河道生態(tài)修復技術

1、生態(tài)河道修復工程河道是包括土地、動植物、水體的復雜生態(tài)系統(tǒng)。具有調節(jié)徑流、調蓄水量、去除水中有毒有害物質，提供水生、陸生動物棲息地的功能，植被特征明顯不同于兩側土地，有較高水平的物種多樣性，種群密度和物生產(chǎn)率。我國目前河道修復工程多考慮河道的水利條件，常見的河道整治工程如下：1、加高河堤；2、采用鋼筋混凝土和塊石結構；3、河道人工化、渠道化；4、清淤。采用以上方法將極大的影響河道生態(tài)功能，造成河道生境單一，水生植物缺乏，周邊生態(tài)食物鏈斷裂，生物多樣性減少，河道凈化能力較差等后果。河道生態(tài)修復以生態(tài)手段，使河道生態(tài)系統(tǒng)恢復到被破壞前的近似狀態(tài)，且能夠自我維持動態(tài)平衡的復雜過程。生態(tài)修復需要對生態(tài)

2、系統(tǒng)結構和功能，包括水質凈化物理過程、化學過程、生物特征有充分的認識。工程設計主要包括河流生態(tài)修復設計，河床生態(tài)修復設計，河岸生態(tài)修復設計和河岸帶生態(tài)修復設計。一、河流生態(tài)修復設計技術河流生態(tài)修復主要任務是將人工河道形態(tài)修復成近自然的河道形態(tài)。自然河流有如下四中類型：1、順直微彎型：總體順直并略有彎曲，深槽、淺灘交錯分布其中；2、彎曲型：具有外形曲折、蜿蜒蠕動的動態(tài)特性，分布范圍廣，任意兩相鄰淺灘的間距約為河寬的57倍；3、分漢型：又稱江心洲型河道，具有一個或幾個江心洲，河身呈蓮藕狀，具有兩股以上的汊道，汊道交替消長；4、游蕩型：河身順直寬淺，沙灘眾多，汊道交織，河床變形迅速，主槽擺動不定，水

3、流散亂。河流生態(tài)修復中，主要應針對河流形態(tài)，將溝渠化的河流形態(tài)改造成近自然的河流形態(tài)。1.河流斷面設計河道斷面應設計有深潭和淺灘，斷面上植物設計應注意層次，設計時應注意喬木、灌木和水生植物布置的位置和寬度，理想的河道斷面圖如圖1所示。圖1河道剖面理想斷面設計對于硬質化現(xiàn)象嚴重的河道斷面，應以河道修復理想剖面為基礎，加以改造。硬質化河道生態(tài)修復剖面如圖2所示。圖2硬質化河道生態(tài)修復剖面2. 淺灘和深潭河流結構設計深潭和淺灘是自然河道中常見的較復雜的生境，為浮游生物，魚類等提供復雜的生活環(huán)境，躲避天敵，有利于河道生物多樣性的豐富，對于河流生態(tài)修復有著重要意義。針對人工河道，應在沿河流方向剖面，塑造

4、地形，形成近自然的深潭和淺灘，深淺變化明顯。沿河流方向生態(tài)修復剖面如圖3所示。3. 多孔隙河岸結構的設計在河道近水區(qū)采用多孔隙結構材料，一方面多孔結構表面積較大，較大的空間可供植物生長，其次河岸疏松的結構為魚類，微生物提供避難和覓食的場所，豐富河岸周邊的物種群落。河道生態(tài)修復過程中，多采用植物護岸、植物木材和石料組合護岸、植物袋和混凝土組合護岸、石籠和植物組合護岸，這些護岸與硬質化護岸不同，給河岸周邊生物留下了充足的生存空間。常見的河道護岸修復示意圖如圖4所示。草.電護嬪廉商瓦t工程世石-山將糾音護岸設計H1扭物芋憚設計圧草尉護墟圖4多孔隙河岸結構設計二、河床生態(tài)修復設計技術河床生態(tài)修復技術主

5、要針對河道內部，在河床上構建構筑物，如丁字壩等，改變河道水力條件，進而形成深潭和淺灘交替的地形特點，恢復底棲動物，構建河流健康的食物鏈，形成河道食物網(wǎng)，豐富河道及周邊的生物多樣性。1.河床深潭與淺灘設計蛇形河道河床生態(tài)修復工程在河道生態(tài)修復工程的基礎上，根據(jù)流體力學的一般規(guī)律，構建深潭與淺灘共存的河床地形。河流彎道的外側受河水沖刷，適宜設置結構較牢固的深潭結構，彎道內側河水流速緩慢，易形成回旋的渦流，宜設置淺灘結構。河床深潭與淺灘設計如圖5所示。.7寒爲沖剔卻i£：水直沖冏邵世的科岸：不浙脛崩汝碟*忒爲沖副出I席*SiB寸水濟流向圖5河床深潭與淺灘設計2.丁壩設計（1）樁式丁壩樁式丁

6、壩是在河床內打入木樁，利用木樁減緩水流速度，使河水中的懸浮物沉積，在丁壩周圍形成淺灘地形，樁式丁壩具有設計合理、施工簡易、壩體內無內壓力、可有效減輕局部沖刷、維護方便等優(yōu)點，可廣泛應用于各類河道治理、海塘保護等工程中。樁式丁壩以木樁為原材料，木樁尺寸一般長約35m，粗約1215cm，木樁與木樁之間的間隔約為1m。丁壩尺寸設計應符合水利條件，丁壩寬度為應在1/10河寬以內，高度應設計為洪水的0.20.3，丁壩間隔的丁壩長的24倍，約為1030倍。樁式丁壩斷面示意圖如圖6所示。平面?zhèn)让妫?-«I!0jib»|1。：圖6樁式丁壩斷面示意圖樁式丁壩布置時，應充分考慮木材的防腐和丁壩

7、的維護。樁式丁壩原材料為木材，易腐爛，不做好防腐工作，將大大減小丁壩的使用壽命；樁式丁壩施工時應交錯打樁，上游木樁應略低于下游木樁，使每根木樁受同等的水力沖擊力；配置長丁壩時需要充分研究，丁壩建設應與河道治理規(guī)劃整體結合。（2）石丁壩石丁壩是使用毛石堆砌或者填土表面用毛石干砌或漿砌的不透水丁壩，常采用的有干砌丁壩、漿砌丁壩、混合砌丁壩和框架結構丁壩，石丁壩適用于河床為砂礫，流速較快的河流。石丁壩多用作減緩洪水，改變水流方向，保護有侵蝕風險的河岸等，并且丁壩間的泥沙堆積可創(chuàng)造近自然的河岸。石丁壩的原材料主要為自然石料，可采用工程施工產(chǎn)生的石料，石料形狀和色彩應與周圍環(huán)境協(xié)調，粒徑應能維持丁壩穩(wěn)定

8、。石丁壩寬度為應在1/10河寬以內，高度應設計為洪水的0.20.3，丁壩間隔的丁壩長的24倍，約為1030倍。石丁壩斷面示意圖如圖7所示。圖7石丁壩斷面示意圖石丁壩修建時應注意丁壩頭部取較大的石料，減小壩表面的凹凸面，內部使用水泥砂漿連接，減小丁壩頭部集中水平和集中垂直流線的危險。若河流的河床多為砂礫，且沖刷現(xiàn)象較明顯，應考慮設置反濾層。若希望在丁壩間形成河灣，應控制丁壩間距離，保證河灣不被埋沒。石丁壩根部應種植固岸效果較好的植被，防止河岸受侵蝕。（3）混凝土丁壩混凝土丁壩是使用不規(guī)則的混凝土塊體建造丁壩，在其上覆蓋當?shù)睾哟膊牧媳硗梁蛼伿渲兴虏糠侄嗖捎脪伿秃哟膊牧?，水上部分采用覆土?；?/p>

9、凝土丁壩可減緩水力勢能，促使泥沙堆積，丁壩結構在洪水時可成為魚類的避難所?；炷炼卧牧喜捎貌灰?guī)則混凝土砌塊，其上再鋪種植土或河床材料，扦插或栽植柳樹。丁壩寬度為應在1/10河寬以內，高度應設計為洪水的0.20.3，丁壩間隔的丁壩長的24倍，約為1030倍，在凹岸配置丁壩時，丁壩的間隔通常在長度的2倍以內?；炷炼螖嗝媸疽鈭D如圖8所示。圖8混凝土丁壩斷面示意圖混凝土丁壩設計時應采用不規(guī)則且不易被沖走的混凝土塊體，采用木沉排和蛇籠作為護腳固槽，若河流的河床多為砂礫，且沖刷現(xiàn)象較明顯，應考慮設置反濾層，防止河床砂礫被沖走。3.護底固槽設計護底固槽設計主要采用較緩的迫降比，利用砌石、混凝土體塊等

10、在河床上建設擋水建筑物等方法，加固河槽。傳統(tǒng)的護底固槽工程落差較大，魚類無法洄游，生態(tài)護底固槽工程采用較緩的迫降比，將護底固槽工程在河流沿線分為緩流淺灘急流淺灘和深潭三部分，有利于魚類洄游。生態(tài)護底固槽工程如圖9所示。IT圖9生態(tài)護底固槽工程示意圖L一深溥y*急濫浚灘十緩流賤灘*4. 城市中小型河床的近自然修復方法城市中小河流治理多采用直線型混凝土河道治理方法，將已建好的混凝土河道拆除進行重建耗費重大，也造成巨大的浪費。河床近自然修復方法主要為深挖河道，一般工程開挖3040cm，將土方置于河床兩側，河邊設置木樁、鋪設塊石等，構建多空縫隙河岸空間。河床近自然修復設計示意圖如圖10所示。圖9河床近

11、自然修復設計示意圖三、河岸生態(tài)修復設計技術我國目前的河岸治理工程多采用混凝土或鋼筋混凝土護岸，護岸方法阻隔了陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)的有機聯(lián)系。河岸生態(tài)修復應從人與自然和諧相處出發(fā)，在滿足工程安全的前提下，應采用多種材料組合的護岸結構，構建適于生物棲息與繁衍的生態(tài)環(huán)境。1.親水護岸親水護岸的河岸設計坡度為1:61:3，在確保居民安全的前提下，增加親水護岸的可利用性，材料可采用天然石塊和植物材料。在河岸形成河灣和親水河岸休閑空間，形成緩坡，散步小路、河灣交錯的親水護岸結構。2.生態(tài)系統(tǒng)保護護岸（1）植物護岸自然河岸兩側生長著蘆葦、柳樹等植物，植物護岸是以修復植物群落為目的，恢復河道兩側原有的植

12、物。一般種植柳枝、蘆葦、菖蒲等，國外多白楊樹、榛樹等。修復植物群落，水中的植物可為魚類、昆蟲等提供產(chǎn)卵，避難和覓食的場所。插柳駁岸：在河岸插栽柳樹幼苗，恢復城市近自然河道柳樹群落，種植方法包括插栽和鋪蓋柳樹幼苗兩種。構建方法如圖10、11所示。圖10插栽柳樹幼苗示意圖圖11鋪蓋柳樹幼苗示意圖柳樹柵欄駁岸：為防止水土流失，將木樁成排打入地下，岸邊利用柳條編制柵欄狀，可有效防止河岸受水流侵蝕。構建方法如圖12所示。圖12柳樹柵欄工程示意圖捆柴駁岸：將萌芽力強的嫩柳條捆成柴，利用木樁固定在河岸坡腳，可有效防止水土流失。構建方法如圖11所示。圖12捆柴駁岸工程示意圖2）木材護岸采用圓木等固定河岸坡腳，

13、在柳樹根系為發(fā)達前起零時保護河岸的作用，防止水土流失，構造圖如圖13所示。圖13木材駁岸工程示意圖3）拋石護岸根據(jù)河流的水流沖刷能力，放置不同的石塊，插入柳樹，恢復近自然的河岸生態(tài)系統(tǒng)，恢復河岸生態(tài)系統(tǒng)，增強河流的自凈能力。構造圖如圖14所示。圖14拋石護岸工程示意圖4）石籠護岸石籠護岸是在方形或者圓形的鐵絲籠放入直徑不太大的天然石塊，坡度控制在1:0.5或1:1，石籠護岸是傳統(tǒng)的護岸方法之一，填料粒徑小，空間密集，施工后不能立刻顯現(xiàn)其生態(tài)效益，當泥沙逐漸淤積，水生植物生長之后，石籠護岸的生態(tài)效益逐漸體現(xiàn)。構造圖如圖15所示。圖15石籠護岸工程示意圖（5）連接混凝土塊護岸采用混凝土砌塊確保護岸

14、強度，混凝土砌塊相互連接，增加護岸的穩(wěn)定性同時，混凝土中間有裂紋，可供植物生長，表面覆土，或者覆蓋生態(tài)袋種植植物。構造圖如圖16所示。IT嗟時土缺W±I瓏時晞孚曲51圖16連接混凝土工程示意圖（6）不同材料組合護岸為快速修復受損的河岸生態(tài)系統(tǒng)，可采用不同材料組合的護岸方法。常見的護岸形式有：鋪設石籠護岸、箱式石籠駁岸、墊石籠駁岸、盛土石籠丁壩護岸。鋪設石籠護岸：利用桶式沉排沉底，鐵絲石籠放在1:2的護坡底層，松木和柳條工程放在1:2護坡。箱式石籠駁岸：利用巨石沉底，護坡坡度設計為1:21:4，以箱式石籠固定護坡。墊石籠駁岸：利用巨石沉底，巨石下設置墊石籠結構，砌石護坡設置坡度為1:1

15、1:5之間，水面以上護坡設置坡度為1:5，采用墊石籠結構，上層鋪草皮，下層設置防砂層。盛土石籠丁壩護岸：在設計河床高程以上設置護腳工程，岸邊設置拋石，加固河岸，拋石以上的河岸采用防砂板和大型連接混凝土塊體，設計坡度為1:2，丁壩拋石以上設置石籠，其上恢復蘆葦群落。3.景觀護岸景觀護岸以蛇籠、干砌石、拋石和混凝土塊體等方法，針對水陸交錯帶的陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡地帶，采用建筑材料和植物材料組合的方法恢復近自然的景觀格局。四、河岸帶生態(tài)修復技術河岸帶是指河流洪水位和低水位之間的河床、洪水位之間的河床及洪水位以上河水影響完全消失為止的地帶，河岸帶主要有堤岸和河漫灘。河岸帶生態(tài)修復的過程中應在確保防洪條件的前提下，強化河流生態(tài)系統(tǒng)和景觀的保護，重視親水性。河岸帶植物群落結構由深至淺依次為：沉水植物、浮葉植物、挺水植物、濕生植物和濕生林，如圖17所示。'.Vd興&王誓V用巨時鳳心:丄滋關齡輕化莎応木M刪韓葉櫃嗨圖17河岸帶植物群落示意圖1.生物群落結構的優(yōu)化植物配置時應合理的配置密度，配置時應視樹種、草種不同而定，喜光、速生、干直的喬木樹