绿化混凝土河道边坡生态防护技术(图文并茂).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,绿化混凝土生态防护技术,应用领域：土木防护工程,土木防护工程：为防止水流或其它外界作用的有害影响，保持构筑物或天然河道不受破坏而采取的各种工程措施。,河道边坡防护及生态景观工程,公路边坡防护及生态景观工程,铁路边坡防护及生态景观工程,航道生态景观挡墙工程,老护坡、老挡墙生态改造工程,技术起源,传统硬化护坡,防护强，但破坏生态劣化环境,传统草皮护坡,生态化，但防护功能差，不抗冲刷,传统的防护工程方式的弊病,对生态环境的不良影响。切断了水生物链，水中的生物及微生物的生存环境和生存空间受到毁灭性破坏，生态失去了平衡，使河流的自我净化能力大大降低。,对自然环境的直接和间接破坏作用。采用砌石、混凝土板块、模袋混凝土等刚性护砌材料，必须要大量开山采石，挖河取砂，直接毁坏自然环境。,加剧了城市热岛效应。在夏季，混凝土护砌表面较高的温度使环境温度随之升高，据实测，混凝土表面温度一般可达,5060,。,绿化混凝土生态防护技术,施工中先用混凝土防护,施工后表面绿草茵茵,将混凝土的防护功能和植物的生态功能完美结合起来,生态护坡,/,挡墙的优势,再造由草与水，草与硬地共同构成的生态环境；提高护砌材料表面透水透气性，增强湿热交换能力；,维护水生态链，增加城市及河流自我净化能力；,减少因采砂石对山林及河道的破坏；减少水泥用量，相应减少二氧化碳排放量，改变了混凝土硬地及护砌材料劣化人类生存环境的状况，实现了防护和生态修复的统一。,解决方法：绿化混凝土技术,绿化混凝土，又叫生态混凝土,能长草的混凝土：,即能够适应植物生长、可进行植被作业的混凝土及其制品，具有基本保持原有防护作用、修复与保护自然环境、改善人类生态条件三个功能。,目前国内外其他的生态混凝土有两种形式：一种类似植草砖，利用各种连锁块、混凝土块预制或拼合形成的方孔、圆孔，在孔洞内填土种草。一种是在混凝土上覆盖,10cm,以上的种植土，植物根系无法穿透混凝土，植物靠混凝土上厚厚的种植土进行生长。,这两种都不是真正的在混凝土上种花草。,自然植被,自然植被的形成,植被层,母质层,基质层,拟自然植被形成条件,绿化混凝土的基本知识,物理力学性能,-,构造与强度关系,生物生存要求,-,空间与强度关系,生物生长要求,-,水、土化学环境,具体为：,必要的植物生长空间（有效孔径）；,改造并利用混凝土孔隙内的盐碱性水环境；,提供长期发挥效用的植物生长营养元素并使之得到充分利用；,掌握植物生长的湿热环境条件。,提供其它必要的生长介质。,一、生长空间,绿化混凝土中应具有能适合植物根系生长、相互贯通的孔洞，并能增强植被层的附着能力。,绿化混凝土的有效孔径概念，定义为：,绿化混凝土中能适合,植物根系生长要求，且相,互贯通孔洞的最可几直径。,有效孔径是区别绿化混凝土与普通无砂混凝土、衡量绿化混凝土上植物可否生长的重要标志，也是绿化混凝土设计的主要依据。,从适合常见适用植物根系生长、孔洞内土壤化学条件、孔隙材料充填三方面考虑。,抗压强度与耐久性,经过对在不同粒径的碎石、不同的普通硅酸盐,42.5#,水泥用量条件下，具有有效孔径的无砂混凝土生长基的抗压强度实验，认为：,生长基的抗压强度均随水泥量的增加而增加,与集料的平均粒径、水泥浆平均包裹厚度有关（见右图）；,有效孔径的确定,生长基内适合植物生长的有效孔径，应提供植物生长必要空间、便于充填生长介质。,有效孔径与骨料粒径、水泥用量有关。,孔隙率不能完全体现植物可生长空间。,抗冲能力,应符合水工规范规定。,按有关规范根据最大流速,V,、不同坡比条件下波浪高、用于水下沉排压载时的抗冲刷稳定性，计算绿化混凝土构件厚度,h,。,岷江上游四川松潘段护坡,二、孔隙内的盐碱性水环境及改造,盐碱性水环境理论,孔隙内盐碱性水环境改造是绿化混凝土技术的核心之一。,采用各种常用水泥制作绿化混凝土时，孔隙内水环境改造是研究的难点与核心问题之一。,国内外研究曾认为绿化混凝土孔隙内为碱性水环境，孔隙内盐碱性水环境是我们经实验提出的新观点。,植物难以存活的基本原因,在有迁移性水的孔隙内水环境中，离子浓度差使,Ca,2+,将不断析出，钙、钠、钾的碳酸盐共同对孔隙内水环境造成影响。,孔隙内盐碱性物质的水浸析出，是一个长期的不间断过程。未经改造的无砂混凝土上植物难以存活的基本原因,-,次生盐碱化。,对混凝土上植物的双重影响,在孔隙内的盐碱性水环境中，碱性对植物营养环境有影响，而盐碱性不仅影响营养环境，而且对植物原生质影响较大：,简单地：碱环境影响植物对营养元素的吸收，盐环境使植物脱水、枯萎。,孔隙内不断析出的,Ca,2+,、,K,+,在一定程度上又有利于植物生长，减轻,Na,+,伤害，提高细胞膜的稳定性，增强光合作用。,Na,+,在一定条件下可促进根系生长。,实验发现绿化混凝土上花草植株相对较大，明显出现了由于对,Ca,2+,、,K,+,的奢侈性吸收所导致的徙长状态，根系明显发育。,改造、利用的原则,对孔隙内盐碱性水环境的改造，不是简单、片面地降低或中和水泥混凝土固有而必要的碱性。,不是简单的酸碱中和。,减少、阻滞、转化、利用水泥石表面不断析出并生成的有害形态盐碱，达到孔隙内植物生长所需元素的平衡。,遵循不影响水泥水化物的性能与稳定性、满足植物生长条件、充分而合理地利用混凝土中的各种元素、保持孔隙内水环境的动态平衡的原则。,改造与利用方法,水泥水化物也是植物所需营养元素的载体，可以加以利用；,盐碱性水环境改造是一个长期动态的过程，应增强植物原生质细胞在盐碱性水环境下的抗渗透破坏能力。,无论采用何种水泥，都可以采用本研究提出的化学、物理、土壤化学、生物化学、结构、农艺、植物生理等,7,类,15,种盐碱性水环境改造方法。,具体解决方式：复合改良填充材料。,三、绿化混凝土上植物所需营养元素供给,营养元素供给特点,绿化混凝土上植物所需营养元素的供给是绿化混凝土技术的难点之一。,在孔隙内碱性水环境下，营养元素的吸收受到遏制。铵态、硝态氮肥分解逸出，导致绿化混凝土上氮肥供应不足。,磷素在孔隙内碱性水环境下形成迟效态，镁素在受到,Ca2+,、,K+,拮抗时表现为相对缺乏，而,Na+,过多时植物对的,Ca2+,、,K+,的吸收受阻；土壤对,CL-,、,NO3-,、,SO42-,的吸附量随,PH,值的升高而降低。其它微量元素的有效性在碱性环境下降低，植物所需元素失衡。,保水剂的保水倍率下降。各类保水剂在碱性环境下，保水倍率受到不同程度影响，特别是在存在大量阴离子的盐碱性水环境下，保水倍率受到的影响更大。,营养元素供给方式,缓释肥问题是营养元素供给的重点。采取孔隙填充复合改良材料方式和营养型无纺布方式。,1,、孔隙填充材料系将,20,余种有机材料、无机材料、活性材料充分混合后配制而成，充填到绿化混凝土孔隙内，使绿化混凝土上植物所需营养的供给具有全面性、缓释性、均衡性、适应性。,利用绿化混凝土初期析出的碱性溶液缓慢分解几类材料，再通过氨化（矿化）作用获得养分。,2,、营养型无纺布是在反滤无纺布上采用 四种纤维携带缓释肥料，在混凝土浸提液作用下产生氨基酸分子团。,铺设了营养型无纺布反滤层的绿化混凝土上的草生长,8,年后，未发现缺氮肥现象，草生长茂盛。,产品种类,浇筑式,-,整体浇筑,吉林省龙井市的大新水库背坡,13357m2,的现浇式绿化混凝土生态防护。,在保证大坝安全的同时，使水库背坡面形成了大面积的混凝土草坪，生态恢复效果显著。,混凝土框格浇筑式,安徽巢湖大堤生态护坡实景,单元浇筑式典型结构图,土工格室浇筑式（一）,土工格室浇筑式（二）,土工格室浇筑式（三）,施工工艺,生态砼护坡强度等级为水工,C10,，孔隙率,25%,30%,要求生态砼下需铺设营养性无纺布，植物根系需穿透混凝土，混凝土需经过盐碱改良。,先在坡面上浇筑,C20,砼框格，然后在框格内铺设营养无纺布，浇筑生态砼内生长基，以及在生态砼上植草。要求绿化覆盖率,95%,，表面客土,2cm,。,施工步骤：精修坡面,-,浇筑,C20,砼框格,铺设营养无纺布,-,铺设预制式绿化混凝土或浇筑式绿化混凝土,-,填充盐碱改良剂,-,填充复合营养材料,-,回填,1,2cm,客土,-,草种播撒或贴草皮卷,-,养护一年。,常水位之上建议种植当地适用草种，常水位以下建议种植菖蒲、水葱、千屈菜、梭鱼草、芦苇等水生植物。,六角形构件,六角形构件式典型结构图,绿化砼外框,绿化砼骨料,绿化砼构件剖面示意图,绿化砼构件平面示意图,绿化砼构件安装示意图,箱式挡墙构件,上海定浦河生态挡墙实景,箱式挡墙典型结构图,老硬化护坡,/,挡墙改造,(,施工前）,老硬化护坡,/,挡墙改造,(,施工中）,老硬化护坡,/,挡墙改造,(,施工后）,绿化混凝土四大优势（一）,1,、生态功能,绿化混凝土生态护坡,/,挡墙的,高透水性,把水、河道、岸坡植被连成一体，在自然地形、地貌的基础上，建立起阳光、水、植物、生物、土体、护岸之间的,河道生态系统,。,绿化混凝土生态护坡,/,挡墙的迎水面具有高孔隙率、多生物生长带、多流速变化带的特点，为水生动物和两栖类动物提供了栖息、繁衍和避难的场所。岸上的植被为陆上昆虫、鸟类提供了觅食、繁衍的环境。水边水生植物的茎、根系为鱼类产卵、幼鱼生存提供了空间，对保持生物多样性具有一定的积极意义。,绿化混凝土四大优势（二）,2,、防洪功能,绿化混凝土生态护坡,/,挡墙作为一种更加高级的护岸型式，首先同样具备,抵御洪水,的能力。护坡植被可以调节地表和地下水文状况，使水循环途径发生一定的变化。当洪水来临时，洪水通过坡面植被大量地向堤中渗透储存，削弱洪峰，起到了径流延滞作用。而当枯水季节到来时，储存在大堤中的水反渗入河，对,调节水量,起到了积极的作用。,植物根系通过有效孔径完全能穿透生态混凝土,，增加了防护的安全稳定性。实验结果证明，当植被根系穿透混凝土并充分生长至土体中时，在垂直坡面方向拔出绿化混凝土生态护坡的块体，约需要,6,倍于块体自重的力量，植物根系的锚固作用增加了绿化混凝土块体对土体的防护作用，增加了岸坡的稳定性。,绿化混凝土四大优势（三）,3,、自净功能,绿化混凝土生态护坡,/,挡墙可以,增强水体的自净功能，改善河道水质,。,绿化混凝土生态护坡水位变动区的水生植物，既能从水中吸收无机盐类营养物（如氮，磷），其水下茎、根系又是大量微生物以生物膜形式附着的介质，有利于水体自净；同时其多孔隙结构形成不同流速带和紊流区，有利于氧从空气传入水中，增加溶解氧，帮助好氧微生物、鱼类等水生生物的生长，进一步促进水体自净，改善河道水质。,绿化混凝土四大优势（四）,4,、景观功能,近一二十年来，绿化混凝土生态护坡在国内外被大量地采用，从而改变了过去的那种“整齐划一的河道断面、笔直的河道走向”的静态美，现在的,生态大堤,上建起了,景观长廊,，昔日的碧水漪漪、青草涟涟的动态美得以重现，顺应了现代人回归自然的心理，并且为人们休憩、娱乐提供了良好的场所，提升了整个城市的品味。,科技创新点（一）,提出生态混凝土有效孔径的概念，以及以有效孔径作为主要参数设计生态混凝土的方法，有效解决了植物生长空间与混凝土结构的矛盾，能使,植物根系通过有效孔径完全穿透生态混凝土，增加了防护的安全稳定性,。,对种草一年且草根系穿透生态混凝土至土中的对边,450mm,生态混凝土构件进行拔起实验结果表明：草生根后的生态混凝土构件被拔起时的重力，是原重力的六倍。,科技创新点（二）,提出以盐碱性水环境为生态混凝土生态系统的主要限制因子，,采用缓释离子交换方法，将混凝土析出的有害盐碱物与添加的复合改良营养材料发生反应转化为植物生长营养元素,，实现了水泥品种和植物品种选用的广谱性。,什么是真正的生态混凝土？,1.,高透水性，高生态化，绿化覆盖达百分之百，寿命长。而传统预制式连锁块（美国技术）类似植草砖在小孔洞内填土种草，施工简单，生态功能相对弱，不抗水冲，绿化率低。,2.,植物根系要能完全穿透混凝土，最后和混凝土结合为一个整体。（日本技术不能穿透混凝土，只能在上面回填,10,公分以上种植土，不能抗冲刷。这是我们自主创新技术和他们的本质区别）,3.,充填在生态混凝土孔隙里的复合改良材料和混凝土析出的有害盐碱物发生反应转化为植物生长所需的营养元素，形成一种长效肥料。,主要技术参数,构件容重：,1800kg/m3(,碎石、砾石骨料,),1700kg/m3(,砖石骨料,),；,抗压强度：,p,外,C20,3MpaP,内,8Mpa,；,饱和冻融循环,:(,快冻,),不少于,50,次；,有效孔径：,25-30%,；,孔隙填充长效复合营养材料有效期：,8,年；,孔隙间水环境下表面,PH,值：,7.0-7.5,；,播种密度：,20g/m2,一次播种绿化年限：,8,年,绿化覆盖率：,95%,植物选择：根据当地适用草种选定,拨重比：,6,（既构件长草生根后被拔起时的拔出力与构件净重之比,),抗冲流速：,3m/s,（,12cm,标准构件）,与国内外同类产品对比图片一,绿化混凝土技术能使植物根系完全穿透绿化混凝土构件，使构件的外移力大幅度提高，增加了防护安全稳定性。,对绿化混凝土构件进行拔起实验，结果表明：植物生根后的绿化混凝土构件被拔起时的重力，是原重力的六倍。,日本绿化混凝土技术特点：,低碱性水泥,孔隙内填充简单生长材料。,植物选择性少,在混凝土覆盖,10cm,以上的厚土上长草，没能真正做到在混凝土上长草,与国内外同类产品对比图片二,生态型混凝土草坪有限公司生态挡墙一年后实景图片,某公司预制构件式生态挡墙一年后实景图片,与国内外同类产品对比图片三,2009,年,4,月南京市六合区滁河生态防护两年后图片（本工程经历过,2008,年滁河二百年一遇的大洪水的考验）,2007,年,4,月南京市六合区滁河生态防护施工完图片（画面左侧为某公司连锁块，右侧为六角形绿化混凝土）,与国内外同类产品对比图片四,生态型混凝土草坪有限公司,2008,年,6,月在合肥市巢湖沿岸环境综合治理试验段工程图片,2008,年,6,月在合肥市巢湖沿岸环境综合治理试验段采用某公司预制构件式生态护坡工程图片,几种护岸形式防护功能比较,传统护岸,绿化混凝土生态护岸,生态袋,无透水性，完全隔绝水体与坡体的生态环境,施工较简单,防护功能强，稳定性高,抗冲能力强,人为损坏小,高透水性，无砂混凝土本身为高透水性材料,施工简单，可现场浇注,植物完全穿透混凝土，其锚固能力增强了稳定性,现场浇注的混凝土连为一体，防护能力强,抗冲能力强，常规尺寸产品抗冲,3m/s,人为损坏小,透水性差，袋内装土后时间一长，土会淤堵生态袋，导致水透不出。,施工简单，袋与袋之间用塑料扣连接，但稳定性差。,袋体是聚丙烯纤维，抗紫外线老化问题未解决，所以防护功能差,抗冲能力差,人为损坏大,几种护岸形式生态功能比较,传统护岸,绿化混凝土生态护岸,生态袋,传统挡墙上寸草不生，完全没有生态功能,由于绿化混凝土是高透水材料，有,25%,的有效孔径，水气完全贯通，属全生态型材料。其,孔隙内不断析出的盐碱和添加的复合改良材料不断反应,为各种植物提供长效营养,，生态功能最佳。,由于生态袋内填充营养土，其水气能贯通，生态效果较好，但是营养土肥力流失快，给植物后期生长带来一定影响。,几种护岸形式自净功能比较,传统护岸,绿化混凝土生态护岸,生态袋,无净化水质功能,由于本产品属于生态功能俱佳产品，而且水下部分有很多孔洞，相当于形成了一个小湿地，净化水质功能最佳。,无净化水质功能,几种护岸形式景观功能比较,传统护岸,绿化混凝土生态护岸,生态袋,无景观功能,100%,绿化覆盖,绿化周期短,植物根系扎入混凝土中，,抗冲刷性能强,。,水下部分可生长水生动物、水生植物、微生物等，水上部分可生长各种植物，,形成各种景观,。,30%,绿化覆盖,绿化周期长,不抗冲刷,景观功能差,全国部分应用工程,龙井市大新水库,长春市净月潭溪流河,梅河口市辉发河,德惠市伊通河（施工中）,北京西城区新开渠,北京奥运水上项目区潮白河,北京二环路北护城河（植草前）,北京机场东路,无锡常广溪节制闸,南京江宁区赵村水库,南京三岔河口闸,安徽南陵县城关圩生态护坡,江苏省南京市滁河生态防护,江苏省南京市外秦淮河生态河流治理,7,月份,10,月份,12,月份,4,月份,南京市高淳湖滨大道生态防护工程四年后图片,上海浦东张家浜生态景观河防护,上海定浦河生态挡墙施工及一年后图片,谢 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