河道水体保护与修复

1、生态河道是融当代水利工程学、景观生态学、环境科学、生物科学、美学等学科于一体水利工程，它以“保护河道系统中生物良好生存环境和创造友好自然景观”为前提，在确保防洪安全同时，充分考虑生态效果，把河堤改造成水系统、土壤系统以及生物系统三者相互涵养近自然系统。我国河道整改工程大多缺乏生态理念和经济视野，整改工程孤立了河流水环境与土壤生物、植物之间有机联络，忽略了河流与周围建筑设施之间友好统一、使用大量硬质材料如钢筋混凝土、浆砌块石等硬化护坡和河底，大量采取橡胶坝等拦截河水，建立高耸沿河护栏，这些办法不但没有起到保护河流生态环境作用，而且严重破坏了河流与周围环境组成有机整体，使得水量降低、水质恶化，河流

2、各项生态功效受到抑制。河道水体保护与修复第1页河道水体保护与修复过程河道水体保护与修复第2页生态修复转化技术“生态修复转化技术”主要包含生态护坡技术、生态浮岛技术和沉水植物修复技术，采取该技术兼具水体净化、消浪护坡、创造生物生息空间和美化水源景观效果。河道水体保护与修复第3页生态护坡技术生态护坡由碎石、水泥、水与特殊元素配伍，并采取特殊设备制作而成。它孔隙率高达25%-35%，其最大抗压强度能在8n/mm2左右，适应根系3mm以下各种草本及水生植物生长，因为它表面产生分布均匀,均为2.5cm、深6-10cm孔洞，所以在内部能储存一定数量营养土及水分，能使植物生长更为理想。因为其表面产生孔洞及高

3、孔隙率，使得植草根系穿透孔隙后扎入土中，使护坡起到一定锚固作用，使植被得到更充分养分，根系愈加发达，更大程度提升抗冲刷能力。而且草根对绿化混凝土不会产生膨胀破坏作用。该技术高透气性在很大程度上保持了被保护土与空气间湿热交换能力。而在自然河堤护坡上使用，能有效预防水土流失和植草被人为踩踏死亡。绿化混凝土底部采取特殊方法而产生分布均匀小柱子像钉子一样牢牢扎入土中，使护坡更牢靠。 麦冬草垂直种植试验 黄昌蒲根须穿透现浇混凝土试验 鸡冠花根须穿透现浇混凝土试验 野生植物在现浇混凝土茁壮成长河道水体保护与修复第4页施工前后对比照施工前施工中施工后河道水体保护与修复第5页生态护坡应用类型生态护坡应用类型主

4、要有自嵌式挡墙、铰接式护坡、联锁式护坡自嵌式挡墙自嵌式挡墙是在干垒挡土墙基础上开发一个新型柔性结构。该结构是一个新型拟重力式结构，它主要依靠自嵌块块体、填土、经过土工格栅连接组成复合体来抵抗动、静荷载作用，到达稳定目标。河道水体保护与修复第6页自嵌式挡墙结构河道水体保护与修复第7页自嵌式挡墙特点柔性结构：适应小规模沉降（冲刷、地震和扰动等）；综合成本低：施工方便快捷，可重复利用；耐久性强：高强低咸水泥，高频六面振捣，高温蒸汽养护，确保极高抗压能力，同时能到达200次抗冻融循环；生态友好：材料中添加了木质醋酸纤维，确保中性水体，使得水生动植物健康生长；美观舒适：各种颜色和造型能够选择。自嵌式挡墙

5、生态鱼巢传统河道采取混凝土固化，使鱼类直接产卵在混凝土边坡上，很轻易被水流冲散或被混凝土碱性致死，甚至成为天敌食物。自嵌式植生挡墙在水下形成鱼巢，为鱼类提供了符合自然生长栖息、繁殖场所。河道水体保护与修复第8页自嵌式挡墙应用河道水体保护与修复第9页铰接式护坡铰接式护坡是一个连锁型高强度预制混凝土块铺面系统。是由一组尺寸、形状和重量一致预制混凝土块，用镀锌钢缆或聚酯缆绳相互连接而形成连锁型矩阵。（ 5mm到15mm聚脂材料、镀锌或不锈钢索连接）主要有两种类型：中间开孔式和中间封闭式，两种类型混凝土块有不一样尺寸和厚度以适应各种水流情况。中间封闭式中间开孔式河道水体保护与修复第10页铰接式护坡特点

6、消浪设计25%高开孔率起到渗水、排水、消能作用，表面特殊设计沟槽能够减弱水破坏性力量，起到碎波防浪作用。塌陷预警利用缆索受力情况和光缆监测技术相结合，可及时预报分析堤坝安全情况。整体稳定 整个系统是一个整体，能够抵抗高速水流冲刷。施工速度快 能够机械施工，大大缩短了工期，降低工程工期和综合造价。适应性强 能够冰上施工，不受气候限制。 能够水下施工，不受水位限制。河道水体保护与修复第11页铰接式护坡技术参数 1.设计可采取最大坡度为1：1；在坡度为1：1且坡宽超出3米时，提议采取优凝舒布洛克铰接式护坡系统以方便施工。普通讲，2：1坡度以内是最正确选择。 2.适用流速到达46米/秒。 3.钢铰线承

7、重安全系数普通考虑3：1。比如：垫子重2吨，那么绳索抗拉能力我们普通考虑为6吨。绳索普通我们采取稀土合金材料制成，按国际产品标准使用年限在八十年。 4.铰接式护坡垫子重量是由块体厚度、装配完成垫子长度和宽度决定。普通来讲能够到达420吨。 （单块31kg） 5.抗浪能力是由块体重量决定。试验证实，优凝舒布洛克铰接式护坡系统在3.5-3米浪高情况稳定是由块体重量决定。普通来讲，100厚块体可最少承受1.5米浪高。 6.造价：依据各地情况不一样，通常比传统浆砌块石、干砌块石、混凝土板等造价低10%-50%。 1.边坡坡度：铰接式护坡不是挡土墙，它只是一个防冲刷护面系统，最好在自然稳定土坡上用。考虑

8、到系统对增加边坡稳定方面能力，最大边坡坡度宜为1:1。不过在1:1边坡上使用时，若柔性垫子长度超出2米必须采取有效办法把垫子锚固在基土内； 2.转弯半径：柔性垫子受单块尺寸限制最小转弯半径为60公分。实用不足河道水体保护与修复第12页施工步骤145321. 准备场地：铺放垫子前土基表面必须压实整平。若场地土质较差，不好压实或整平，则可用一层碎石垫层。、2.铺设土工布：铺放垫子前必须要铺设符合当地土质要求反滤土工布，最好用编织土工布。土工布在垫子四边都要伸出最少30公分。3.铺设块体：为提升施工精度和速度，普通在生产厂或就地把混凝土块用绳索连接成适合本工程大小垫子，并利用起重机和专用展延栅一次性

9、安装到已准备好土基上。4.填缝：经受波浪冲击边坡上铺好块后空隙内填满级配碎石，可大大提升铺面系统稳定性。正常水位以下开孔式块体孔内也最好填级配碎石。5.植草：正常水面以上块体表面能够摊铺一层天然土然后种植适合当地气候环境花草。河道水体保护与修复第13页铰接式护坡应用沈阳棋盘山水库黑龙江安肇新河太湖沈阳浑河当前铰接式护坡广泛应用于河道、海岸、水库、航道等工程上，已做项目有没有锡仙蠡桥河道整改工程、沈阳浑河城市防洪工程、沈阳世界园艺博览会水景工程、棋盘山护坡项目等大小10余个，铺设总面积到达20万平方米河道水体保护与修复第14页254316联锁式护坡联锁式护坡砖是一种欧美国家现行使用可人工安装，适

10、用于中小水流情况下（不大于3米/秒）土壤水侵蚀控制新型连锁式预制混凝土块铺面系统。由于采用独特联锁设计，每块砖与周围6块砖产生超强联锁，使得铺面系统在水流作用下具有良好整体稳定性。同时，随着植被在砖孔和砖缝中生长，一方面铺面耐久性和稳定性将进一步提高，其次起到增加植被、美化环境作用。近年来，联锁式护坡砖被广泛应用于河流治理如河岸、河堤、防洪溢洪道等工程以及城市河道护坡改造工程中。河道水体保护与修复第15页联锁式护坡断面形式河道水体保护与修复第16页联锁式护坡特点整体稳定联锁块体为一个整体，适应不均匀沉降适用条件适合用于中小水流，流速小于3米/秒综合生态效果孔内植草，根系加强锚固；降雨截流；降雨

11、截流；生态环境良好施工快捷施工方法简单，人工80-100/天经济耐用综合造价低，可重复使用，维修方便滨水景观生态效应控制底泥水库实景河道水体保护与修复第17页生态浮岛技术利用无土栽培技术原理，以高分子材制为载体和基质，采取当代农艺和生态工程办法综合集成水面无土种植植物技术。采取该技术可将原来只能在陆地种植草本陆生植物种植到自然水域水面，并能取得与陆地种植相仿甚至更高收获量与景观效果。其对污染水休治理与修复作用主要包含植物对氮、磷等营养物质直接吸收利用和对有机污染物促降作用，植物根系、浮床和基质在吸附悬浮物同时，为微生物和其它水生生物提供栖息、繁衍场所，兼可美化水域景观。种子催芽种植上杯二周后池

12、中成列向日葵小苗杯中向日葵健壮水中向日葵生长良好浮床上向日葵生长良好河道水体保护与修复第18页生态浮岛技术水体净化机理1.利用表面积很大植物根系在水中形成浓密网，吸附水体中大量悬浮物，并逐步在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代谢水中污染物成为无机物，使其成为植物营养物质，经过光合作用转化为植物细胞成份，促进其生长，最终经过收割浮岛植物和捕捉鱼虾降低水中营养盐；2.经过遮挡阳光抑制藻类光合作用，降低浮游植物生长量，经过接触沉淀作用促使浮游植物沉降，有效预防“水华”发生，提升水体透明度，其作用相对于前者更为显著，同时浮床上植物可供鸟类栖息，下部植物根系形成鱼类和水生昆虫生息环境；河道水体保

13、护与修复第19页沉水植物修复技术沉水植物submergedplants植物体全部位于水层下面营固着生活大形水生植物。它们根有时不发达或退化，植物体备部分部可吸收水分和养料。通气组织尤其发达，有利于在水中缺乏空气情况下进行气体交换。这类植物叶子大多为带状或丝状，如苦草、金鱼藻，狐尾藻，黑藻等。河道水体保护与修复第20页沉水植物功效在调控湖泊演化和湖泊生态平衡中极其主要，是水体生物多样性赖以维持基础经过有效增加空间生态位改进水体透明度和溶氧量质基础和其它必需条件抑制生物性和非生物性悬浮物为生态系统复杂食物链提供食物提升水体中原生动物群落结构生物多样性眼子菜苦草 金鱼藻河道水体保护与修复第21页沉水

14、植物恢复办法河道水体保护与修复第22页其它技术方法改直墙断面为缓坡断面拆除部分硬质岸墙拆除河底砼衬砌河道水体保护与修复第23页拆除硬质墙顶改缓坡其它技术方法河道水体保护与修复第24页软体护岸生态袋护岸其它技术方法河道水体保护与修复第25页浅水湾、废物利用化腐朽为神奇浅水湾构筑蜿蜒岸线有利于冬季防冰满足了亲水安全要求便于种植水生植物有供水生动物栖息和避难场所有利于防浪或船行波其它技术方法河道水体保护与修复第26页浅水湾功效(1) 浅水湾能够增加过水断面，处理在现有河道用地不变情况下，而洪水流量增加矛盾；(2) 扩大水面，设置浅水湾后，扩大水面1万m2；(3) 便于构筑蜿蜒岸线，更符合多自然河道水

15、岸要求；(4) 缓坡断面有利于冬季防冰，便于冰盖在缓坡推移，预防冻蚀，保护护岸结构；(5) 浅水湾水深普通不超出0.7m，满足了亲水安全要求；(6) 便于种植水生植物，形成水绿过渡带，过滤雨水、保护水质、净化水体；(7) 有供水生动物栖息和避难场所，利于两栖动物爬行；(9) 便于利用浅水湾构筑亲水栈桥、点缀岸边小品等，满足景观需要求；(10) 有利于防浪或船行波，尤其能够缓解建成早期波浪对岸边冲蚀。河道水体保护与修复第27页现有砼衬砌上覆土植生其它技术方法河道水体保护与修复第28页现实状况河道整改后河道“半挖半填”改变平直河道为自然生态河道其它技术方法河道水体保护与修复第29页案例德国河道近自

16、然修复20多年以来，伴随大量耕地退出粮食生产和德国公众对休闲生态需求提升，社会公众提出：我们要自然生态河，不要人工渠道河。1.1790年-Drainage of wetlands湿地排水2.1860年-1990 年Correction of large Rivers 对大河道治理3.1900 年-Site-channel Hydropower部分地段渠道化，修水电站4.1940 -1985年Hydropower dams 建水电大坝5.1950 1960年Gravel pits 河道采沙6.1910 1970年Regulation of smaller rivers/ to improve a

17、griculture小河道渠道化，取水浇灌河道水体保护与修复第30页河道水体保护与修复第31页河流生态（水流形态）功效Hydromorphological processes ( transport of water and sediment (erosion, sediment. 河流水流形态特征不停发生发展改变（水流冲刷和淤积改变(冲淤改变）migratian of river channel in floodplain 在河道范围内河床摆动迁移High Flow (floods) -Low Flow river and floodplain are an ecological unit

18、高水位、低水位和河滩地组成河流系统完整生态单元。Zonation and succession of vegetation (space and time)伴随时空改变，植物生物地理学呈地带性连续分布并发展改变Self-restoration of structures (Habitats)河流对其形态结构及其生境含有自我修复能力河道水体保护与修复第32页自然生态河道水流形态特征河道水体保护与修复第33页水文形态特征对比人工渠道化后河道水文形态特征受人类干扰较大河道水文形态特征受人类干扰较小河道水文形态特征完全自然河道水文形态特征河道水体保护与修复第34页河道水体保护与修复第35页河道水体保护与修复第36页河道水体保护与修复第37页河道水体保护与修复第38页河道水体保护与修复第39页河道水体保护与修复第40页案例总结The river