[PPT]城镇河道护坡及疏浚工程讲义(图文并茂)课件.ppt

城镇河道整治,城镇河道整治,第一章绪论第二章城镇河道整治原则第三章城镇河道整治规划第四章城镇河道整治措施第五章城镇河道整治的历史、现状及趋势,第一章绪论,城镇河道一般是指：市区绕城公路范围内的所有河道及其附属设施。城镇河道整治的必要性，城镇河道是城市基础设施的重要组成部分,是城市赖以生存和发展的必要基础,关系到城市经济的持续、稳定、健康的发展。对城区河道进行合理规划和治理，既能发挥其防涝泄洪的功能，又能美化环境，创造好的经济效益，以提高居民的居住环境和生活水平，这对提升城镇的品位，加快城镇的现代化建设都有非常重要的作用。,城镇河道整治的基本目标，实现河道的流畅（防洪）、水清（环境）、岸美（景观）；实现河道的综合利用和城镇的可持续发展。城镇河道整治的意义，随着城镇的发展越来越快，生态环境的恶化，对河道进行规划和综合治理显得越来越重要，通过对河道规划治理，它能更好地保护人民群众的生命和财产安全，使人和自然达到和谐统一，同时又能更好的服务于社会，促进社会经济又快又好地发展，提升城镇的层次，使人们更能感受到生态平衡的重要性，通过治理规划，才能更好地服务于人类，造福于人类。,湖南省益阳市资江,成都市府河,河道整治以后,第二章城镇河道整治原则,城镇河道整治原则总体上是以保证泄洪防涝为基础，同时也要注意塑造城镇整体绿色景观，体现人们娱乐休闲等多方面的要求，把河道规划成一道亮丽的风景线，创造一个优美的城镇河道绿色世界，满足人们休闲、娱乐的场所，保持生态环境，做到人与自然、社会的协调统一，共同发展。,一、总体原则1、安全性河道整治的目的不仅仅是为了防洪排涝安全,更重要是为了供水安全、生态用水安全和水环境的质量安全。水安全体系是构成河道生态系统的基础条件。2、生态性生态性是指河道整治应满足生物的生存需要,保证河道生态的健康发展为基础。河道整治应以生态性为基本原则,尽量保留原有的生物群落及其栖息地,促使水体自然循环与净化,实现河道生态系统可持续发展。,3、自然性:蜿蜒曲折是河道的天然属性,因此在河道整治中,应尽量保持河流的自然地貌特征,维持自然的水文过程,为水体自然流势创造条件。4、地域性:不同区域具有不同的特点,这种地域的差异性和特殊性要求人们在进行河道综合整治过程中不能照搬照抄,要因地制宜选择适应的整治措施。如流经城镇居民区的河段在整治过程中宜注重景观功能,满足人们回归、亲近自然的要求,把水利工程和城镇景观结合起来,造当地浓郁的人文气息。,二、基本原则1、全面规划、综合治理全面规划就是在进行城镇河道整治时，应合理协调上下游、左右岸的关系，统筹考虑各方面要求，做到全面规划，并使近期规划与远期规划相结合，城镇河道规划与城镇建设总体规划、流域总体规划相结合。综合治理就是要根据河道的具体特点、既要满足整治的目的，又要统筹兼顾城镇经济的发展、人居环境的改善、相关国民经济部门及沿岸单位与个人的利益和要求，达到整治综合效益最大化。,2、因势利导、重点整治因势利导就是通过对拟整治的河道实测资料的分析，找出河道演变规律，掌握有利时机，选择有利流路，及时整治。重点整治就要求在施工过程中根据城镇的实际情况、投资力度等，分轻重缓急，重点突出，注意近期与远期的结合，合理安排实施程序。对那些对国民经济发展有重大作用的整治工程，及不及时治理会造成重大影响的河段，应优先安排，对远期开发整治有显著作用的部分工程也应适当优先考虑。3、以人为本、生态治河以人为本、生态治河就是要做到人与自然的和谐，应注意保持滨水空间与城镇整体空间结构的链接，延续城镇历史文脉和城镇记忆，维护河流的连续性，维持水流的横向扩展功能和与河岸的循环交换能力，保护生态平衡，充分发挥河道系统在防洪，资源，生态方面的作用,4、因地制宜、就地取材城镇河道整治措施、整治建筑物的布置和结构形式的选择，要吸取同类河道整治的成功经验，但应因地制宜，切忌生搬硬套，并注意吸纳新技术、新工艺。在工程材料上，应尽量就地取材，降低造价。但也应注意新型河工材料在治河工程中的应用，应根据工程的重要性和材料的来源，通过技术、经济、美观综合比较、恰当选用传统材料和新型材料。,第三章城镇河道整治规划,一、城镇河道整治规划的主要内容包括整治任务和要求、整治规划的基本原则、河道特性分析、整治方案及预算编制、方案比较及论证等。二、城镇河道整治规划设计的主要技术参数1、设计流量及设计水位在整治规划中，相应于不同整治河槽对应不同的设计流量和设计水位。1）洪水河槽的设计流量和设计水位洪水河槽主要是从宣泄洪水的角度来考虑，设计流量是根据保护区重要程度所确定的频率所对应的洪峰流量，相应于设计流量下的水位即为洪水河槽的设计水位。,2）中水河槽的设计流量和设计水位中水河槽是在造床流量作用下形成的。因此，中水河槽的设计流量即为造床流量，相应于造床流量下的水位即为中水河槽的设计水位。3）枯水河槽的设计流量和设计水位枯水河槽的治理是为了解决航运、取水和水环境的问题，一般采用多年平均水位或历年最枯水位作为枯水设计水位，相应的流量作为枯水设计流量。2、设计河槽断面1）洪水河槽设计断面通常较高的漫滩洪水位作用时间较短，且滩地流速较小，造床作用不显著，洪水河槽的宽深之间无明显的河相关系，所以，设计洪水河槽的断面尺寸主要从宣泄洪水的角度来考虑。,2）中水河槽设计断面中水河槽主要是在造床流量作用下形成的，其形态取决于来水来沙及河床的地址条件，即服从河相关系，因此，中水河槽的断面尺寸可采用河相关系计算。3）枯水河槽设计断面枯水河槽设计断面主要是为了满足航运要求，一般只限于过渡段及浅滩的设计。3、整治线河道整治线是指河道整治后，整治工程体系临河侧的水面边界连线。相应于设计的洪水、中水、枯水流量，就有三种整治线，即洪水整治线、中水整治线与枯水整治线，其中中水、枯水整治线较为重要，特别是中水整治线最为重要。,规划设计河道整治线主要是确定其位置、走向、宽度和曲线特征。拟定河道整治线的要求1）整治线走向应结合上下游河势，尽量与主流流向一致，并兼顾中、枯水流向。2）整治线线形应力求平顺，兼顾其他，一般为曲率半径逐渐变化的圆滑曲线。3）整治线的平面位置布置，a、应使河道具有足够的泄洪断面，b、应与城镇规划及现状与河流流域规划相适应；c同时应尽量与滨河道路、滨河公园和绿化景观等相结合，d应尽量利用已有的整治工程及比较难冲的河岸；e、整治线应满足国民经济各有关部门提出的要求。,三、城镇河道整治规划的新思路对河道进行治理，除了要保证其泄洪的一般功能之外，还要考虑到河道的天然特性，既要体现生态平衡，又要体现河道的现代化因素。因此，对河道进行规划、整治要本着保证河道的自然特性和满足人们赖以生存的自然环境相结合，体现人类与自然相互依存为治理河道的新思路。,第四章城镇河道整治措施,城镇河道整治一般应以防洪减灾为主要目的，同时兼顾航运、环保、生态景观等。主要的整治措施通常有堤岸防护、河道疏浚、裁弯取直、截污治污与生态修复等。一、堤岸防护城镇河道常用的护岸类型有坡式护岸、墙式护岸、板桩护岸、坝式护岸等，护岸的选型应根据河流和河岸特性、城镇建设用地、航运、施工条件等综合分析确定。1、坡式护岸坡式护岸又称平顺护岸，是用抗冲刷材料直接铺在岸坡及堤脚一定范围，形成连续覆盖式护岸。是城镇防洪工程中常用的护岸形式，应优先考虑。,衡水市滏阳河,2、墙式护岸墙式护岸又称重力式护岸，是依靠本身自重、填料重量和地基强度维持自身和构筑物整体稳定性的挡土墙式护岸形式。墙式护岸具有整体性好、占地少、维修方便、施工简单等优点，一般城镇河道穿越主城区段通常采用墙式护岸。墙式护岸对地基要求高，对于地基条件较差的岸段必须进行地基加固处理。同时墙式护岸的造价也相对较高。墙式护岸结构形式一般有：整体式护岸、方块式和扶壁式护岸等，临水侧墙面可采用直立式、仰斜式，墙背可采用直立式仰（俯）斜式、折线卸荷台阶式等。,成都市府河,3、板桩护岸当河段岸壁为软弱地基时，宜采用板桩式或桩基承台式护岸。板桩式或桩基承台式护岸形式，按有无锚锭可分为无锚桩板和有锚桩板两类。板桩式或桩基承台式护岸形式的选择，应根据荷载、地质、岸坡高度以及施工条件等因素，通过技术经济比较确定。,板桩护岸施工,4、坝式护岸坝式护岸是一种间断式护岸，实际工程中常用有顺坝、丁坝和丁顺坝等。一般适用于冲刷严重的河岸，主要作用是导流、防冲、落淤，保护河岸。1）顺坝顺坝轴线与水流方向一致，能使冲刷岸边落淤形成新的枯水岸线，以增大弯曲半径，还能引导水流按指定方向流动，以改善流水条件，所以又称导流坝。2）丁坝丁坝轴线与水流方向呈一定角度，具有挑流导沙的作用，能将泥沙导向坝格内淤积，不仅防止河岸冲刷，同时也减少下游淤积。,3）丁顺坝顺坝和短丁坝护岸应设置在枯水水位以下，在冲刷严重的河岸、海岸，可采用顺坝或短丁坝护岸；在波浪为主要破坏力的河岸、海岸、通航河道以及冲刷河岸凹凸不规则的河段，宜采用顺坝保滩护岸；在受潮流往复作用而产生严重崩岸，以及多沙河流冲刷严重河段，可采用短丁坝群报摊护岸。,5、生态护坡传统护坡通常只是对受水流冲刷的坡岸进行保护性功能的防护，而忽视其可能会对环境带来的不良影响，甚至可能造成生态退化。生态护坡是一项综合运用工程力学、生态学、土壤学和植物学的基本知识，对坡岸进行有效保护、形成植物或者工程与植物组成的护坡系统的护坡技术。生态护坡的功能：生态护坡不仅具有抵制水流冲刷坡岸、保护坡岸土粒流失的传统防护功能，而且融入了文化和生态等多方面的内容，使其具有对自然生态系统的维护和恢复功能，即改善环境功能。,生态护坡的类型：1）人工种草护坡人工种草护坡，是通过人工在边坡坡面简单播撒草种的一种传统边坡植物防护措施。多用于边坡高度不高、坡度较缓且适宜草类生长的土质路堑和路堤边坡防护工程。2）液压喷播植草护坡液压喷播植草护坡，是国外近十多年新开发的一项边坡植物防护措施，是将草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂上、色素等按一定比例在混合箱内配水搅匀，通过机械加压喷射到边坡坡面而完成植草施工的。,3）客土植生植物护坡客土植生植物护坡，是将保水剂、粘合剂、抗蒸腾剂、团粒剂、植物纤维、泥炭土、腐殖土、缓释复合肥等一类材料制成客土，经过专用机械搅拌后吹附到坡面上，形成一定厚度的客土层，然后将选好的种子同木纤维、粘合剂、保水剂、复合肥、缓释营养液经过喷播机搅拌后喷附到坡面客土层中。4）平铺草皮：平铺草皮护坡，是通过人工在边坡面铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施。5）生态袋护坡：生态袋护坡，是利用人造土工布料制成生态袋，植物在装有土的生态袋中生长，以此来进行护坡和修复环境的一种护坡技术,6）网格生态护坡网格生态护坡，是由砖、石、混凝土砌块、现浇混凝土等材料形成网格，在网格中栽植植物，形成网格与植物综合护坡系统，既能起到护坡作用，同时能恢复生态、保护环境。网格生态护坡将工程护坡结构与植物护坡相结合，护坡效果非常好。其中现浇网格生态护坡是一种新型护坡专利技术，具有护坡能力极强、施工工艺简单、技术合理、经济实用等优点，是新一代生态护坡技术，具有很大的实用价值。,生态袋护坡,人工种草护坡,网格生态护坡,6、护岸冲刷计算河道水流速到超过岸坡、河床土壤允许流速或构筑物束窄河道时，会产生河床冲刷。河道整治和护岸工程等设计均需进行冲刷计算。,1）平行水流冲刷计算水流流向平行于河道时，对岸边和河底的冲刷深度，可采用下面公式计算：式中：一般冲刷后水深（m）；为自一般冲刷后水深算起的局部冲刷深度（m）;主河槽设计水位时的平均流速（m/s）；河床容许的不冲流速（m/s）；河槽平面形状系数，与防护岸坡在平面上的形状有关。,2）斜冲水流冲刷计算由于水流斜冲河岸，水位升高，岸边将产生自上而下的水流淘刷坡脚，其冲刷深度可按下式计算：式中：从河底算起的局部冲刷深度（m）；水流流向与岸坡的夹角（）；防护构筑物迎水面边坡系数；坡脚处土壤计算粒径（mm）；水流偏斜时的局部冲刷流速（m/s）;,3）挤压水流冲刷计算若河道进行还使水流被挤压时，河床将产生冲刷，所产生的平均冲刷深度可按下式计算：式中：水流被挤压时产生的平均冲刷深度（m）；水流挤压前后河道过流断面面积之差（）；河底宽度（m）；,二、裁弯取直河道裁弯取直可以达到改善水流条件，去除险工和有利于洪水宣泄和城市建设的目的。河道裁弯取直后，随着流速增大，上游河段可能产生冲刷，下游河段可能产生淤积，因此，必须进行河道冲淤分析计算，并注意水面线的衔接，改善冲淤条件。裁弯取直有内截和外截两种方式。,外裁时新河进出口很难与上下游弯道平顺衔接，且新河线路较长，土方工程量大，实际中一般是用较少。内裁时新河与上下游弯道可形成三个平缓弯道，线路较短，对上下游影响也较小，实际中采用较多。截弯取直的技术参数：1、截弯比截弯取直的老河轴线长于新河轴线长的比值称为截弯比。若新河线路太短，发展过快，肯能引起下游严重冲刷和河势恶化，而新河太长又起不到截弯取直的作用，故实际中一般截弯比取37。,2、弯曲半径河道截弯取直，除了控制截弯比外，还要控制新河的弯曲度，新河的弯曲半径可按下式估算：式中：为新河过流断面面积（）；为新河弯曲半径（m）；一般要求为平滩水位时的河宽（m）；经截弯取直后，河道一般都比较顺直，过水能力可以按明渠均匀流计算，同时还要计算引河的挟沙能力，要求引河的流速应大于泥沙起动速度。,府河裁弯取直工程河段取直之前,府河裁弯取直工程河段现状,三、疏浚河道疏浚是采用机械或人工方法浚深拓宽河道，清除阻洪障碍，改善水力条件，增加泄洪能力，降低水位，减轻洪水对城镇的威胁的工程措施。疏浚工作主要包括两方面：一是挖泥，即将河道内的淤泥用机械或人工的方法挖除；二是抛泥，即将挖出的淤泥加以妥善处置。疏浚工程广泛应用于：开挖新航道、港口和运河。浚深、加宽和清理现有航道和港口。疏通河道、渠道，水库清淤。开挖码头、船坞、船闸等水工建筑物基坑。结合疏浚进行吹填造地、填海等工程。清除水下障碍物。,河道疏浚,四、截污治污与生态修复城镇河道除了保证“流畅”外，还应力求做到“水清”。想要做到“水清”截污治污是关键，治污的主要措施有划分水功能区、倡导节约用水、提高污水的接管率和处理率等。同时河床的清淤工作十分重要，及时清淤可以保证河道处于一个清洁状态，保证河道水质治理的有效性。水生态修复是根据水生态学及恢复生态学基本原理，对受损的水生态系统的结构进行修复，促进良性的生态演替，达到恢复受损生态系统完整性的一种技术措施。,水生态修复技术大体可分为两类：一是与生态友好的水利工程，如河道修复技术；二是生物生态修复技术，近来生物生态修复逐步成为河流水体环境生态修复研究的热点与重点，也是城镇河流环境修复的主要手段，其措施主要有：人工增氧；人工湿地；生态浮岛；水生生物调控；补充水量。,第四章城镇河道整治的历史、现状及趋势,国内外城市河道整治发展历程的比较,由次可以看出,与发达国家相比,国内的城市河道整治理念和措施较为滞后,尤其是在城市河流生态修复方面仍处于起步和技术探索阶段,基本局限于水质改善和景观建设,传统水利与栖息地修复、景观营造等的有机结合相对较为缺乏。目前我国城镇河道存在的主要问题1、行洪能力不足。随着城镇建设的迅猛发展，城镇河道被不断挤占，河底淤积严重，过水断面日益萎缩；另一方面，城市人口快速增加，城市化水文效应日益突出，下垫面硬化导致城市水文特征发生改变，地表径流大幅增长，排入河道的水量增加，一定程度上降低了河道防洪标准。,2、水体污染严重，自净能力差。许多城镇河道是城市地表径流的汇集地，有时生活垃圾被随意堆放到河道中和岸边，地表汇流时往往会携带一部分污染物进入河道。另外，一些生活、生产污水未经处理或未达到排放标准而直接排入河道，造成河道水流流动性差，扩散与随流输移能力减弱，水体污染严重，水体的自净能力降低。3、生态环境退化。随着城镇河流水质恶化和底泥中污染物的大量沉积，水体中溶解氧含量降低，水生生物种类快速减少。河道过度的人工渠化造成湿地面积减小，隔断了土壤和水体的联系与物质交换，河滨生物栖息地被分割、孤立，破坏了两栖动物及部分水生生物的生息空间，也使生物种群特别是植物群落失去了生存空间，最后造成河道与滨河地带生态环境不断退化，生态服务功能丧失。,目前我国城镇河道整治过程中存在的主要问题1、整治目标较为单一、片面。整治目标在一定程度上反映了河道整治工程的倾向,即河道整治项目对河流系统某方面功能的关注。虽然近年河道整治已逐步开始重视河道休闲娱乐、景观、生态功能的开发,但防洪排涝能力的提高、水资源调度及水质改善等仍是当前河道整治的重心所在。2、工程倾向较为严重。当前河道整治项目多为水利工程单位设计,一定程度上使得河道整治中存在着较为严重的“工程水利”倾向，同时针对水质恶化、河床侵蚀较为严重的现状,护岸建设以及疏浚清淤等仍是河道整治的主要措施;尽管河道整治中已开始生态护岸的建设,但为了防洪排涝等需求,仍有部分河道保留或新建了大量硬质护岸。,3、对项目后评估(后期监测)缺乏足够重视。河道整治后评估用于持续监控河道整治的实际效果,并在项目完成后对其达标程度进行有效评估,这对于提高河道整治效率、改进河流管理方式等具有重要作用。当前河道整治项目缺乏足够的河流现状信息,未制定详细的河道整治目标及缺乏相应后评估的技术方法。,城市河道整治的发展趋势1、目标层面:整治目标的科学设定。河道整治目标需要根据环境变化、经济状况及流域特征等确定,由于缺乏明确的目标,使得河道整治工程投资和实施过程中的评估未能有效跟进,从而较难对整治效果进行有效监测和评估。因此,在对河流历史、现状及其发展趋势的合理评价和预测基础上,明确定义目标状态对于改善并提高河道整治项目的有效性具有重要意义。2、技术层面:综合系统方法的实施传统的工程治河理念与基于生态系统的生态治河在治理目标、关注因子以及研究尺度等方面都具有较大差异。为了有效恢复和维持河流生态系统,应从整治理念和技术变革入手，转变单一追求工程安全的传统水利工程设计思想,将生态学方法及理念应用于工程设计中,从工程安全、生态系统健康、景观等多方面进行综合系统的考虑。,工程治河与生态