河湖生态护岸工程技术导则.docx
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河湖生态护岸工程技术导则
河湖生态护岸工程技术导则
1总则
2术语及符号
3基本规定
3.1护岸的定义
3.1.1护岸
河湖岸坡和堤防岸坡的防护主要是防止水流和波浪对岸坡基土的冲蚀和淘刷造成的侵蚀、塌岸等现象。
堤岸防护应根据防洪规划和河流治导线的要求,并按因势利导的原则,根据具体条件确定工程布局、形式和适宜的材料。
3.1.2护岸工程
一般是布设在受水流冲刷严重的险工险段,其长度一般应从开始塌岸处至塌岸终止点,并加一定的安全长度。
坡式护岸工程一般以枯水位为界分为两部分,枯水位以上称护坡工程,以下称护脚工程。
枯水位的标准通常取多年平均最低水位。
护岸工程的原则是先护脚后护坡。
3.2传统的护岸形式
3.2.1坡式护岸
坡式护岸,或称平顺护岸,即顺岸坡及坡脚一定范围内覆盖抗冲材料,这种护岸形式对河床边界条件改变和对近岸水流条件的影响均较小,是一种较常采用的形式;
3.2.2坝式护岸
即修建丁坝,顺坝将水流挑离堤岸,以防止水流、波浪或潮汐对堤岸边坡的冲刷,这种形式多用于游荡性河流的护岸。
3.2.3墙式护岸
即顺堤岸修筑竖直陡坡式挡墙,这种形式多用于城区河流或海岸防护;
3.2.4复合护岸
复合形式护岸为护岸与丁坝、墙式与坡式、打桩等相结合的形式。
河、湖、库堤岸护坡的传统结构形式有砌石护坡、堆石护坡、现浇或预制混凝土板护坡等,并在其下设置砂砾石垫层。
3.3生态护岸的定义
3.3.1生态护岸
是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸。
选择生态护岸是河流生态修复的重要措施,其目的是恢复多自然河流。
所以生态护岸的设计不仅仅是横断面的设计,它包括河流的侧向、纵向、水陆过渡带、动植物生境的设计。
3.3.2传统护岸的弊端
采用传统方法对河流进行大规模的改造,使自然河流渠道化、护岸和河床材料硬质化、河流横断面几何规则化。
将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流、切断地表水与地下水的联系通道、改变深潭、浅滩交错的形势,急流、缓流相间的格局消失,造成了河流生态系统的胁迫,导致河流生态系统的不同程度的退化,从而使河流生态资源、自然景观等多方面功能的丧失。
3.3.3护岸的生态修复
一些发达国家开始小规模拆除刚性岸墙,恢复河道的岔流、子渠、透水的河床、生态护岸和水陆过渡植物网络系统,更好的处理洪水与生态修复的关系。
利用生态护岸来抵御、削弱和利用洪水,使主流与岔流沟通,增加河流的侧向联通性。
因为河流形态多样性是维持河流生物群落多样性的基础,能为植物、动物恢复生存条件。
3.4生态护岸的作用
3.4.1滞洪补枯、调节水位
生态护岸采用自然材料,形成一种“可渗性”的界面。
丰水期,河水向堤岸外的地下水层渗透储存,缓解洪灾;枯水期,地下水通过堤岸反渗入河,起着滞洪补枯、调节水位的作用。
另外,生态护岸上的大量植被也有涵蓄水份的作用。
3.4.2增强水体的自净作用
河流生态系统通过食物链过程消减有机污染物,从而增强水体自净作用,改善河流水质;另外,生态河堤修建的各种鱼巢、鱼道,造成的不同流速带,形成水的紊流,使空气中的氧溶入水中,促进水体净化。
3.4.3促进河流生物过程
生态护岸把滨水区植被与堤内植被连成一体,构成一个完整的河流生态系统;生态护岸的坡脚护底具有高孔隙率、多鱼类巢穴、多生物生长带、多流速变化,为鱼类等水生动物和两栖类动物提供了栖息、繁衍和避难场所;生态河堤繁茂的绿树草丛不仅为陆上昆虫、鸟类等提供了觅食、繁衍的场所,而且浸入水中的柳枝、根系还为鱼类和其它野生动物产卵、幼鱼避难、觅食提供了场所,维持合适的水温,叶子、嫩牙、昆虫等掉入水中,为水中动物提供了食物。
形成一个水陆复合型生物共生的生态系统。
植被还增加河道两岸的美感。
3.5生态护岸的设计原则
3.5.1恢复自然河流的形状,形成自然环境
如形成弯曲的河道、河岔、缓坡、陡坡、洲岛、急流、浅滩等水深和水面宽度多变的河道断面,恢复和创造水流的多样性。
3.5.2保留原则
其一保留河流两岸既有植被,这些植物一般为野生乡土植物,能够自我维护。
其二保留既有的淤积洲岛、抽水植物、水草堆积、苔藓地等,在河流中这些很难人工创造出来,它们是生物形成的生物生息场所。
3.5.3尽量采用自然工法
植物也是工程材料,利用乔木和灌木、水生植物的发达根系纤维来固定岸坡,形成“植物加筋土”。
即把植物当作结构的一部分,来增加土的抗剪强度,防止坡岸坍塌。
3.5.4尽量采用天然建筑材料和有效的传统工艺
包括卵石、山石、石笼、木桩、仿木桩等。
这些材料纹理和亮度富于变化,综合使用这些材料,结合植物配置,可以营造丰富多彩的水边景观。
3.5.5尽量减少或取消直墙,提倡缓坡
许多既有城市河道为直墙断面,可以全部或部分拆除这些直墙,改为缓坡,形成水陆过渡带,如此贯通了水与植物间的连续性,便于两栖动物的爬行,形成较好的生态网络。
3.5.6利用生态护岸,保护和创造水边的自然景观
具有自然特征的环境景观,在季节变化中产生不同的景观效应,进深一步满足人们对景观的审美要求。
3.5.7保护水域空间的生物多样性
生态护岸要为鱼类筑巢穴,为水生动物和两栖类动物提供了栖息、繁衍和避难场所。
通过摆放巨石、汀步、丁坝等方法可以形成人工深潭和沙滩。
巨石、弯道顶点的大规模深潭不仅是大型鱼类的重要生息场所,也是生活在浅滩的小型鱼类夜间休息的好场所。
沙砾堆及其周围的急滩、河床间隙、沙洲上积水坑的位置在洪水季节都会有很大的变化,形成多样的生息环境。
汀步、岩石保证了河流纵向的连通性,形成鱼道。
3.6生态护岸的设计要点
3.6.1护岸的稳定分析
3.6.1.1基本规定
护岸的稳定计算应按《堤防工程设计规范》中规定的抗滑稳定计算进行。
应进行护岸边坡的整体稳定与局部稳定计算。
3.6.1.2计算方法
(1)护岸的稳定计算方法宜采用《堤防工程设计规范》规范规定的圆弧滑动法或其它可靠的方法。
(2)堤身或地基中存在着比较明显的软弱夹层,滑动面很容易在这些软弱层中形成,如堤防中新、老堤接触面,堤基表面的淤泥层等,为能较好的反映这一实际滑动情况,在《堤防工程设计规范》中规定,宜采用改良圆弧法,即复式滑动面法。
3.6.1.3荷载组合
(1)一般洪水位时,遭遇地震,核算背水坡和临水坡的稳定性。
(2)在暴雨下应根据填土的渗透性和堤坡防护措施,核算暴雨或连续长期降雨时堤防边坡的稳定性。
3.6.2护岸的抗冲设计
图1不同河床土壤的极限流速
图2粘性土壤的最大流速容许值
图3普通草皮和加筋草皮护坡极限抗冲流速与淹没时间关系
3.6.3护岸的植物设计
3.6.3.1河湖岸边植物应具备条件
(1)根系发达,固坡能力强——可以提供良好的主体,支持与河岸土砂之吸附固着效果。
(2)生长快速、树性强健——分孽高,地表覆盖能力强,对污染物的过滤效果好;可以在短时间内达到绿化与河岸边坡稳定效果。
(3)耐水浸泡——短期内浸泡于洪水中不致受到伤害或死亡。
(4)耐寒、耐旱、耐贫瘠、少病虫害、适应性强、树型洁净——粗放管理,降低养护成本。
(5)饵食与蜜源植物——在植物种类可以选择之条件下,尽可能使用饵食与蜜源植物,以增加小动物之食源与栖所。
(6)建植完成后,能达到四季景观自然美的效果。
图4水陆过渡带的植物配置
3.6.3.2土堤坡面植物
(7)河堤护坡草地
无芒雀麦Smoothbromegrass、鸭茅Orchardgrass、苇状羊茅Tallfescue、草地羊茅(Meadowfescue)Festucapratense、扁穗冰草CRESTEDWHEATGRASS、细茎冰草SlenderWheatgrass、中间冰草intermediatewheatgrass、碱茅Puccinellia、猫尾草Timothy、虉草Phlaris、弯叶画眉草WeepingLovegrass、针茅、白三叶Trefoliumrepens、红三叶Trifoliumpratense、百喜草、百慕达草、地毯草、类地毯草等。
(8)河堤护坡点缀观赏型草种
河堤护坡点缀观赏型草种主要由高大禾草类组成,根据具体的人文和自然景观的需要,可在河堤护坡草地上进行组合和点缀形成一定的图案,达到美学效果。
狼尾草、芦竹、荻、马蔺。
3.6.3.3石质堤防植物
攀藤月季、地锦、紫藤、长春藤、金银花、牵牛花等。
3.6.3.4河湖岸坡木桩型枝条
胡枝子Lespedeza、红豆草Onobrychisviciifolia、竹子、水柳
3.6.3.5水生植物
水生植物是指长在湿地水域附近的水生及湿生植物,因生长习性不同,依叶片与水面的相对位置及生活习性,一般可以分为挺水、沉水、浮叶、漂浮等四大类型。
挺水植物:
生长在浅水处,植物挺出水面,根则植生于水底泥土中,水烛、荷花等为其代表。
浮水植物:
植物无根或根不固着于水底土壤中,因而能漂浮于水面,凤眼莲为其代表。
沉水植物:
生长在水位较深处,植物完全浸在水中,根固定在土里,水车前为其代表。
浮叶植物:
植物的根固定在水中泥土,细长的叶柄可随水位涨落而维持叶片漂浮在水面的状态。
眼子菜为其代表。
水生不仅具有较高的观赏价值,更重要的是它还能吸收水中的污染物,对水体起净化作用,是水体天然的净化器,极具生态价值。
栽植水生及湿生植物,以具有改善水质功能的为优先考量,如:
浮水植物凤眼莲、水岸边的水烛、莎草、芦苇等湿生植物。
其次,种植水生植物是为了营造景观,还应考虑植物的观赏价值。
还有,成群落的变化,呈现自然界的演替现象,因此在种植时应考虑所种植物的季节衔接。
水芹、臭蒲、矮水葱、三棱草、小三棱草、芦苇、菖蒲、慈菇、千屈菜、水葱、花叶水葱、泽泻、土泽泻、广西水草、泽台草、荆三棱、野慈菇、茭白、香蒲、宽叶蒲、小香蒲、鸭舌草、黑三棱、水蓼、花蓼、红蓼、狐尾草、水竹、水烛、芦竹、花叶芦竹、眼子苇、水罂粟、两栖蓼、金水藻白茅、灯心草、小花灯心草、荇菜、四叶苇、水花生、水萝卜、柳叶、美人蕉(黄小)、美人蕉(红大)、弯富贵竹、直富贵竹、地扶、黄菖蒲、雨久花、野茭白、海芋、扁秆藨草、荻、狼尾草、醴肠、水莎草、新西兰苔草、荷花等。
3.6.3.6河湖岸旁绿化树种
(9)灌木
西府海棠、黄刺玫、红花紫薇、地被紫薇、金银木、榆叶梅、白丁香、紫丁香、连翘、碧桃、木槿、黄栌、珍珠梅、红瑞木、白玉棠、红王子锦带、棣棠、砂地柏、迎春、七姐妹、十姐妹、品种月季、紫薇、麻叶绒、鸢尾、马莲、地锦、沙地柏、特型紫薇、河南桧、大叶黄杨球等。
(10)乔木
桧柏、油松、华山松、迎客松、白皮松、云杉、水杉、法桐、立柳、垂柳、金丝垂柳、红枫水柳、白蜡、国槐、洋槐、红花洋槐、合欢、栾树、元宝枫、银杏、杜仲、紫叶李、玉兰、樱花、桃花、蝴蝶槐、紫叶李、碧桃、山桃、山查黄栌、青桐等。
3.7生态护岸形式和适用范围
3.7.1三维植被网植草护坡
植被网是一种类似于丝瓜瓤状的植草土工网垫,以加入炭黑的尼龙丝加工制成。
丝与丝的交叉点熔合粘接,相互缠绕,质地蓬松,孔隙率在90%以上,在其孔隙中可填加土料和草种。
植草穿过网垫生长后,其根系深入土中,植物、网垫、根系与土合为一体,形成牢固密贴于坡面的表皮,具有固土性能优良、消能作用明显、网络加筋突出、保温功能良好的特点,可有效地防止坡土被暴雨径流或水流冲刷破坏。
以往植被网垫应用于无水或背水坡,目前国外已用于河道迎水坡防护,在有水流条件下,植被起良好的消能作用,促进落淤。
有报导说,在水流较深情况下,它甚至能抗御高达6m/s的短期流速,对历时两天的水流,也能经受4m/s的流速,这种植被可使流速显著降低。
常用坡率为1:
,一般不超过1:
,坡率大于1:
时慎用。
图1三维网垫植草护坡
以往植被网垫应用于无水或背水坡,目前国外已用于河道迎水坡防护,在有水流条件下,植被起良好的消能作用,促进落淤。
有报导说,在水流较深情
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