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        生態(tài)護(hù)岸的技術(shù)應(yīng)用

        2019-05-18 07:12:02黃浩浩
        城市道橋與防洪 2019年3期
        關(guān)鍵詞:混凝土生態(tài)

        顧 鑫,黃浩浩

        (1.上海嘉定水務(wù)工程設(shè)計有限公司,上海市 201800;2.盱眙縣水利設(shè)計室,江蘇 淮安 211700)

        0 引 言

        隨著改革開放經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,中國已經(jīng)過了犧牲環(huán)境換取經(jīng)濟(jì)的階段,如何協(xié)調(diào)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系將成為一個重要的研究課題。同時上海十三五規(guī)劃中也提出了“推進(jìn)綠色發(fā)展,共建生態(tài)宜居家園”,如何把河道建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)融合在一起,是河道治理設(shè)計中值得思考的一個問題。傳統(tǒng)的護(hù)岸結(jié)構(gòu)僅僅局限于滿足河道的功能要求,忽視了水生態(tài)的需求,面對這個問題能不能通過工程措施來緩解和修復(fù)這種矛盾,從而取得更好的社會效益[1-3]。

        1 生態(tài)護(hù)岸與傳統(tǒng)護(hù)岸的區(qū)別

        生態(tài)護(hù)岸是以傳統(tǒng)的河道整治為基礎(chǔ),融合生物、生態(tài)、環(huán)境、景觀等為一體的綜合型河道護(hù)岸。傳統(tǒng)的護(hù)岸是為了滿足河道的防洪、排澇、引調(diào)水和航運等基本功能要求,為了控制河道形態(tài)而著力采用混凝土、塊石等硬質(zhì)材料的河道護(hù)岸。

        兩者在以下幾個方面均存在區(qū)別:

        (1)設(shè)計理念。生態(tài)護(hù)岸是河道治理工程發(fā)展到高級階段的產(chǎn)物,是現(xiàn)代人渴求與自然和諧共處的需要。護(hù)岸是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,是水域和陸域的過渡交換區(qū),生態(tài)功能和景觀功能是生態(tài)護(hù)岸的主要附加功能,一定要注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)和景觀的協(xié)調(diào)性功能。傳統(tǒng)護(hù)岸還停留在初級階段,僅僅為了滿足防洪除澇等基本功能要求。

        (2)護(hù)岸材料。生態(tài)護(hù)岸采用的一種是新型合成材料(如土工格柵、植草網(wǎng)墊等)、改良過的混凝土(比如綠化混凝土等)、木材等;另外一種就是與傳統(tǒng)護(hù)岸相同的塊石、混凝土等材料,但是生態(tài)護(hù)岸對這些材料的構(gòu)筑進(jìn)行了改良(比如:傳統(tǒng)護(hù)岸通常采用漿砌塊石硬質(zhì)擋墻,而生態(tài)護(hù)岸改為石籠擋墻,這樣就可以留有空隙,給動植物的生長提供了棲息點;傳統(tǒng)護(hù)岸通常采用現(xiàn)澆混凝土擋墻,而生態(tài)護(hù)岸改成預(yù)制多孔砌塊堆砌成擋墻或者護(hù)坡,達(dá)到水土交融的目的。)。

        (3)工程效果。生態(tài)護(hù)岸在保證河道安全、耐久的同時,兼顧了生態(tài)環(huán)境和景觀效應(yīng),以達(dá)到一種水體和土體、水體和生物相互交融狀態(tài)。傳統(tǒng)護(hù)岸結(jié)構(gòu)為了保證安全和耐久將河岸襯砌硬化,隔斷了水中的生物與陸域的接觸,最終導(dǎo)致自然環(huán)境惡化。

        2 生態(tài)護(hù)岸的設(shè)計原則

        (1)符合工程設(shè)計的技術(shù)要求。河道護(hù)岸是水系工程中重要的防護(hù)工程,是防止水土流失的主要對策。在生態(tài)護(hù)岸設(shè)計中,首先要能抵御河道中水流的沖刷,其次要能適應(yīng)河道河床的變形,第三要能耐腐蝕性,第四要便于施工以及后期的養(yǎng)護(hù)。

        (2)體現(xiàn)人水和諧的理念。生態(tài)護(hù)岸設(shè)計中應(yīng)盡量不擾動原有棲息地環(huán)境或者完工后能被本土生物接受并且能與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),不至于產(chǎn)生重大的負(fù)面影響,同時也要能讓人們安全的、便利的與水親近(比如設(shè)置一些親水平臺等)。

        (3)因地制宜,節(jié)約自然資源和投資。護(hù)岸設(shè)計以前要對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和資源充分調(diào)查,根據(jù)實際情況,盡量使用當(dāng)?shù)氐慕ú摹⒅脖坏?,盡可能地減少土地、水、生物資源的干擾,節(jié)約投資,達(dá)到利益最大化。

        3 幾種常用的生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)

        (1)生態(tài)石籠護(hù)岸

        生態(tài)石籠護(hù)岸是以鍍鋅或噴塑鐵絲網(wǎng)籠裝塊石、碎石,上面覆蓋種植土組成,可以用網(wǎng)箱堆砌成擋墻,也可以用網(wǎng)墊做成護(hù)坡。

        生態(tài)石籠材質(zhì)自然、間隙有利于水土交換,利于水生植物生長和動物棲息,生態(tài)景觀效果好,工藝成熟,施工方便,造價較低(見圖1)。

        圖1 生態(tài)石籠護(hù)岸(單位:mm)

        (2)木樁護(hù)岸

        木樁護(hù)岸是采用直徑120~150 mm的圓木樁對河道進(jìn)行加固,達(dá)到邊坡穩(wěn)定,樁后一般采用一層土工布作反濾,樁頂后采用一道橫木,形成整體。木樁護(hù)岸一般用于近期無法實施到位的部位,也可用于已有護(hù)岸加固或在已有護(hù)岸前增設(shè)種植生平臺的部位。

        木材作為可再生資源,相比其他建材而言,污染性更小,環(huán)保性更好。木樁護(hù)岸透水性強(qiáng)、生態(tài)親和性好,施工簡便快捷(見圖2)。

        (3)綠化混凝土護(hù)岸

        綠化混凝土護(hù)岸是有粒徑比較小的碎石、水泥以及專用添加劑與水配置,在現(xiàn)場澆筑的新型混凝土,孔隙率可以達(dá)到25%以上,抗壓強(qiáng)度也能達(dá)到8 N/mm2,具有較高的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

        綠化混凝土的空隙與自然護(hù)岸比較接近,能使土體與水體連接,有利于動植物的生長,現(xiàn)場施工也比較便捷,是目前比較合適的護(hù)岸型式(見圖3)。

        圖2 木樁護(hù)岸

        圖3 綠化混凝土護(hù)岸(單位:mm)

        (4)連鎖塊護(hù)岸

        連鎖塊護(hù)岸是一種可以采用工廠預(yù)制,適用于中小河流控制土壤受水流侵蝕的連鎖式護(hù)面結(jié)構(gòu),連鎖塊間互相緊緊鎖住,起到緊貼坡面的保護(hù)功能。

        連鎖塊護(hù)岸具有良好的整體穩(wěn)定性,高開孔率可以降低河道水流的流速和沖刷,同時也起到滲水和排水的作用;另一方面有利于水生植物生根以及水生動物繁殖的棲息。連鎖塊的大小和形狀都適合人工鋪設(shè),施工簡單便捷(見圖4)。

        圖4 連鎖塊護(hù)岸(單位:mm)

        (5)固化土生態(tài)護(hù)岸

        固化土生態(tài)護(hù)岸采用GH海綿土材料,分為邊坡區(qū)域和隔埂區(qū)域兩部分:邊坡區(qū)域采用Ⅱ型輕質(zhì)多孔海綿土,干重度為8 kN/m3;隔埂區(qū)域采用Ⅰ型高強(qiáng)度海綿土,干重度不低于12 kN/m3。

        邊坡區(qū)域可使用人工草皮和小型灌木進(jìn)行綠植,整治后的河道生態(tài)效果較好,能充分利用原有河道中的淤泥,施工便捷,造價較低(見圖5)。

        圖5 固化土護(hù)岸(單位:mm)

        4 工程實例

        崇明區(qū)蟠龍河是一條鎮(zhèn)級河道,河道北起浜東東風(fēng)界河、南至南橫引河,現(xiàn)狀河道全長4.86 km,南北貫穿建設(shè)鎮(zhèn)。河道沿線從北至南分別與浜南浜東界河、浜南蟠龍界河、蟠中蟠龍界河等河道交匯,為建設(shè)鎮(zhèn)南北向重要匯水、輸水通道?,F(xiàn)狀河道大部分為土坡,岸坡沖刷坍塌,河床淤積較重。本次治理的蟠龍河河段位于建設(shè)鎮(zhèn),北起浜東東風(fēng)界河,南至陳海公路整治河道長4.14 km。

        市政府已經(jīng)明確崇明的功能定位為世界級生態(tài)島,崇明島將要全力建設(shè)生態(tài)水系景觀和改善水環(huán)境。因此,島內(nèi)對防汛除澇、淡水需求及水環(huán)境質(zhì)量的要求也日益提高,對河道治理的要求也越來越迫切,當(dāng)前需要加大水系設(shè)施建設(shè)力度,進(jìn)一步提高水面率,改善水環(huán)境,構(gòu)建現(xiàn)代化、多功能、生態(tài)型的集“引、排、蓄、灌、景”為一體的河湖水系。到2020年,崇明島將建設(shè)成為“以優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境為品牌,以聞名的游樂度假為主導(dǎo),以發(fā)達(dá)的清潔生產(chǎn)為支撐,環(huán)境優(yōu)美、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、文化繁榮、保障健全、城鄉(xiāng)融合的綜合型生態(tài)島區(qū)”,具有鮮明的長江口地域特色和上海大都市的特點。

        綜合考慮上面的因素,護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇了生態(tài)護(hù)岸:

        (1)對于已建護(hù)岸:一種是在已建護(hù)岸(有破損處)前采用密排木樁構(gòu)成水生種植平臺,既保證了結(jié)構(gòu)的安全性,又給水中的魚類提供了棲息地;另一種對于原有完好的護(hù)岸,保持結(jié)構(gòu)不動,僅對斜坡上綠化景觀進(jìn)行修復(fù)。

        (2)對于不具備開挖條件或條件受限的河段,考慮蟠龍河西岸臨近建設(shè)鎮(zhèn)主要道路蟠龍公路,岸坡相對較陡、開挖條件受限;東岸部分河道臨近居民房屋及村莊道路,開挖條件受限這些因素,此類河段護(hù)岸選取了盡量少開挖的護(hù)岸結(jié)構(gòu)(預(yù)制樁+石籠護(hù)坡),該結(jié)構(gòu)河底高程0.50 m,河底寬1.0~8.0 m,高程0.50~1.90 m高程邊坡為1∶1.5~1∶2.5自然土坡,在水下采用了密排預(yù)制樁護(hù)岸結(jié)構(gòu),高程2.50 m至3.20 m高程斜坡段設(shè)置250 mm厚石籠護(hù)坡,其上至現(xiàn)狀道路邊坡為 1∶2。

        (3)對于具備開挖條件的河段,河道東岸為農(nóng)田、公益林河段,此類河段采用了石籠生態(tài)擋墻加石籠生態(tài)護(hù)坡相結(jié)合的結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)河底高程0.50 m,河底寬1.0~2.0 m,0.50 m高程至1.90 m高程為自然土坡,坡比為1∶2~1∶2.5;在1.90 m高程至2.50 m高程處設(shè)生態(tài)石籠擋墻結(jié)構(gòu),高程2.50 m至3.20 m設(shè)置石籠護(hù)坡,其上為邊坡為1∶2土坡。

        5 結(jié) 語

        生態(tài)護(hù)岸集河道功能、生態(tài)環(huán)境、景觀效應(yīng)于一體,不僅是護(hù)岸工程建設(shè)的一大提升,并將成為護(hù)岸工程建設(shè)的主流。

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