生態(tài)護坡的設(shè)計原則

生態(tài)護坡的設(shè)計原則

1土塊體護坡工程傳統(tǒng)的河流保護色主要包括砂漿或干塊石保護墻、當前混凝土預(yù)備護岸、預(yù)制混凝土砌塊體保護等。這些護坡工程的造價均相對較高,且水下施工、維護工作難度較大。其最大的缺點還在于,它僅僅從滿足河道岸坡的穩(wěn)定性和河道行洪排澇功能的角度出發(fā)進行設(shè)計施工,很少考慮對環(huán)境和生態(tài)的影響。1.1影響生物多樣性的因素傳統(tǒng)的護坡工程將整個河岸表面封閉起來,隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換,原先生長在岸坡上的生物不能繼續(xù)生存,生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈斷開,使土壤和水體中的生物失去了賴以生存的環(huán)境。對生態(tài)的影響主要是:①用水泥石料修葺的河道中,具有凈水功能的水生生物生長非常困難,河水自凈能力將大為降低,水質(zhì)可能惡化;②會導(dǎo)致河水受陽光影響而水溫變化過大,不利于維持水中生態(tài)平衡,特別是高溫季節(jié),容易使傳染病菌孳生;③隨著水流流速的增大,水中一些生物會被水流沖走,使水中生物減少,岸上又缺乏天然植物,直接影響沿河野生生物種類生存,如水鳥。據(jù)統(tǒng)計,目前城市河道襯砌后,沿河生物種類減少了70%以上,而水生物也只相當于原來的50%。1.2天然植物起菌劑和駁岸坡對水質(zhì)惡化的影響傳統(tǒng)的混凝土護坡在施工中均不同程度地使用了一些添加劑,如早強劑、抗凍劑、膨脹劑等,這些添加劑在水中發(fā)生反應(yīng),對水質(zhì)和水環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。岸坡沒有天然植物作為屏障,會使岸邊的垃圾輕易入水,造成污染。這些雖然不是水質(zhì)惡化的主要原因,但它們對水質(zhì)的惡化起到了促進作用。同時,沒有綠色的傳統(tǒng)護坡使河道失去了原有的生機,這與現(xiàn)代人們追求回歸自然的要求不相一致,與現(xiàn)代城市建立優(yōu)美環(huán)境相違背,更與現(xiàn)代城市的人文景觀不相和諧。2洪指標分析指標生態(tài)護坡所涉及的范圍很廣泛,目前國內(nèi)外對其還沒有明確的定義,絕大多數(shù)人認為岸坡上種植植物就是生態(tài)護坡。筆者認為生態(tài)不僅僅包括植物,它應(yīng)是一個系統(tǒng)的含義。生態(tài)護坡應(yīng)該包括兩方面的含義:首先是護坡,其次是生態(tài)。其具體內(nèi)涵為:①首先在滿足行洪排澇要求的基礎(chǔ)上,保證岸坡的穩(wěn)定,防止水土流失;②生態(tài)護坡是開放式的系統(tǒng),它是與周圍生態(tài)系統(tǒng)密切聯(lián)系的,不斷與周圍生態(tài)系統(tǒng)進行物質(zhì)交換;③生態(tài)護坡是動態(tài)平衡的系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)的生物之間存在著復(fù)雜的食物鏈,它們互為食物,保持著系統(tǒng)的動態(tài)平衡;④生態(tài)護坡是動力式的系統(tǒng),它與水流之間是相互作用的,水流對岸坡有沖刷作用,岸坡對水流有阻礙作用,岸坡生態(tài)系統(tǒng)是地表水與地下水交換的媒介;⑤生態(tài)護坡是整個生態(tài)系統(tǒng)(包括自然生態(tài)系統(tǒng)和社會生態(tài)系統(tǒng))的一個子系統(tǒng),它與其他生態(tài)系統(tǒng)之間是相互協(xié)調(diào)、協(xié)同發(fā)展的,它的生態(tài)功能好壞直接影響其他生態(tài)子系統(tǒng)功能的發(fā)揮,甚至還會破壞其他生態(tài)系統(tǒng);⑥生態(tài)護坡是可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)。3生態(tài)保護設(shè)計原則3.1表層土滑動破壞引起的不穩(wěn)定護坡的設(shè)計首先應(yīng)滿足岸坡穩(wěn)定的要求。岸坡的不穩(wěn)定性因素主要有:①由于岸坡面逐步?jīng)_刷引起的不穩(wěn)定;②由于表層土滑動破壞引起的不穩(wěn)定;③由于深層滑動引起的不穩(wěn)定。因此,我們應(yīng)對影響岸坡穩(wěn)定的水力參數(shù)和土工技術(shù)參數(shù)進行研究,從而實現(xiàn)對護坡的水力穩(wěn)定性設(shè)計。3.2設(shè)計原則的原則生態(tài)護坡設(shè)計應(yīng)與生態(tài)過程相協(xié)調(diào),盡量使其對環(huán)境的破壞影響達到最小。這種協(xié)調(diào)意味著設(shè)計應(yīng)以尊重物種多樣性、減少對資源的剝奪、保持營養(yǎng)和水循環(huán)、維持植物生境和動物棲息地的質(zhì)量、有助于改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的健康為總體原則。主要包含以下幾個方面。(1)場所自然設(shè)計原則設(shè)計應(yīng)因地制宜,在對當?shù)刈匀画h(huán)境充分了解的基礎(chǔ)上,進行與當?shù)刈匀画h(huán)境相和諧的設(shè)計。這一原則包括:①尊重傳統(tǒng)文化和鄉(xiāng)土知識;②適應(yīng)場所自然過程,設(shè)計時要將這些帶有場所特征的自然因素考慮進去,從而維護場所的健康;③根據(jù)當?shù)貙嶋H情況,盡量使用當?shù)夭牧?、植物和建?使生態(tài)護坡與當?shù)刈匀粭l件相和諧。(2)減少能源和生物資源使用,提高資源的利用率。我國現(xiàn)行的資源利用的能源,不僅可以對于自然生態(tài)系統(tǒng)的物流和能流,生態(tài)設(shè)計強調(diào)的解決之道有4條:①保護不可再生資源,不是萬不得已,不得使用;②盡可能減少能源、土地、水、生物資源的使用,提高使用效率;③利用原有材料,包括植被、土壤、磚石等服務(wù)于新的功能,可以大大節(jié)約資源和能源的耗費;④盡量讓護坡處于良性循環(huán)中,從而使資源可以再生。(3)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建自然生態(tài)系統(tǒng)為維持人類生存和滿足其需要提供各種條件和過程,這就是所謂的生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)。這一原則著重體現(xiàn)在:①自然界沒有廢物,每一個健康生態(tài)系統(tǒng),都有完善的食物鏈和營養(yǎng)級,所以生態(tài)設(shè)計應(yīng)使系統(tǒng)處于健康狀態(tài);②邊緣效應(yīng),在兩個或多個不同的生態(tài)系統(tǒng)邊緣帶,有更活躍的能流和物流,具有豐富的物種和更高的生產(chǎn)力,也是生物群落最豐富、生態(tài)效益最高的地段,河道岸坡作為水體生態(tài)與陸地生態(tài)之間的邊緣帶,在設(shè)計時應(yīng)充分考慮其邊緣效應(yīng);③生物多樣性,保持有效數(shù)量的動植物種群,保護各種類型及多種演替階段的生態(tài)系統(tǒng),尊重各種生態(tài)過程及自然的干擾,包括自然火災(zāi)過程、旱雨季的交替規(guī)律以及洪水的季節(jié)性泛濫。4生態(tài)修復(fù)設(shè)計生態(tài)修復(fù),是指把已經(jīng)退化的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)到與其原有能保持自然潛能的狀態(tài)極其近似的狀態(tài)。主要包括以下幾方面:①恢復(fù)生態(tài)完整性;②恢復(fù)原有功能;③兼顧上下游大型景觀要求。通過對實地考察,分析研究河道生態(tài)退化與護坡的關(guān)系、機理,了解生態(tài)修復(fù)的潛能和可行性,在此基礎(chǔ)上,對現(xiàn)有護坡進行生態(tài)修復(fù)設(shè)計。首先應(yīng)該確定修復(fù)目標,如以恢復(fù)到某一年或某一段時間內(nèi)的狀況為目標。生態(tài)恢復(fù)是長期的工程,應(yīng)該分階段制定相應(yīng)的修復(fù)計劃和修復(fù)方案。通過一定的試驗驗證按以上原則設(shè)計出的護坡模式,校正其中與實際條件不相符的一些參數(shù),使其達到最優(yōu)。(1)針對不同地質(zhì)條件、不同功能、不同流速、不同坡比的河道段岸坡穩(wěn)定性進行試驗研究。(2)岸坡與水體的相互作用試驗,通過試驗研究不同護坡形式對流態(tài)、流速、水位等河道水流特性的影響以及水流對護坡的穩(wěn)定性影響。(3)通過試驗研究不同護坡結(jié)構(gòu)形式、不同護坡材料、不同護坡布置方式對水體生態(tài)環(huán)境(包括水質(zhì)、動物種群、植物種群)的影響。(4)岸坡作為地表水與地下水之間的媒介,在兩者物質(zhì)交換過程中起著一定的作用。通過試驗對岸坡在兩者之間的物質(zhì)交換作用以及在水體污染物的擴散過程中所起的作用進行研究。(5)通過試驗研究生態(tài)護坡的生態(tài)承載力。5從生態(tài)角度出發(fā),制定生態(tài)護坡的標準在保證岸坡穩(wěn)定和滿足行洪要求的基礎(chǔ)上,河道生態(tài)護坡是一個與周圍環(huán)境相互協(xié)調(diào)、協(xié)同發(fā)展,保證社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的開放性的生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)護坡涉及的范圍、因素較多,在設(shè)計時應(yīng)綜合考慮各方面的因素,在滿足岸坡穩(wěn)定的前提下,以維持物種多樣性、減少對資源的剝奪、保持營養(yǎng)和水循環(huán)、維持植物生存環(huán)境和動物棲