新能源性湖泊沿岸水域基底修復(fù)技術(shù)研究

新能源性湖泊沿岸水域基底修復(fù)技術(shù)研究

湖泊岸的海防水庫(kù)在防洪、蓄水、防止湖泊侵蝕、固定湖泊水面和防止人類疾病方面發(fā)揮著重要作用。然而，海防水庫(kù)的建設(shè)對(duì)湖濱帶起到了強(qiáng)烈的控制，切斷了水系的連續(xù)性，導(dǎo)致陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)的分裂和運(yùn)行水位的增加，原有的緩坡地形海岸帶變成了一個(gè)水井狀的落基山脈，大量的原始天然海灘消失，水深和消波的變化，使湖泊帶的棲息地條件急劇惡化，包括濕地和高大挺拔的水生植物無(wú)法生存，對(duì)湖泊生態(tài)的產(chǎn)生了極其不利的負(fù)面影響。因此，該技術(shù)主要采用人工方法，在目標(biāo)水域外沿結(jié)構(gòu)層進(jìn)行簡(jiǎn)單的人工排水，采用尿布袋法將疏浚的湖渣吹至基本修復(fù)區(qū)，形成緩坡草，改善湖泊沿海區(qū)域的自然條件，為湖泊沿海區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)創(chuàng)造良好的棲息地條件。1構(gòu)筑混凝土駁岸,改善湖泊岸線自然條件湖泊陡坎沿岸水域基底修復(fù)技術(shù),其特征為在需要進(jìn)行湖泊生態(tài)修復(fù)的湖濱陡坎沿岸水域范圍,采用人工方法在目標(biāo)水域外沿構(gòu)筑水下圍埝,采用絞吸式挖泥船等設(shè)備將疏浚的湖泥按設(shè)計(jì)高程要求吹填至基底修復(fù)工程區(qū)內(nèi),形成自然緩坡淺灘,改善湖泊沿岸帶自然條件,為湖泊沿岸帶生態(tài)修復(fù)創(chuàng)造良好的生境條件。湖泊陡坎沿岸帶基底修復(fù)技術(shù)工藝步驟主要包括基底修復(fù)工程區(qū)域及底泥吹填工程量的確定、圍埝建設(shè)、底泥疏浚及吹填等過(guò)程。1.1確定底泥吹填工程設(shè)計(jì)區(qū)域基底修復(fù)工程區(qū)域主要指項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)中確定需要進(jìn)行湖泊生態(tài)修復(fù)的湖濱陡坎沿岸水域范圍,底泥吹填工程量主要由滿足挺水植物生長(zhǎng)的水深條件對(duì)應(yīng)的基底需抬升的高度和基底修復(fù)工程區(qū)域面積確定。1.2利用斜樁加強(qiáng)圍穩(wěn)定性在目標(biāo)水域外沿構(gòu)筑水下?lián)跄鄧?建埝步驟包括打樁、鋪掛竹排和土工布等,主要材料為木樁、竹排、土工布,其中木樁為豎直支柱,主要承受竹排傳來(lái)的橫向充填泥的壓力,為主要受力構(gòu)件,其間距為1.0m,形成圍埝支撐骨架;每隔5m設(shè)一斜樁,以增強(qiáng)圍埝穩(wěn)定性;豎樁入土深度是現(xiàn)有泥面高程下3~4m;在木樁迎泥面鋪掛竹排,竹排迎泥面覆有紡?fù)凉げ家該跄嘤?最終形成人工灘地的支撐墻體,該圍埝即可排放余水,又可防止吹填湖泥大量流失。這種圍埝的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在水上施工較為容易,打設(shè)木樁可采用Watermaster(水王)ClassicⅢ型多功能工程船或采用人力打樁,其它如架設(shè)竹排、鋪布等則全部采用人力施工,在施工、吹填期間須加強(qiáng)維護(hù),需及時(shí)維護(hù)補(bǔ)強(qiáng),如加密木樁、增加叉樁等。1.2.1高度邊緣的高度圍埝埝頂高程一般高于吹填灘面設(shè)計(jì)標(biāo)高0.4~0.7m,在完成生態(tài)修復(fù)工程后,應(yīng)將圍埝頂削除,避免過(guò)分出露水面,影響景觀。1.2.2樁底標(biāo)高和地主要決定于基底修復(fù)區(qū)底板土質(zhì)的物理特性,若非吃力泥層較厚,木樁入土深度較大,反之較淺,一般木樁入土深度≥3~4m,局部需加強(qiáng)地段≥4~5m,即根據(jù)圍埝處水深情況和圍埝穩(wěn)定情況,木樁樁底標(biāo)高是不相同的。1.2.3竹排底高度為防止基礎(chǔ)底部漏泥,竹排宜入土深度≥0.5m。1.2.4豎向竹壓條的安裝竹排與木樁間以8#鉛絲連接固定;沿圍埝長(zhǎng)度方向布置等間距的豎向竹壓條將土工布與竹排夾緊,壓條間距約1.0m,竹壓條通過(guò)鉛絲與竹排固定。土工布間接合采用機(jī)縫或粘接方式,不采用搭接方式。1.3基底支撐采用底泥疏浚設(shè)備在基底修復(fù)區(qū)所屬湖泊指定水域疏浚的湖泥,通過(guò)輸泥管吹填至基底修復(fù)工程區(qū)內(nèi),輸泥管沿湖岸鋪設(shè),管口布設(shè)與圍埝垂直,采取邊吹填、邊延伸移動(dòng)管口的方式進(jìn)行基底修復(fù)區(qū)分片吹填作業(yè),確保灘面吹填均勻,經(jīng)余水外排湖泥自然沉降的固液分離過(guò)程后,形成湖濱自然淺灘。在施工期間應(yīng)在吹填區(qū)按規(guī)范設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的水尺以監(jiān)控灘面高程變化,使吹填厚度或?yàn)┟娓叱虧M足生態(tài)修復(fù)的設(shè)計(jì)要求,疏浚吹填造灘設(shè)備可采用湖泥吹填量為80~1600m3/h絞吸式挖泥船,也可采Watermaster(水王)ClassicIII型多功能工程船等小型反鏟挖泥船配運(yùn)泥駁或泥漿泵完成。1.3.1底泥吹填設(shè)計(jì)高程底泥吹填高度控制主要取決于使基底修復(fù)區(qū)的水深應(yīng)滿足生態(tài)修復(fù)種植挺水植物的要求,即每年春夏季挺水植物種植季節(jié)種植區(qū)最佳水深范圍不宜超過(guò)0.3m,因此底泥吹填極限平均厚度控制為吹填設(shè)計(jì)高程(春夏季挺水植物種植季節(jié)湖泊最低運(yùn)行水位高程減去0.3m),減去基底修復(fù)區(qū)湖底平均高程:吹填的灘面高程控制的原則應(yīng)確保在春夏季挺水植物種植季節(jié)基底修復(fù)區(qū)平均水深范圍為0.0(剛好露灘)~0.3m,以滿足挺水植物的種植要求。1.3.2基底修復(fù)區(qū)平均吹填高度和吹填高程偏差控制陡岸湖濱沿岸水域基底修復(fù)工程施工精度要求為,基底修復(fù)區(qū)平均吹填高度偏差范圍應(yīng)控制在±0.1~0.2m之間,吹填高程偏差范圍應(yīng)控制在±0.3~0.5m之間。2緩坡淺至深緩坡地層的生態(tài)恢復(fù)湖泊生態(tài)修復(fù)是湖泊污染綜合治理的重要組成部分,其主要內(nèi)容是湖濱帶不同生態(tài)類型植被的恢復(fù),由于水深及風(fēng)浪的限制,對(duì)于陡坎地形的湖泊沿岸帶,在水深>1.0m的水域恢復(fù)以挺水植物為主的生態(tài)修復(fù)難度較大,因此必須采取適當(dāng)措施對(duì)湖泊該類沿岸水域?qū)嵤┗仔迯?fù),形成緩坡淺灘,設(shè)法降低沿岸帶水深,使其控制在滿足沿岸挺水植物恢復(fù)所允許的范圍之內(nèi),為湖泊生態(tài)恢復(fù)創(chuàng)造良好生境條件,其效果主要為:(1)恢復(fù)湖泊湖濱帶由淺至深緩坡地形的自然狀態(tài),降低水深、抑制風(fēng)浪,提高挺水植物種植的成活率及湖泊生態(tài)恢復(fù)的效果。(2)促進(jìn)湖濱帶生態(tài)功能的發(fā)揮,包括凈化水體、抑制湖泊蘭藻水華、提高湖濱帶生物多樣性及景觀美學(xué)價(jià)值。目前該技術(shù)已成功應(yīng)用于滇池草海水域生態(tài)修復(fù)工程,實(shí)現(xiàn)了草海東風(fēng)壩北岸陡坎沿岸帶基底修復(fù)造灘8萬(wàn)m2,底泥吹填工程量9.2萬(wàn)m3,為湖濱帶生態(tài)修復(fù)創(chuàng)造了良好的生境條件,并在該區(qū)域成功種植了大片不同種類挺水植物,形成凈化水質(zhì)、清除藍(lán)藻水華的“生態(tài)陷阱”,提供了湖泊陡坎沿岸生境條件改善及生態(tài)修復(fù)新技術(shù),該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)湖泊生態(tài)修復(fù)工程中首次成功應(yīng)用,對(duì)湖泊陡坎沿岸帶基底修復(fù)具有很好的工程示范和指導(dǎo)意義。3編織袋裝土圍湖泊陡坎沿岸水域基底修復(fù)技術(shù)是將現(xiàn)有圍埝技術(shù)和底泥疏浚技術(shù)的組合應(yīng)用,湖泊陡坎沿岸水域基底修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵之一是建設(shè)水下圍埝設(shè)施,據(jù)調(diào)查目前常用的圍埝技術(shù)主要為編織袋裝土水下圍埝技術(shù),而本技術(shù)為木樁竹籬笆水下圍埝技術(shù)。編織袋裝土圍埝技術(shù)是由人工將泥土裝入編織袋,然后將大量土袋在目標(biāo)水域外沿堆壘成梯形斷面堤壩的技術(shù),該技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;陸地圍埝穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng),由于圍埝是靠土袋疊摞堆壘而成,土袋相互之間的連接力較弱,圍埝整體與湖床是依靠重力連接,在浮力及風(fēng)浪的作用下水下編織袋裝土圍埝的穩(wěn)定性相對(duì)較差;從提高穩(wěn)定性角度而言,編織袋裝土圍埝橫截面應(yīng)為梯形,該種圍埝的橫截面積較大,造成建埝材料用量尤其是泥土用量較大,在壩頂標(biāo)高相同條件下(圍埝凈高3.0m,考慮軟基影響)的編織袋裝土圍埝每延米體積為32m3,若壩體高度較高則圍埝橫截面及材料用量將隨之明顯增大,并使湖泊庫(kù)容縮小,有填湖的嫌疑;該圍埝一般主要采用人力施工,施工人員多,作業(yè)面大,勞動(dòng)強(qiáng)度和施工難度大;圍埝的運(yùn)行維護(hù)管理相對(duì)麻煩;投資較高,在壩頂標(biāo)高相同條件下(圍埝凈高3.0m,考慮軟基影響)的編織袋裝土圍埝每延米造價(jià)約為2400元。木樁竹籬笆圍埝技術(shù)是在目標(biāo)水域外沿采用機(jī)械或人工等距離在湖床打樁以豎樁和斜樁作為該圍埝的支撐骨架,在木樁迎泥面鋪掛竹排,竹排迎泥面覆有紡?fù)凉げ夹纬扇斯┑氐闹螇w的技術(shù)。該技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;由于木樁竹籬笆圍埝整體性強(qiáng),圍埝構(gòu)件之間連接力較緊密,同時(shí)吹填淤泥對(duì)圍埝產(chǎn)生的滑動(dòng)作用力基本被圍埝外側(cè)水體靜壓力抵消,因此圍埝的穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng);該種圍埝的橫截面積很小,造建埝材料用量較少,在壩頂標(biāo)高相同條件下(壩高2.0m)的竹籬笆圍埝每延米體積僅約為0.6m3,僅為編織袋裝土圍埝體積的1.87%。對(duì)湖泊庫(kù)容大小的影響小;該圍埝一般主要采用人力施工,施工人員較少,作業(yè)面小,勞動(dòng)強(qiáng)度和施工難度小;圍埝的運(yùn)行維護(hù)管理相對(duì)容易;投資相對(duì)較低,在壩頂標(biāo)高相同條件下(壩高2.0m)木樁竹籬笆圍埝技術(shù)圍埝每延米的造價(jià)約為300元,僅為編織袋裝土圍埝的12.5%?？傊緲吨窕h笆水下圍埝技術(shù)優(yōu)于編織袋裝土水下圍埝技術(shù),見(jiàn)表1。4人工筑堤湖泊人工濕地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)(1)該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化生態(tài)修復(fù)工程中首次成功應(yīng)用,對(duì)湖泊陡坎沿岸帶基底修復(fù)具有很好的工程示范和指導(dǎo)意義,該技術(shù)現(xiàn)已向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申報(bào)技術(shù)發(fā)明專利(200510010988.0)。(2)該技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、維護(hù)方便、投資及運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn),其有利于人工筑