进,裂缝逐渐扩展;工作面推过一段距离后,裂缝进入压缩变形区,受周围压力作用,裂缝宽度有所减小。
进入压缩区,裂缝开始闭合时按照设计的标准进行治理,治理完成后,裂缝位置在自身修复作用下,会对裂缝内的充填体进一步进行压密,巩固裂缝充填效果,比裂缝稳定后再进行充填效果更佳。因此,动态裂缝治理的最好时机应为裂缝进入压缩区开始还原的时刻。
2、下沉治理时机的确定
对开采引起的河堤、滩地、护堤地的下沉和变形的治理可以根据实际情况采用采前治理、沉陷中治理和采后治理三种方式。
2.1 沉陷前治理
根据工作面采煤沉陷预测,在工作面煤层开采前或河道未沉陷前,对堤防、滩地、护堤地按照沉陷值进行预加高。
2.2 沉陷中治理
在工作面推进距离超过2r,对开采引起的裂缝处理完成后,对堤体、滩地和护堤体等的沉陷进行治理,恢复设计标高。
2.3 沉陷后治理
在沉陷稳沉后,根据相关要求一次性进行治理,恢复河道各水工建筑物设计标高,恢复其设计能力。
三、中小型治理范围及标准
河道为一个大系统,采煤沉陷治理应考虑上下游、左右岸、堤防、河床、滩地、护堤地治理等方面。
1、纵向上,为方便与未沉陷段衔接,按沉陷段各向上下游延伸100m为治理范围。
2、横向上,河槽、堤防、滩地、护堤地为河道的有机组成部分。在治理设计中,要综合考虑治理,内外护堤地宽度按照《堤防工程管理设计规范》中“2、3级堤防护堤地宽度 20-60m”的规定,横向治理范围考虑两岸堤防背水侧堤脚外各50m范围。治理标准要坚持有利于工程管理及工程安全的原则,按流域防洪规划中标准进行。如没有流域防洪规划,应根据河道防护范围按照《防洪标准》确定治理标准。
四、中小河道综合治理技术方法的发展特点
最近几年,在科研技术投入的促进下,在众多水利设计、施工及相关技术人员的共同努力之下,中小河道综合治理的技术方法呈现出一些新的发展特点,这些特点主要表现在以下几个方面:
1、技术方法呈现出多样化的发展趋势
中小河道治理的原因是多种多样的,既有污染方面的原因,也有河道淤积方面的原因,河道治理目的和任务的不同,治理技术方法也会存在很大的差异,因此现在中小河道综合治理的方法也呈现出多样化的发展趋势。现在在河道综合治理当中较为常见的模式有物理法、化学法和生态修复法三种,但是其中涉及的技术方法则是多种多样的,以物理法为例,其中包括截污清淤法、环境调水法、曝气充氧法等等,化学法有化学絮凝法、重金属化学固定法等等。不同的技术方法适用于不同的河道治理项目,因此可以说河道综合治理技术方法的多样化发展趋势非常明显。
2、生物修复的方法逐渐受到人们的重视
在传统的河道综合治理当中,物理法和化学法占据主要地位,主要是因为这两种治理模式工期短、见效快,但是这两种治理方面却不能从根本上解决河道淤积、污染等问题,这是因为没有考虑治理效果的持续性,也没有意识到治理方法与生态环境直接的协调性,往往治理一段时间好一段时间,然后再污染、再淤积,形成了一种恶性循环。最近几年,随着人们对河道治理的认识的加深,生态修复的方法开始受到人们的重视,这种方法充分尊重了河流流域的自然生态规律,在尊重自然规律的基础上使用多种生物修复的方法,虽然见效慢,但是却能够比较彻底的解决长期存在的河道淤积和污染问题,尤其是河道污染的问题,一些地区的中小河道经过生物修复以后恢复了原来山清水秀、鱼虾满堂,大大提高了当地的生态环境水平。
五、中小型河道治理技术存在的问题
中小型河道治理一般是由群众逐年进行的,在建设初期随工程建设投入的增加防洪效益也不断增加,但因缺少科学的治理规划,部分中小型河道治理技术存在的问题逐渐显现,并造成了一定损失。
1、防洪标准不明确
中小型河道治理开展的较早,群众按防护需要逐段进行建设,按实际防御洪水或受灾程度进行加高培厚,没有整体的规划设计,缺少明确的防御标准,建设规模不确定。
2、两岸堤防间距过窄
为节省土地河道两岸堤防间距过窄,减少了河道的行洪断面,河道出现高水位运行频率较多,堤防决口淹没农田的情况时有发生;堤防间距过窄,堤防与主河槽距离近,河槽滚动时宜冲断堤防,恢复和加固较为困难。
3、裁弯取直过多
为大幅度增加行洪断面泄量,对河道主河槽进行多处、长距离裁弯取直,使河长缩短纵向比降增大,裁弯取直段河道由稳定变为不稳定的发育型河段,河道的冲刷能力增强,大量泥土冲向下游淤积河道,造成整体河势不稳。
4、堤防直线化
为使水流顺畅,在堤防放线时采用长距离直线,使河道水流流速增高,改变了原有河道的水流流态,减少了稳水等水流平稳河段,水生鱼类等失去适宜栖息场地,对河道的水生态环境产生不利影响。
5、缺少防护措施
对距堤防较近的河道岸坡和堤防坝坡缺少必要的工程、林草等防护措施,河岸冲刷速度较快,普遍存在岸坡崩塌现象;砂性堤段植物自然生长速度较慢,堤防坝坡缺少植被有效防护,雨水冲刷比较严重。
六、中小型河道治理技术存在的问题的解决对策
1、搞好治理规划
规划设计是工程建设的依据,水利部门要组织专门的规划设计人员,在深入调查研究的基础上,根据每条河流的具体情况和特点做出科学的规划设计,使中小型河道治理工程达到工程安全、保证效益、河势稳定、改善生态环境的要求。
2、确定防洪标准
根据《防洪标准》(GB 50201—94)、《堤防工程设计规范》(GB50286—96)规定和相关要求,结合具体防洪任务,中小型河道治理工程设计防洪标准确定为10-20 a一遇标准。
3、确定合理的两岸堤防间距
对现有两岸堤防间距过窄的河道,要按规划设计的要求重新调整,保证合理的行洪断面。设计时要充分考虑为防止冲刷对行洪区采取植被防护增加的糙率;堤防高度限制在2.0m以内,降低运行风险,提高防洪安全程度。
4、合理布设堤线
天然河道在形成过程中和达到稳定状态后,都有一定的弯曲,中小型河流的弯曲系数一般为 1.2-1.8。布设堤线时在满足行洪安全的基础上,要因地制宜,尽可能保持河道的天然形态,保留较大的自然弯曲,使堤防的走向与河道的原始生态基本吻合,尽量减少工程建设对河道的水生态环境产生的不利影响。
5、限制裁弯取直
裁弯取直是中小河流治理的有效措施,因投资省,技术难度小,容易施工等优点,被水利部门广泛采用。为避免河道裁弯取直后带来的不利影响,对中小型河道裁弯取直措施必须在具备一定的条件下才能采用。
5.1 影响防洪安全
当因河道弯曲阻水,洪水期抬高水位增加的滩地水深超过设计洪水位滩地水深的 5%以上的;河道出现斜河、横河,洪水期主流直接顶冲堤岸,严重危及堤防安全的;堤防严重冲刷,采取固脚、护坡等措施仍不能解除洪水威胁达到安全度汛的。
5.2 影响取水安全
有拦河坝的河段河道弯曲达到一定程度,形成斜河,洪水期漫滩主流冲刷低洼地带,绕过拦河坝形成新的河道,将拦河坝废弃的。
5.3 影响开发利用
河流过于弯曲,弯曲系数过大,将行洪区切割成零星地块,影响行洪区的整体开发利用的。出现以上3种情况时,可以考虑裁弯取直措施。
6、采取生态型防护措施
中小型河道治理工程的堤防两侧按规定建设工程防护林的同时,对因河岸冲刷导致冲毁堤防和河槽距堤防较近的河段岸坡及自然恢复植被较慢的堤段必须采取防护措施。采用工程措施护岸、护坡的,应选择干砌石护坡、石笼护坡等天然建材,也可以采用中空生态混凝土预制块等生态型人工建筑材料护坡;半稳定型河岸和堤身可采用植物护坡,利用植物根系的固结和茎、叶的覆盖作用等对河道岸坡和堤防坝坡进行防护。植物护坡可以用草、灌木单独护坡,也可以草、灌木结合。护坡植物应选择生长速度快,适应贫脊土壤、根系发达、经济价值好的草本植物或小型灌木植物。
结束语
我国中小型河流数量众多,因缺乏治理而水患频繁、环境恶化,其综合治理对充分发挥治河工程功能效益、促进国民经济的可持续发展具有重要意义。因此,水利部门要加强对治理工作的技术指导,搞好中小型河道治理,改善和提高农业生产条件,保证行洪安全,对促进社会发展有重要意义。
参考文献
关键词:河道治理、防洪排涝、生态护岸、人水和谐。
1 生态护岸的优越性和必要性
1.1 生态护岸的优越性
传统河道护岸仅仅发挥了河道防洪排涝的基本功能,而生态护岸采用植物或植物与工程措施相结合的型式,对河道岸坡进行防护,集防洪效益、生态效益、景观效益于一体,相对传统护岸有很大进步。生态护岸的优点主要包括:
1.1.1 有利于防洪排涝,提高蓄水能力
生态护岸采用自然材料,透水透气性强,形成一种可渗透性界面,可以有效调节地表水和地下水,使水循环途径根据水位发生变化。夏季丰水季节,当较大洪水进入河道,洪水通过透水层大量地向河岸及河底渗透存储,削减了洪峰量,增加了地下水量,减轻了洪灾危害。
而当枯水季节到来时,储存在河岸、河底的水反渗入河,对调节水量起到了积极的作用。 同时,生态护岸中大量采用根系发达的固土植物,其在水土保持方面又有很好的效果,护岸的抗冲性能大大加强。
1.1.2 改善水质及水体的自净能力
传统的护岸由于渗透性差,破坏了河流――岸坡――生物之间的物质和能量循环体系,不利于具有净水功能的水生生物的生长,减弱了水体的自净能力。生态护岸所采用的植被以及环保材料加强了护坡的透水性和透气性,在一定程度上保持了河流――岸坡――生物之间的物质和能量循环,提高了水体的自净能力,改善了河流水质。
1.1.3 有利于维护河道的生态环境
首先,生态护岸的植被有利于调节空气中的水分,起到涵养水源、改善河道周边的生态环境的作用。生态护岸的渗透性有利于维持河道水体的自净能力,保持河道水生态系统平衡,为各种动植物的生长、栖息提供了有利的环境,促进了河道系统的生物多样性。
1.2 生态护岸的必要性
21 世纪初我国提出了水利要从工程水利向资源水利转变,从传统水利向现代水利转变,资源型的河道应当是自然的、生态的、可持续发展的。生态护岸在很大程度上是人类对河道的重新认识和合理改造,它保持了河道的自然生态,又满足了防洪排涝的基本功能,是修复生态环境、改善大气质量、实现绿色发展的现代城市的迫切要求。是现代社会人类期望回归自然、渴求人与自然和谐相处的迫切要求,是当前水景观建设的最简单直接、自然生动的客观反映。
2 鹿泉区河道特点
石家庄市鹿泉区地形西高东低,西部为低山丘陵区,东部为平原,山区、丘陵、平原各占三分之一,地形条件优越,总面积603平方公里。
区内所辖的主要行洪河道有四条,分别是古运河、太平河、金河、┖樱四条河道境内全长79.8公里,均为季节性河流。
古运河:位于平原区,河床和边坡均为土质,堤岸不规则,河道上游河槽深且宽,河道下游河床呈宽浅型,河底纵坡小,河漫滩较发育,枯水期河道内无水,洪水期河势变化剧烈,河床冲淤变化无常。
太平河:太平河是唯一穿越城区的河道,上游段处于山区,河床较宽,河底坡降较大;下游段处于平原区,受两岸建筑和耕地限制,河床变窄,纵坡较缓。太平河已按照防洪标准进行了初步治理,正在实施的太平河景观提升工程实现了河道生态治理的目标,工程集蓄水、生态、景观为一体,建成后将成为鹿泉区一道亮丽的河道水景观。
金河、┖犹氐悖捍搴佣纬ぃ沿线侵占河道现象严重,河床普遍较窄,河岸无护砌,河道纵坡较大,横断面呈“V”或“U”型,河道淤塞严重,洪枯变幅大。
3 河道生态护岸
3.1 生态河道治理原则
生态河道治理首先应满足防洪排涝基本功能,同时维护河道及周边的生态环境,充分考虑上下游、左右岸及整个流域相互关系,因地制宜,综合治理,遵循自然规律,发挥天然河道功能。治理原则:首先满足河道堤防的稳定和安全要求,护岸材料多孔透气性好、自然环保、经济适用,岸坡植被根据气候、水位、景观要求选择,布置建筑物时考虑人们的亲水需求。治理应做到:河道不断流,堤防不决口,河床不抬高,水质不恶化。
3.2 生态护岸
生态护岸分人工原型护岸和人工自然型护岸两种类型。
人工原型护岸是在河岸栽植根系发达固土作用强的植物保护河岸,保持自然堤岸特性的护岸。主要采用乔灌混交,发挥乔木与灌木的自身生长特性,充分利用高低错落的空间和光照条件,以达到最佳郁闭效果。同时利用植物舒展而发达的根系稳固堤岸,增强其抵抗洪水、保护河堤的能力。
人工自然型护岸采用透水透气的工程材料与植物措施相结合的方式,对河岸进行防护。不仅种植植被,还采用石材、木材等天然材料,以增强堤岸的抗冲刷能力。如在设计洪水位现以下采用石笼、木桩或干砌块石,其上筑一定坡度的土堤,斜坡上乔灌草相结合,固堤护岸。
生态护岸防护型式应根据岸坡材质、岸坡高度及边坡、洪水位高度、流速、冲刷力、透水性、天然环保、经济适用等原则进行选择。
生态护岸常用的材料有纯植物护岸、干砌石护岸、生态砖、纤维织物袋、格宾网石笼护砌等。格宾网石笼生态护岸观赏性强,透水透气性好,易于植物生长,抗冲刷能力强,胀缩变形适应性好,坚固耐用,是理想的护岸材料。
4 结论
生态护岸是集水利工程学、环境科学、生态学、美学等多学科于一体的综合水利工程,改善了河流水质,十分利于河道生态环境的保持,给人们提供了自然优美的河道环境,拉近人与自然的距离。生态护岸受到人们越来越多的的关注和喜爱,不断被推广完善。
参考文献
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[2] 吕 松,汪 伟. 京山河流域水生态系统保护与修复规划[J] .水利科技与经济,2009,15(1);45-46.
中图分类号:TV147
1.堤防建设的现状
堤防最主要的功能除了防汛外,也有生态功能,以生态修复为目标的河道堤防建设注重人与自然的和谐相处。目前为止,我国的堤防工程多是传统意义的水利工程,追求的基本上是经济效益和社会效益,很少考虑工程对生态环境的影响。欧美等国在水环境治理上加大了力度,自然生态型堤防建设取得了很好的效果。他们拆除了大量60、70年代建造的钢筋混凝土护岸,建设生态型堤防已成为当代趋势。
2.生态堤防建设概述
2.1生态堤防的含义 生态堤防是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸水土循环的人工堤防。主要是通过扩大水面积和绿地,设置生物的生长区域,设置水边景观设施,采用天然材料的多孔性构造等措施来实现河道生态堤防建设。在实施过程中要尊重河道实际情况,根据河岸原生态状况,因地制宜,在此基础上稍加“生态加固”,不要作过多的人为建设。
2.2生态堤防建设的必要性
原来河道堤防建设,仅是加固堤岸、裁弯取直、修筑大坝等工程,满足了人们对于供水、防洪、航运的多种经济要求。但水利工程对于河流生态系统可能造成不同程度的负面影响:一是自然河流的人工渠道化,包括平面布置上的河流形态直线化,河道横断面几何规则化,河床材料的硬质化;二是自然河流的非连续化,包括筑坝导致顺水流方向的河流非连续化,筑堤引起侧向的水流联通性的破坏。
2.3生态堤防的作用
生态堤防在生态的动态系统中具有多种功能,主要表现在:
成为通道,具有调节水量、滞洪补枯的作用。堤防是水陆生态系统内部及相互之间生态流流动的通道,丰水期水向堤中渗透储存,减少洪灾;枯水期储水反渗入河或蒸发,起着滞洪补枯、调节气候的作用。传统上用混凝土或浆砌块石护岸,阻隔了这个系统的通道,就会使水质下降;
过滤的作用,提高河流的自净能力。生态河堤采用种植水中植物,从水中吸取无机盐类营养物,利于水质净化。
能形成水生态特有的景观。堤防有自己特有的生物和环境特征,是各种生态物种的栖息地。
2.4生态堤防建设效益
生态堤防建设改善了水环境的同时,也改善了河道生态、水资源和居住条件,并强化了文化、体育、休闲设施,使河道交通功能、河道防洪等再上新的台阶,对于优化河道环境,提升河道形象,改善投资环境,拉动经济增长,扩大对外开放,都将产生直接影响。
3.堤防建设的生态问题
堤防是水陆生态系统内部及相互之间生态流流动的通道,以往堤防建设大多采用人工混凝土河堤或浆砌石垂直断面型式河堤,只考虑了泄洪排水功能,基本没考虑生态功能,为保护河道安全,河堤逐年加高,河流完全被人工化、渠道化,人工与自然比例不协调。从而伴随着堤防建设的不断推进,生态问题也不断出现。
3.1对天然河道裁弯取直
天然河流是蜿蜒弯曲、分叉不规则的,宽窄不一、深浅各异,在以往的堤防建设中,过多地强调“裁弯取直”,堤线布置平直单一,使河道的形态不断趋于直线化,岸坡坡脚附近的河床深潭一般也被填平,深潭、浅滩不复存在,导致整个河道断面变为规则的矩形或组合梯形断面,使河道断面失去了天然的不规则化形态,从而改变了原有河道的水流流态,对水生生物产生不良影响。
3.2追求保护面积的最大化
以往的堤防设计追求最大的保护面积,堤线紧靠岸坡坡顶布置,导致河槽变窄,河漫滩不复存在,从而失去了原有天然河道的开放性,使生物的生长发育失去了栖息环境。
3.3现场施工无序
堤防施工对生态环境的破坏,主要表现在施工时对施工现场、料场、弃渣场的简单处理。工程竣工后,施工现场的施工道路没有恢复到施工前的状态,道路边坡、陡坎未能进行必要的防护处理,引起岸坡冲刷失稳。护岸施工时修筑的围堰没能及时清除,导致水土流失,河床淤积。料场、弃渣场使用后,缺少必要的整治和生态修复,导致场地沟壑纵横、土壤、杂乱无章,引起水土流失,破坏了原有的生态环境。
3.4对岸坡的硬质化处理
对岸坡的处理,以往一般多采用“硬处理”,也就是采用大片的干砌石、浆砌石或混凝土护坡,忽视生态防护措施的研究和应用。护岸是水陆生态系统内部及相互之间生态流流动的通道,阻隔了这个系统的通道,就会使水质下降。岸坡防护工程对生态系统影响最大,因为水陆过渡地带是水生植物的发育地,是水生动物的栖息、产卵、觅食地,所以对生态环境的影响尤为严重。
4.解决堤防生态问题的对策
要彻底解决目前堤防建设中的生态问题,重视生态堤防的设计和施工是极其重要的。下面从设计、施工等角度谈几点解决生态问题的对策。
4.1堤线和堤型的选择
堤线的布置要因地制宜,应尽可能保留江河湖泊的自然形态,保留或恢复其蜿蜒性或分汊散乱状态,即保留或恢复湿地、河湾、急流和浅滩。在有条件的地方尽可能使堤线离开岸坡坡顶,一方面可保证足够的行洪断面和堤身的稳定,另一方面也可保持岸坡的天然形态并保护岸坡的天然植被。
选择堤型时,要结合场地及周围环境因素,通过多方案比较择优选用。堤型的选择原则除满足工程渗透稳定和滑动稳定等安全条件外,还应结合生态保护或恢复技术要求,尽量采用当地材料和缓坡,为植被生长创造条件,保持河流的侧向联通性。筑堤材料宜优先选用当地材料,一般多采用比较生态的土堤堤型,以便于堤坡的植草绿化,使堤内外生态环境协调,避免过多地采用直立的钢筋混凝土和浆砌石堤型,这些堤型与周围环境欠协调,同时在一定程度也影响堤内外的空气交换。
4.2河流断面设计
自然河流的纵、横断面显示出多样性的变化,设计时应做到浅滩与深潭相间。
4.3岸坡的防护
尽可能保持岸坡的原来形态,尽量不破坏岸坡的原生植被,局部不稳定的岸坡可局部采用工程措施加以处理,避免大面积削坡,导致全堤段岸坡断面统一化;尽可能少用单纯的干砌石、浆砌石或混凝土护坡,宜采用植物护坡,在坡面种植适宜的植物,达到防冲固坡的目的,河道坡岸植物重要的功能之一就是保持土壤,即固土护坡。在河岸坡面上的土壤侵蚀一般包括3个基本过程:
坡面土壤表层被雨水溅蚀、动物踩踏或机械耕作后疏松和破坏。(2)疏松土壤被坡面径流冲刷和搬运。
滑坡或崩塌导致的块体运动。从上游侵蚀到下游沉积,不同的立地条件表现不同的侵蚀方式。最终土壤流失是侵蚀力和土壤抗侵蚀力相互作用的结果,坡岸植物通过机械效用和水文效用减弱侵蚀力或增强抗侵蚀力而保持土壤;尽可能保护岸坡坡脚附近的深潭和浅滩,这是河床多样化的表现,为生物的生长提供栖息场所,增加与生物的和谐性。
4.4对已建堤防作必要的生态修复
由于认识和技术的局限性,以往修筑的一些堤防,尤其是河道堤防对生态环境产生的负面影响是存在的,可以采用必要的补救措施,尽可能减少或消除对生态环境的影响。以“修”复为主,杜绝“整改”,尽量不破坏河岸原有的植被。
参考文献
中图分类号:TV85 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)08-0314-01
常规河道坡面材料及结构形式,很长时间以来,人们更注重河流本身的功能,河道护坡结构也比较坚硬,其原因主要是考虑河道的行洪速度、河道冲刷、水土保持等。因此,河道的护坡一般采用浆砌石、干砌块石、现浇混凝土、预制混凝土块等材料,以及现在比较流行土工模袋混凝土护坡和重力挡土墙等材料和结构形式。
一、河道护坡对环境的影响
常规结构形式对环境与生态的影响,一是对景观环境的影响,昔日的碧水漪漪、青草幽幽、白帆点点或是污浊黑臭的污水的景象被坚硬的护坡和挡墙挡得无影无踪。二是对人类生存环境的影响,长期生活在这个灰色的、僵硬的、不活动的混凝土墙之中,人的生理和心理健康会受到侵犯,河道也因之失去了灵气和精神。 三是对生态环境的影响,原来的护坡和护岸结构对河坡采取了一个封闭的形式,河流生物和微生物失去生存的环境,很难生存,所以破坏的了河流的自净能力。同时各种水生植物也难以在坚硬的结构坡面上生长,各种水生物也因失去了生存环境而无法生存。
二、生态护坡的辩证思考
格宾挡墙是将符合粒径要求的石料填入具有柔性的格宾网中达到一定的孔隙率、逐层砌筑的一种新型的柔性挡土构筑物。格宾挡墙适用于受水流冲刷和风浪侵袭,且防护工程基础不易处理或沿河挡土墙、坡脚基础局部冲刷深度过大的沿河路堤坡脚或护岸,近年来,格宾挡墙在国内也有所应用,主要用于河道岸坡防护。生态格网网丝经双重防腐处理,抗氧化作用强,抗腐耐磨,抗老化,使用年限长,生态格网工艺以钢丝网箱为主体,为一柔性结构,能适应各种土层性质并与之较好的结合,能很好的适应地基变形,不会削弱整体结构,更不易断裂破坏,生态格网工艺可使地下水以及渗透水及时的从结构填石缝隙中渗透出去,能有效解决孔隙水压力的影响,利于岸(堤、路、山)坡的稳定。框格混凝土植草护坡是指将预制的形状不同的混凝土砌块铺设于坡面形成框格,在框格内回填客土,然后在框格内植草而形成的一种护坡与绿化相合的技术,对石料缺乏地区是一种先进的替代工艺技术。
生态砖(六角形空心砖)护坡,是由混凝土中加入了用高新技术进行特殊制造并进行染整处理的合成纤维制成,满足水利堤防工程的特殊要求,同时,板块空隙率适合植物生长的需要,它实现了在混凝土上长草的愿望,较好地解决了堤防安全护砌与保护自然环境的矛盾。
蜂巢挡墙广泛地应用于水利、公路、铁路、山体滑坡的治理、泥石流的防治、落石防护等,同时兼顾保护和恢复自然生态环境的功能。一是亲水性。结构填充料间的空隙为水与土之间交换创造了条件。二是保护水生态环境。通过人工植被或自然生长,实现优化、美化环境,保持原有的水边生态环境。三是透水性好。填充料系松散体,利于墙后填土内孔隙水的排出,有效的降低墙后的地下水位。四是抗震性能好。箱笼为柔性结构,地震发生时结构内的松散填充料会自身调节适应变形,整个结构不会被毁坏。五是蜂巢格网结构的可变更性强。在已有的结构上可自由的延伸或者在基础许可的条件下继续加高。六是)稳定性、整体性好。单元结构之间紧密连接,成为一个整体的柔性结构。七是耐久性好,使用寿命长。八是抗冲刷能力强,确保工程的安全、稳定。
三、传统河道护砌中存在的问题
一方面,受技术、经济等多方面因素影响,破坏人类生存、生态环境 传统的护坡工程在施工中,将整个河岸表面封闭,隔绝了土壤与水体间的物质交换,导致岸坡上的植物无法汲取养分,切断了生态系统的食物链,破坏了土壤及水体中的生物生存环境。其次,在传统的河道护砌中,其原料主要为水泥,而具备净水功能的水生物很难在这一生存环境中生存,直接影响着河水的净化,不利于维持水中生态平衡。最后,在传统的混凝土护坡施工中,人们或多或少的会使用早强剂、抗冻剂等添加剂,这些添加剂在水中发生化学反应后直接影响着水质及水环境。再加上传统的岸坡边没有相应的天然植物做屏障,岸边的垃圾会容易流入河道中,加速水质恶化。另一方面影响景观,传统的护坡在使用中能够使河道断面整齐,违背了人们追求和谐、回归自然的理念,人渴望回到亲近自然、返璞归真,而混凝土石块护坡不仅无法满足人们的视觉效果,直接影响着整个市容面貌,更无法满足人们的生存理念。
四、生态护坡内涵及设计原则
内涵。从本质上讲,将生态护坡定义为岸坡上的植被,生态护坡应包含护坡与生态两个方面。因而在对生态护坡的内涵定义上,可以理解为在满足行洪排涝的基础上,确保岸坡稳定,防止水土流失。
设计原则。首先水里稳定性原则。护坡设计的基本前提在于满足岸坡的稳定需求,实地开展水利参数及土工技术参数测量,确保护坡的水利稳定性设计。其次,生态原则。在整个生态护坡设计上,设计人员应充分考虑到河道的生态系统,确保相互协同,将气对环境的破坏程度降到最低,在这种协调过程中,基本前提在于尊重物种的多样性、减少对资源的剥夺、保持营养和水循环、有助于改善人居环境及生态系统的健康为总体原则。
五、梯式生态护坡砖优势及应用
景观生态学将城市河流看作廊道(通道)及生态边缘区,认为城市河流绿色通道应是一条链、一张网,将城市中河流沿岸的各个部分联系起来,河道已不仅仅具有“泄洪、排涝、蓄水、引清、航运”等水道的基本功能,而且还具有“景观、旅游、生态、对周边环境的呼应”等的功能, 城市防洪堤岸建设的重点是体现城市水利要求的高水平的设计,是水利工程与城市规划、景观园林浑然一体的结合,生态护坡技术必将随着城市的发展而大力推广应用。
一、生态型河道的特征
生态型河道是符合防洪除涝的兴利工程,安全始终是第一位,在确保工程安全的前提下,力求河道形态的简洁朴素、自然通畅、水质改善、水体调活的局面。在体现以人为本的同时,注重和提倡人与自然的和谐共处,建设并不刻意地追求某种形式,固定的模板,也不一概地排斥硬质工程,而是从实际出发,因地制宜开展河道整治,以避免工程建设中的盲目性和投资的随意性,避免水利工程园林化的倾向,体现生物多样性和本地化,生态也不是一成不变,是动态平衡的,即便是杂树杂草,也要充分体现河道整治的生态理念,河道的整治应该是渐进式的,无论生物多样性的重建,还是自我净化、自我修复能力的恢复,在河道整治中都不可能一蹴而就,而是一个逐步、渐进的过程,不注重生态而快速地实施环境水利工程,往往会导致自然环境的不和谐。
二、护坡技术河道应用
河道生态护坡改造途径。传统的护坡技术对环境与生态的影响,会引起生态退化。为了更有效保护河道岸坡和生态环境,提出了一些生态型护坡技术,目前参考国外经验及根据自身工程特点及有关工程经验, 已形成一定的生态护坡改造技术,认为河道生态护坡改造主要有以下几种途径:一是硬质驳坎与软质护岸结合,采用水下式硬质驳坎结合水上生态护坡的形式增加河道亲水性、生态性,该方法尽量减少浆砌块石等硬质驳坎的使用,在场地条件允许、结构保证可靠的前提下,改用仿木桩、景观石等结合植被绿化覆盖等手段改造河道,必须使用到硬质驳坎的地方。二是景观改造,工程改造与景观改造结合在一起,高大乔木、低矮灌木、花草、鱼巢、水草、动物沿滩地、迎水边坡、坡脚及近岸水体等组成河坡立体生态体系, 导入城市文化, 呈现自然景观,蕴含着丰富的文化内涵,是自然要素也是一种文化遗产,设置亲水平台,亲水构筑物结合自然景观改造, 方便居民在河岸休闲游玩、观赏的。三是截污疏浚,河道沿线两侧埋设截污管, 使雨、污合流排入污水主干管,以解决短期污染问题,在实施截污工程及配水工程的同时,还应对河道底泥进行疏浚。
生态护坡主要结构形式。河道生态护坡技术针对不同区段的岸、坡,采用不同形式,协调一体化建设,以达到生态环保的要求,水下直立式块石挡墙护坡,抵抗冲刷,避免水土流失,减少河道淤积,使用寿命也相对较长,一般进水河道入城区后主要采用直立式浆砌石挡墙,它既可减少工程占地与房屋拆迁,降低工程造价,又能有效保护河道宽度,制约违章建筑侵占,防止污水流入河中,对于直立式块石护坡中生态技术的应用,常将块石砌成插花形式,在河道中挡墙前种植一些水生植物,使挡墙置于水下,两岸则根据城市绿化要求,采用街头绿地的种植形式,在小区周边则修建一些亲水平台和水景观设施,以改善视觉效果。护坡种植,发达根系固土有很好效果,既可达到固土保沙,防止水土流失,又可满足生态环保的要求,还可进行景观造景。景石护坡或石笼护坡,具有控制河势,抵抗冲刷,减少水土流失等功效,通过景石的堆砌,使岸线错落有致,富于变化,具有一定的景观美化效应。树根桩或松木桩护坡,可以增强河道的稳定性,保证河道的生态性,对于挖方段河道整治应用效果更好。铺设砌块,在护坡或护岸结构中可以利用生态混凝土预制块体进行铺设,或直接作为护坡结构,既实现了混凝土护坡,又能在坡上种植花草,美化环境,使硬化和绿化完美结合。植被型生态混凝土具有较好的抗冲刷性能,上面的覆草具有缓冲性能,草根的“锚固”作用,抗滑力增加,草生根后,草、土、混凝土形成一体,提高了堤防边坡的稳定性。亲水景观平台,将河道护坡建成亲水平台或亲水走廓,两岸自然衔接,扩大绿化范围,增加景观节点,在场地上建造景观等构筑物,为人们提供休闲、观景、活动的场所,使河道成为排涝防洪、绿化、景观、休闲、旅游等多功能为一体的复合生态系统。仿木桩护坡,在水位变化处,仿木桩护坡具有控制河势,抵抗冲刷,减少水土流失,美化景观等效应。生态带,根据岸坡地形地貌、土质和区域气候等特点,在岸坡表面覆盖一层土工合成材料,并按一定的组合与间距种植多种植物,通过植物的生长达到根系加筋、茎叶防冲蚀等目的,由于在坡面形成茂密的植被覆盖,在表土层形成盘根错节的根系,可有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀,增加土体的抗剪强度,减小孔隙水压力和土体自重力,从而能大幅度提高岸坡的稳定性和抗冲刷能力。
一、我国目前堤防建设的现状
在防洪工程建设中,堤防最主要的功能就是防汛,但生态功能往往被忽视,工程设计阶段多没有兼顾生态需求,从而未能合理引入生态工程技术,不能减轻水利工程对河流生态系统的负面影响,使得原本自然河流趋势人为渠道化和非连续化,破坏了自然生态。
二、生态堤防建设概述
1.生态堤防的含义
生态堤防是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸水土循环的人工堤防。主要是通过扩大水面积和绿地、设置生物的生长区域、设置水边景观设施、采用天然材料的多孔性构造等措施来实现河道生态堤防建设。在实施过程中要尊重河道实际情况,根据河岸原生态状况,因地制宜,在此基础上稍加“生态加固”,不要作过多的人为建设。
2.生态堤防建设的必要性
原来河道堤防建设,仅是加固堤岸、裁弯取直、修筑大坝等工程,满足了人们对于供水、防洪、航运的多种经济要求。但水利工程对于河流生态系统可能造成不同程度的负面影响:一是自然河流的人工渠道化,包括平面布置上的河流形态直线化,河道横断面几何规则化,河床材料的硬质化;二是自然河流的非连续化,包括筑坝导致顺水流方向的河流非连续化,筑堤引起侧向的水流联通性的破坏。
3.生态堤防的作用
生态堤防在生态的动态系统中具有多种功能,主要表现在:①成为通道,具有调节水量、滞洪补枯的作用。堤防是水陆生态系统内部及相互之间生态流流动的通道,丰水期水向堤中渗透储存,减少洪灾;枯水期储水反渗入河或蒸发,起着滞洪补枯、调节气候的作用。传统上用混凝土或浆砌块石护岸,阻隔了这个系统的通道,就会使水质下降;②过滤的作用,提高河流的自净能力。生态河堤采用种植水中植物,从水中吸取无机盐类营养物,利于水质净化。③能形成水生态特有的景观。堤防有自己特有的生物和环境特征,是各种生态物种的栖息地。
4.生态堤防建设效益
生态堤防建设改善了水环境的同时,也改善了城市生态、水资源和居住条件,并强化了文化、体育、休闲设施,使城市交通功能、城市防洪等再上新的台阶,对于优化城市环境,提升城市形象,改善投资环境,拉动经济增长,扩大对外开放,都将产生直接影响。
三、堤防建设的生态问题
1.对天然河道裁弯取直
天然河流是蜿蜒弯曲、分叉不规则的,宽窄不一、深浅各异,在以往的堤防建设中,过多地强调“裁弯取直”,堤线布置平直单一,使河道的形态不断趋于直线化,导致整个河道断面变为规则的矩形或组合梯形断面,使河道断面失去了天然的不规则化形态,从而改变了原有河道的水流流态,对水生生物产生不良影响。
2.追求保护面积的最大化
以往的堤防设计往往追求最大的保护面积,堤线紧靠岸坡坡顶布置,导致河槽变窄,河漫滩也不复存在,从而失去了原有天然河道的开放性,使生物的生长发育失去了栖息环境。
3.现场施工无序
堤防施工对生态环境的破坏,施工后场地沟壑纵横、土壤、杂乱无章,引起水土流失,破坏了原有的生态环境。
4.对岸坡的硬质化处理
对岸坡的处理,以往一般多采用“硬处理”,也就是采用大片的干砌石、浆砌石或混凝土护坡,忽视生态的防护措施的研究和应用,对生态环境的影响尤为严重。
四、解决堤防生态问题的对策
1.堤线和堤型的选择
堤线布置及堤型选择河流形态的多样化是生物物种多样化的前提之一,河流形态的规则化、均一化,会在不同程度上对生物多样性造成影响。堤线的布置要因地制宜,应尽可能保留江河湖泊的自然形态,保留或恢复其蜿蜒性或分汊散乱状态,即保留或恢复湿地、河湾、急流和浅滩。
2.河流断面设计
自然河流的纵、横断面也显示出多样性的变化,浅滩与深潭相间。
3. 岸坡的防护
正如前面所说,岸堤是水陆过渡地带,是水生物繁衍和生息的场所,所以岸坡的防护将对生态环境产生直接的影响。以往在岸坡防护方面多采用“硬处理措施”,即在坡中、坡顶进行削坡、修坡,在坡脚修筑齿墙并抛石防冲,在坡面采用干砌石、浆砌石或混凝土预制块砌护,而很少考虑“软处理措施”亦即生态防护措施的应用,导致河道渠化,岸坡植被遭破坏,河道失去原来的天然形态,因此,重视“软处理措施”或“软硬结合处理措施”的应用是十分必要的。第一,尽可能保持岸坡的原来形态,尽量不破坏岸坡的原生植被,局部不稳定的岸坡可局部采用工程措施加以处理,避免大面积削坡,导致全堤段岸坡断面统一化;第二,尽可能少用单纯的干砌石、浆砌石或混凝土护坡,宜采用植物护坡,在坡面种植适宜的植物,达到防冲固坡的目的,或者采用生态护坡砖,为增强护坡砖的整体性,可采用互锁式护坡砖,中间预留适当大小的孔洞,以便种植固坡植物(如香根草、蟛蜞菊等),固坡植物生长后,将护坡砖覆盖,既能达到固坡防冲的目的,又能绿化岸坡,使岸坡保持原来的植被形态,为水生生物提供必要的生活环境;第三,尽可能保护岸坡坡脚附近的深潭和浅滩,这是河床多样化的表现,为生物的生长提供栖息场所,增加与生物和谐性,坡脚附近的深潭以往一般认为是影响岸坡稳定的主要因素之一,因此,常采用抛石回填,实际上可以采取多种联合措施,减少或避免单一使用抛石回填,从而保护深潭的存在,比如将此处的堤轴线内移,减少堤身荷载对岸坡稳定的影响,或者在坡脚采用阻滑桩处理等。
4.对已建堤防作必要的生态修复
由于认识和技术的局限性,以往修筑的一些堤防,尤其是城市堤防对生态环境产生的负面影响是存在的,可以采用必要的补救措施,尽可能减少或消除对生态环境的影响,而植物措施是最为经济有效的,如对影响面较大的硬质护坡,可采用打孔种植固坡植物,覆盖硬质护坡,使岸坡恢复原有的绿色状态;也可结合堤防的扩建,对原有堤防进行必要的改造,使其恢复原有的生态功能。
五、结语
在城市防洪规划设计中,应充分认识城市河道具有自然功能和社会功能两重属性。随着人们对生态问题的认识不断深入,一些解决堤防建设生态问题的新技术、新方法不断出现,为解决生态问题提供了技术支持。在选择防洪工程措施时,应充分考虑河道景观、生态的要求,在河道走向、河道断面、护岸工程、河滩地利用、堤顶处理等多方面采取措施。只要政府部门足够重视,并出台相应的政策、法规、规程、规范,处理堤防建设的生态问题将会逐步得到解决和完善。
Abstract: strictly abide by the safety, ecology, hydrophilic and sustainable principles, overall restore original natural ecological structure, full consideration of the plants and animals living conditions and the water landscape aesthetic feeling and maintenance requirements, make the city give full play to its ecological service function out.
Key words: the ecological riverbank, design principles, vegetation
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
1.生态护岸的定义及功能
生态护岸是恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸,将护岸由过去的混凝土结构改造成为能使水体和土体、水和生物相互涵养,适合生命栖息和繁殖的仿自然状态的护岸。一方面生态护坡满足防洪抗冲标准要求,构建适宜植物生长的生态防护平台;另一方面生态护坡满足边坡生态平衡要求,建立良性的护坡生态系统,形成由高大乔木、低矮灌木、花草、鱼巢、水草、动物沿滩地、迎水边坡、坡脚及近岸水体组成的河坡立体生态体系。生态护岸可以分解成堆岸、铺设层、护岸和缓冲带等几个主要部分,其功能可以概括为: (1) 通道作用,生态交错带可作为相邻生态系统之间生态流的通道;(2) 过滤器作用,河岸带可以过滤和截留沉积物、水分和营养物质;(3) 源的作用,生态交错带为相邻生态系统提供物质、能量和生物来源;(4) 汇的作用,与源的作用相反,生态交错带能吸收积累某些组分; (5) 环境作用,生态护岸的坡脚部分具有高孔隙率, 为水生植物、水生动物、其他两栖类动物以及水生微生物提供了栖息、繁衍和避难的场所。
2.河道生态护岸设计原则
2.1符合工程设计技术要求
生态护岸是护岸工程的一种形式。它首先须满足工程的稳定性与安全性要求,在此前提下,兼顾生态环境效益与其他效益,切不可轻重倒置。因此,应符合工程设计的相关技术要求。在满足护岸工程稳定与安全的前提下,尽量减少其人为改造,以保持天然河岸蜿蜒柔顺的岸线特点,以及拥有可渗透性的自然河岸基底,以确保河岸土体与河流水体之间的水分交换和自动调节功能。
2.2满足生态环境修复需要
河流及其周边环境本是一个相对和谐的生态系统。在河流生态系统中,食物链关系相当复杂,水和泥沙是滩岸和河道内各种生物生存的基础。按传统护岸方法,河岸被衬砌、硬化之后,阻隔了河流与滩岸植物的水气循环,造成了整个河流生态系统的破坏。生态护岸把河水、河岸、河滩植被连为一体,构成一个完整的河流生态系统。生态护岸的岸坡植被,可为鱼类等水生动物和两栖动物提供觅食、栖息和避难的场所。在生态护岸设计时,应通过水文分析确定水位变幅,选择适合当地生长的、耐淹、成活率高和易于管理的植物物种。为了恢复和保持河流及其周边环境的生物多样性,生态护岸应尽量采用天然材料,避免含有大量添加剂的对水质、水环境有不利影响的材料,尽量减少不必要的硬质工程。此外,在岸坡上设置多孔质构造为水生生物创造安全适宜的生存与生长空间。
2.3体现人水和谐理念
生态型河道应是亲水型河道。因此,营造人水和谐的河流环境,必须考虑市民的亲水要求。可设计修建格式多样、高低错落、水陆交融的石阶、栈桥、长廊、亭榭等亲水平台,使城市河流成为人们亲近自然、享受自然的好去处。
2.4构建自然与美学结合的水景观
城市生态河道建设中的水景观设计’要遵循城市历史文脉,并与提升城市品味和回归自然相结合。河流滩岸的景观效果,应按照自然与美学相结合的原则,进行河道形态与断面的规划设计,避免防洪工程建设的园林化倾向。
2.5因地制宜,就地取材,节省投资。
城市生态河道建设,通常是以防洪为主的综合治理工程,其效益不仅体现在防洪安全上,还要体现在社会公益性上。规划建设时,要妥善协调好各有关方面的矛盾,处理好投资与利益的关系。注意就地取材,尽可能利用原有和当地材料,节省土地资源,保护不可再生资源,降低工程造价,减少管理维护费用。
3.河道生态护岸工程应用
3.1 植被生态护岸
植被护岸是采用发达根系固土植物进行护岸,发达根系在水土保持方面有很好的效果,国内外对此研究也较多。发达根系固土植物不仅可以固土保沙,防止水土流失, 又可以满足生态环境的需要,还可以进行景观造景。对于河道水域宽,岸坡较平缓,水位变化不大的河段可以采用。采用这种护岸型式关键在于植被品种的选择, 所选取的品种的生长条件必须与工程所在区域的生态环境相适应,最主要的因素就是土壤的湿度条件。目前,这种护岸方式在我公司设计的大学城堤岸防护工程中得到了应用,工程目前已实施多年,其防护效果和生态效果获得行业内外一致好评。下图1大学城堤岸防护工程设计横断面图。
图1
3.2 笼石结构生态护岸技术
笼石结构护岸工程并不陌生,众所周知的古代都江堰工程就曾运用竹篾石笼护岸。由于竹篾及一般钢材较易腐烂或腐蚀生锈,导致笼石结构破坏,因此目前国内已很少用于永久性河岸防护工程。新型的笼石结构复合种植基主要由镀锌或喷塑钢丝网笼装碎石肥料及种植土组成。在国外笼石结构作为永久性护岸工程被广泛接受和应用。国外流行的护岸采用镀锌240g/m2 的专用镀锌钢丝网笼作为永久护岸的建筑材料。笼石结构生态护岸有两种结构形式,一种是笼石挡土墙,而另一种是网笼垫块护坡。笼石结构生态护岸具有很好的整体性和柔性,既能够抵御水流动力的拖拽,又能够适应地基沉降变形;在不降低使用功效的同时,有利于自然植被的生长、改善生态和景观、施工方便,材料费虽高,工程总费用却不高,甚至比传统护岸更为经济。我公司设计的广东连江渠化工程中,河道岸坡防护较多的运用了宾格石笼垫块护坡新技术。该工程已运行两年,该护坡技术应用效果良好。
3.3 植被型生态混凝土护岸
植被型生态混凝土护岸最早由日本引进,近年国内水利工程中已有多宗实例。植被型生态混凝土应具有合理的孔隙率,给植物根系提供足够的生长空间,以保证植物正常生长,其次还应该保证孔隙间的贯通程度,以确保植物根系的发育扩展和养分补给的获得。实用的植被型混凝土必须提供简便易行的播种、补种、复种作业条件,使各种适用植物均能发芽生长,最主要还是要提高表面及孔隙内的附土、滞土、保土能力。目前,该技术在我国主要应用于河道护坡和大坝坝后护坡。施工时,在混凝土砖块的孔隙中充填腐植土,种子、缓释肥料、保水剂等混合材料,草籽生根、发芽,并穿透到土壤中生长,养护一段时间后,护砌的混凝土上就长满郁郁葱葱的嫩草。下图2为由我公司设计的正在施工中的海南某堤防工程的照片,该工程在设计洪水位以上采用了混凝土材料的水工植草砖进行护岸和绿化。
图2
4.结语
综上所述,在未来的生态护岸工程中应该更加重视提高生物措施的技术水平以减少对工程措施的依赖,加强植被品种的适应性以及组合应用研究,特别是乡土植物品种;进一步加强植被根系与其载体的相互作用关系方面的研究;加强生态护岸的生态效益、经济评价和社会评价等方面的研究,不断完善生态护岸的理论基础。
参考文献: