城市河道直立式生态护岸结构方案探讨(1).pdf

第 2 5 卷 2 0 o 9年 6月 上海水务 S h a n g h a i Wa t e r V0 1 25 No 2 J u n e 2 0 0 9 城市河道直立式生态护岸结构方案探讨 苗翠林 上海市水务工程设计研究院有限公司 上海 2 0 0 0 6 3 摘要 2 1 世纪 的水利事业 治水理念 由工程水利 向资源水利 环境水利转变 人们已经 由传统的防洪 排涝 的水利 建设观念向建设 安全 舒适 优美 的水环境观念转化 特别是城市水环境整治的生态问题倍受关注 在城市狭窄的 河道空间体现贯彻生态设计理念 是我们水利工作者追求 目标和难题 本文根据多年城市河道生态护岸的设计与实 践 阐述三种适用于老城 区的直立式生态护岸结构方案的特点 施工要求及功能 关键词直立式生态护岸城市水环境生态砼河道整治 随着河道整治工程从传统的注重解决防洪排涝 的刚性结 构到兼顾 防洪排涝 与水环境 治理和景 观要 求 的生 态护岸观念 的转变 新 型的生态 护岸结构 应 运而生 国内外 目前较多采用的类型有 生态石笼护 垫 植被型绿化砼 三维土工网护岸 预制连锁块体 护坡等 这些生态护岸结构主要采用河道建设场地 宽阔 的斜 坡式护岸 然而 由于历史原 因 许多城 市 河道整治面临河道狭窄 河道两岸建筑密集 拓宽河 道有限 并涉及高额的拆迁费用 有的河道位于历史 古镇 为保护古镇原貌 需利用现有老墙等问题 笔 者根据多年城市河道生态护岸的设计与实践 提出 三种 适 用 于老 城 区河 道 的直 立 式 生态 护 岸 结 构 方 案 即绿 化砼 挡墙护 岸结构 浆 砌石重力 式老挡墙绿 化改造护岸结构 绿化砼贴面浆砌石重力式挡墙护 岸结构 并从护岸结构的特点 施工技术要点 功能 作如下初 浅的 阐述 1 直立式生态护岸结构的特点 1 1 绿 化砼挡墙 结构 的特点 绿化混凝土块挡墙结构的特点是 墙体采用箱 式绿 化混凝 土预制块叠 砌而成 的挡墙 箱式 绿化混 凝 土预制块 由砼 应力框 无砂混凝 土 反滤 隔层组 成 墙后采用双向土工格栅加筋土回填 满足结构稳 定和水位降落的安全稳定 能够给城区拓宽受到限 制的河道最大限度增加河道过水断面积 提高河道 蓄洪除涝能力 另外 结构控制冲刷能力较强 透水 性好 有利于植被生长和水体交换 耐腐蚀性强 能 有效改善河道水质 结构施工相对方便 工程造价 低 见图 l 2 3 应力框 反滤隔层 无砂混凝土 图 1 箱式绿化混凝土预制块 图 2 绿 化砼 挡 墙 护 岸结 构 断面 图 图 3 绿化砼挡墙护岸结构效果图 一 8 n 0 n o z 上海 水务 2 0 0 9正 1 2 浆砌石重 力式老挡墙 绿化 改造 护岸结构 的特点 对于原河道两岸建有重力式挡墙 挡墙完好可 利用 且墙后有密集的建筑 河道拓宽和动拆迁困难 的情况 为了达到改善水质 增加河道生态性 对老 墙进 行生 态改造 采用模 拟 自然 生态修 复理论 即生 态修复的工程本质 是根据人的根本需求 对 自然有 益效果和功能的仿拟 浆砌石重力式老挡墙绿化改 造护岸结构特点是 将原挡墙视为基质层 采用绿化 混凝土作为母质层 采用适当的园林技术培育植被 层 对 原墙壁 不造成破 坏 不影 响耐久 性 构建 生态 系统的基本功能 修复后的挡墙 自然 美观 使老挡 墙除了具备原有的防洪安全功能 还增加了生态功 能和景 观功能 图 4 图 4 浆砌 石 重 力式 老 挡 墙 绿化 改 造 护 岸 结构 示 意 图 当挡墙部分处于水下时 生态恢复的标志性生 物为水生小型动物 母质层转化为栖息层 母质层材料选用无砂混凝土 其中 水上部分无 砂混凝土碎石或卵石的平均粒径 3 4 c m 具有一定的 强度 抗压强度不小于 8 Mp a 有效孔径满足植物根系 生长要求 具有保土 附土 滞土能力 能适应植物生 长 水下部分无砂混 凝土碎石 或卵石 的平 均粒径 4 6 c m 水泥 量控制在 2 8 0 3 5 0 k g m 3 抗 压强 度不小 于 5 Mp a 有效孔径满足小型鱼类隐蔽和栖息 见图 5 图 5 浆砌石重 力式老挡墙绿化改造护岸结构断面 图 1 3 绿化砼贴面浆砌石重力式挡墙护岸结构特点 对于城区通航河道 河道两岸建筑密集动拆迁 困难 河道拓宽受到限制 且河岸地质条件较差 有 暗浜或土质较差 为了最大限度增加河道过水断面 积 并 满 足船行 波冲刷安 全稳定 和结构 安全稳定 要 求 采用桩基浆砌石重力式挡墙结构 为了达到改善 水质 增 加河 道生态性 采用 绿化 砼贴 面 喷播植物 构建生态系统的基本功能 使挡墙 自然 美观 图 6 绿化砼贴面浆砌石重力式挡墙护岸结构特点是 挡墙 主体 为浆砌石结构 在墙的迎水面设 2 0 c m厚 绿化砼贴面 贴面选用无砂混凝土 其中水上部分无 砂混 凝土碎 石或 卵石 的平 均粒径 3 4 e m 具有 一定 的强 度 抗 压强 度 不小 于 8 M p a 有效 孔 径 满 足植 物 根系生长要求 具有保土 附土 滞土能力 能适应植 物生长 水下部分无砂混凝土碎石或卵石的平均粒 径 4 6 c m 水 泥量控 制在 2 8 0 3 5 0 k g m 抗 压强度不 小于 5 Mp a 有效孔径满足小型鱼类隐蔽和栖息 图 6 绿化砼贴面重力式 浆砌石挡墙典型护岸断面图 2 直立式 生态护岸结构的施工及要求 2 1 施工技 术要求 的规程 规范 直立式生态护岸结构的施工 总体上要求满足 护岸结构工程施工规程规范的要求 同时要满足河 道绿化相关的要求 主要依据下列的规程规范 1 城市绿化工程施工及验收规范 C J J 仃 8 2 9 9 2 上海市河道绿化建设导则 2 0 0 9年 1 月 1 日 3 堤防工程施工规范 S L 2 6 0 9 8 4 水利水电土工合成材料应用技术规范 S L I 2 2 5 9 8 5 水工混凝土施工规范 S D J 2 0 7 8 2 2 2 基本施 工方法 2 2 1 对 于重力 式挡墙 1 在老墙墙壁面按一定间隔锚人钢筋 或在挡 墙迎水面按一定间隔预埋钢筋 起到联挂无砂混凝 土作用 2 清洗挡墙壁后 喷射聚合物水泥浆 增加外敷 2 0 0 9年 苗翠林城市河道直立式生态护岸结构方案探讨 2 7 设无砂混凝土与墙壁的粘合力 防止植物根系深入 墙壁缝隙腐烂后产生的有机酸对墙壁的破坏 3 在钢筋上固定模板 模板与墙壁间距根据具 体情况确定 原则上不得少于 2 0 e ra 在模板与墙壁 间浇筑无砂混凝土 水平高度间隔 5 0 c m夹设一层 无纺布和营养土袋 4 绿化混凝土孔隙内充灌复合营养土 充灌方 式可实验采用风吹方式 水沉方式 充填量应 占绿化 混凝 土体积 的 3 0 以上 5 播种考 虑采用喷播 方式或选 用攀援植 物 2 2 2 对 于绿化砼预 制块挡墙 1 挡 墙采用 绿化 混凝 土 预制块 叠砌 而 成 绿 化 混凝土预制块由砼应力框 无砂混凝土 反滤隔层组 成 需要在专业技术人员指导下施工 2 绿化砼预 制块叠起挡 墙墙后根据 挡墙稳定 要 求布置加筋土工格栅 土工格栅的抗拉强度不应小 于 4 0 K N m 砼配合比及强度等根据产品要求确定 3 墙 后应 以粘 土 回填 回填 应 分层 压实 层 厚 3 0 0 压实 度 不小 于 9 4 机 械 压 实 不 到 的和 小 面 积 回填土采 用人工夯 实法 4 绿化混凝土孔隙内充灌复合营养土 充灌方 式可实验采用风吹方式 水沉方式 充填量应在绿化 混凝土体积的 3 0 以上 5 播种考虑采用喷播方式或选用攀援植物 3 直立式生态护岸结构的功能 3 1 水安 全功能 绿 化砼挡墙 护岸结构 浆砌石重 力式老挡 墙绿 化改造 护岸结构 绿化砼贴 面浆砌石 重力式挡 墙护 岸结构 给城市河道有限的空间营造出最大的蓄水 蓄涝库容 结构本身的强透水性具有消减洪水流速 防止 冲刷及一定 的破浪作用 洪水来 l临时 通过植 被 及结构的空隙渗透储存洪水 调节延滞洪峰流量 起 到削弱洪峰的作用 从而有效地保护了河道堤岸的 安全 保证河道过水断面具备防洪蓄水能力 具备排 涝水动力条件 达到防洪排涝安全 避免洪涝对河道 两岸人 民生命 财产 的危 害 保 障了河道两岸 人 民生 命 财产安全 3 2 水 资源功能 当代在治水理念由工程水利向资源水利 环境 水利转变 虽然有 水多 水少 的矛盾需要解决 但是 水脏 的矛盾更显突出 河流水系是水资源的 载体 由于传统的工程水利治水理念 造就了河流治 理传统的护坡和护岸结构采用坚硬的护坡结构 隔 绝了生物和微生物与大地的接触 使河道中的生物 和微 生物失去 了赖 以生存 的环境 生物多样性 减少 甚至消失 使有限的河流纳污能力超载运行 随之而 来的便是河流遭受污染水质逐步脏臭不堪 水资源 功能遭到严重破坏 直立式生态护岸结构改变了传 统硬质的护坡结构隔绝生物和微生物和对河道天然 的 自净能力的破坏 改善河流生态系统的整体平衡 有利于植被生长和水体交换 提高河道天然的自净 能力 并 且植被通 过对水 体的污染物 质进行吸 收 然 后植物将污染物进行体内新陈代谢而充分利用掉或 植物将吸收的物质存储在体内 即植物的富集作 用 从而起到对水体的净化作用 通常我们就是采 用植物对富营养化 主要是氮 磷 水体进行净化 改 善城市水质性缺水的矛盾 3 3 水 环境功 能 安全 资源 环境 三位一体 生态为纲 创建城 市水一绿生态体系 生态护岸结构在达到水安全 改 善水质的同时 展现了河道绿化植物的景观性 生态 性 充分发挥河道绿化在河流生态恢复 环境改善 水土保持和景观美化中的作用 构建起和谐的水岸 环境 实现工程建筑与生态环境有机结合 维护和促 进河流生态系统的健康和安全以及人与 自然和谐共 处可持续发展 实现碧水潺潺 水清岸绿环境幽雅秀 美的水环境景象 使生活在高楼林立的大都市现代 人 在紧张繁忙的工作之余又有了休闲 娱乐 亲水 感受大自然的绝佳场所 重现了城市的精神和灵气 使城 市更加生机 盎然 生 活舒适 体 现 城市 让 生活 更美好 的 2 0 1 0年上海世 博会主题思 想 4 直立式生态护岸结构的绿化养护管理 重视和有序地对直立式生态护岸结构的绿化养 护管理直接影响其功能的发挥 对之 不但不能起到 生态功 能 景观功 能 还会 成为河 道 的二 次污 染源 因此 要开展 经常性 的管理 和干 预 一要 加强对水 中 生物和水体质量的观察与调查 及时掌握生物种群 的生 长 繁 殖情况 和水体 质量变 化规律 二要 对生 物的数量 品种及时进行调节 水中动物少了要放 养 多了要捕捞 水中植物少了要补种 多了要收割 并及时清理枯枝残叶 三要按照 春播夏管 和 秋收 冬藏 的要求 开春及时播种水生植物 人夏加强管 理 秋未集 中整理生长环境 入冬保护根 茎安全越 冬 四要掌握生物生长和繁殖的规律 不断创造生物 多样性的环境和条件 及时防治病虫害 同时 要加强河道水质监测 水质监测资料是衡 量河道 整治 调水 污水治理效 果的重要 指标 下转第2 4页 上海水务 2 0 0 9年 表 2标准样测试结果 mg L 表 3 实 际水 样 对 比测试 结 果 mg L 序号 1 2 3 4 5 6 实验室检测2 3 6 0 2 0 9 0 1 8 7 0 1 6 2 0 2 1 5 0 2 4 4 0 仪 器结果 2 2 3 0 1 9 5 0 1 8 O 0 1 5 0 0 2 0 9 0 2 3 0 0 相对 误 差 5 5 O 7 1 8 3 8 9 8 0 0 2 8 7 6 0 9 注 抽 取 该 厂在 不 同时 间段 排 放 的 6组 实际 水样 进 行 对 比 2 2 实际应用 结果分析 在国家环保总局发布的环境保护产品技术要求 C O D化 学 需氧 量 C O D 水 质在 线 自动 监 测仪 H J T 3 7 7 2 0 0 7 中 对 C O D o在线仪器的性能指标要求 分 为重现性 零 点 漂移 量 程漂 移 实 际废水 样 品 比 对试验等 9项 其中 对实际废水样品比对试验的性 能要求符合 相对误差绝对值的平均值 1 5 从 上述 污染源在 线监测 试点 的运行情 况来看 我们 选 用 的 C O D 在 线 仪 器 能 够 满 足 该 项 标 准 中相 关 要 求 从仪表运行稳定性来看 满足要求的运行维护前 提下 该试点设备运行相对较稳定 3 结论与建议 通 过 分析 比较 不难 看 出 U V法 C O D在 线仪 器 和 T O C在 线 仪器 都 属 于 比较 经济 和 环保 的在 线 C O D监测设备 时下 日本和欧美等发达国家也都在 使 用这些 设 备对地 表水 以及城 市 污水 处 理 的监控 但是 我国居民生活习惯决定了我国城市生活污水 成分复杂 不稳 定而且水 污染治 理起步较 晚也 造成 了各 地雨 污 废水 收集 混接 情 况较 多 难 以控 制不 同类型污水对污水处理过程 中水质稳定性的冲击 这就使得 U v法 C O D在线仪器和 T O C在线仪器在 被 测 水样 要 求 相 对稳 定 这 一 点 上 具 有 一定 的局 限 性 目前我国的政策法规也使得水质在线监测过程 中 必须将 C O D t 和 T O C溯源为 C O D o 被测水样 的水质不稳定时增加了仪器维护和调校的频次 且 超过浓度范围时 T O C与 C O D不具有相关性也限制 了 T O C在线仪器在复杂水质监控过程中的使用 综 上所述 对于城镇 污水 处理 的在线监测 给 出 建议如 下 1 1重铬酸钾法 C O D在线监测设备测试原理基 于国标法 保证 了其与实验室分析的一致性 宽量程 和抗冲击能力也使得其在对城镇污水的在线监测分 析 中表现 出色 2 U V法在线仪器适用于较少冲击负荷 水质变 化 不大且 生活污 水为 主的污水处 理厂 3 T O C在线仪器较适合于对点污染源或悬浮物 较少的污水处理厂出水监测 且监测过程中要定期 进行试验校验其与 C O D的换算关系 4 1在线监测设备由于其本身仪器的精密性 在 维护保养方面要求较高 需专业人员进行运行维护 对于监测