河道生态护坡挡墙技术的应用.doc

（双威)河道生态护坡挡墙技术的应用
1引言
近些年来，随着人类文明的不断发展、环境的日益恶化，人们对城市自然认识不断升华及对生活品质要求的不断提高，把城市河道融入和谐自然的呼声日渐增高，国内许多大城市的水利建设开始从都市水利发展向生态水利转化。对于河流治理，应该是一项综合工程，要标本兼治。由于河流的地质条件变化多端，而护坡作为生态河道最基本治水设施之一，几乎贯穿于河道的全部区段，不适宜采用刚性结构。因此，护坡在生态河道整治中非常重要，研究护坡结构的关键技术也成为生态河道发展的重点。

2原河道护坡结构形式对环境与生态的影响分析
2.1原河道护坡结构形式
从以前河道整治的角度看,河道的主要功能是航运、排灌和调蓄等,其主要考虑的是河道的行洪速度、河道冲刷等。因此，河道护坡主要采用混凝土护坡，块石护坡等（图1a,b,c）结构较多。

2.2原河道护坡结构形式对环境和生态的影响
传统河道的护坡和挡墙大都采用混凝土、块石类坚硬材料，使整个河道断面整齐划一，表面封闭僵硬，隔绝了土壤与水体之间的物质交换，原先生长在岸坡上的生物不能继续生存，生态系统的食物链断开，使土壤和水体中的生物失去了赖以生存的环境，使原本生机勃勃的河道失去生命力，而污渍斑斑。 其对生态的影响主要是：① 用水泥石料修葺的河道中，具有净水功能的水生生物生长非常困难，河水自净能力将大为降低，水质可能恶化；② 会导致河水受阳光影响而水温变化过大，不利于维持水中生态平衡，特别是高温季节，容易使传染病菌孳生；③ 随着水流流速的增大，水中一些生物会被水流冲走，使水中生物减少，岸上又缺乏天然植物，直接影响沿河野生生物种类生存，如水鸟等，岸坡没有天然植物作为屏障，对水质的恶化起到了促进作用，④与现代城市河道周边无润现代或古典的建筑艺术都极不相称，与周围环境也极不协调。而且一旦这些结构遭到破坏以后，环境景观大受影响。
据统计，目前城市河道衬砌后，沿河生物种类减少了70％以上，而水生物也只相当于原来的50％。

3生态河道设计要点
3.1生态护坡理念
生态护坡所涉及的范围很广泛，主要包括两方面的含义：首先是护坡，其次是生态。其具体内涵为：①首先在满足行洪排涝要求的基础上，保证岸坡的稳定，防止水土流失；②生态护坡是开放式的系统，它是与周围生态系统密切联系的，不断与周围生态系统进行物质交换；③ 生态护坡是动态平衡的系统，系统内的生物之间存在着复杂的食物链，它们互为食物，保持着系统的动态平衡；④ 生态护坡是动力式的系统，它与水流之间是相互作用的，水流对岸坡有冲刷作用，岸坡对水流有阻碍作用，岸坡生态系统是地表水与地下水交换的媒介；⑤生态护坡是整个生态系统(包括自然生态系统和社会生态系统)的一个子系统，它与其他生态系统之间是相互协调、协同发展的，它的生态功能好坏直接影响其他生态子系统功能的发挥，甚至还会破坏其他生态系统；⑥ 生态护坡是河道可持续发展的系统。

3.2 生态护坡设计原则
生态护坡能依靠植物良好的根系而使护坡具有一定的固土和抗冲能力，同时生态护坡具有造价低、能美化环境的独特效果，在国外已得到了广泛的应用，在国内也开始大量应用。生态护坡设计的基本原则为四个，如下：
3.2.1 生态合理性：选取水生动物和微生物生存空间丰富度、流速分布多样性、滨河植被生长条件、生物通道通畅度、生态系统受干扰度、生态系统自我修复能力等6个指标。
水生动物和微生物生存空间丰富度：主要考虑水生动物栖息地的丰富程度，特别是在大洪水或持续枯水期等特殊水文条件下鱼类及其它水生动物的生存空间；微生物附着和生存空间。
流速分布多样性：护岸后水流是否具有多种不同流速分布区，以满足不同水生生物或者同一水生生物的不同成长阶段对水流流速的不同需要；护岸工程实施后原有水生生物能否较快适应新的流速分布条件。
滨河植被生长条件：滨河植被能否较快适应护岸后河道水流、地貌条件的变化，护岸工程本身能否为植被生长初期提供必要的土壤、养分，使其较快形成多层次和多样化的植被群落。
生物通道通畅度：护岸后生物通道是否被阻隔，水生动植物、滨河植被及微生物能否与周围环境顺利完成物质和能量的交换，进而顺利完成其生长过程。
生态系统受干扰度：护岸后河道原有生态系统是否受到较大影响是否存在本地物种生存条件遭破坏、生态系统种群结构被迫调整等现象，生态系统种群丰富度是否有降低，生态系统的稳定性是否有所降低。
生态系统自我修复能力：护岸后河道生态系统是否具备较强抵御外界干扰的能力，生态系统遭遇一定程度破坏时，系统是否具有自我修复恢复稳定的能力。
3.2.2 环境合理性:选取水流结构多样性、护岸结构净水体能力、护岸工程透水性等3个指标。
水流结构多样性：护岸后河道是否具有多样性水流结构，如跌水、漩涡等不同类型的水流形态，以增加水体复氧机会，提高水体自净能力。
护岸结构净化水体能力：护岸结构对污染物的拦截、吸附功能，能否吸收相关有机质和营养盐成分，帮助其完成迁移和转化过程，从而达到净化水体、改善水环境的效果，护岸结构能否为微生物净化水体提供空间和载体。
护岸工程透水性：护岸后河道径流和地下水之间能否顺利完成交换，使地下水能够在丰水期得到补充，并在枯水期对河道径流予以逆向补给。
3.2.3 社会合理性：选取工程抗冲性、工程景观效果、工程亲水效果、休闲娱乐服务功能等4个指标。
工程抗冲性：护岸工程能否抵御较强的水流冲刷，维护河道相对稳定，不出现大量岸坡崩塌现象，保障当地防洪安全。
工程景观效果:护岸后河道是否具有良好的景观效果，即护岸工程实施后河流自然度高，能够较快形成植被丰富、结构完整、生物种类和水体形态多样性高的近自然驳岸。
工程亲水性效果:护岸后河道是否具有良好的亲水效果，如河岸是否设置缓坡、沙滩，居民是否可以直接入水、戏水，可以进行水上活动等。
休闲娱乐服务功能：护岸后河岸可否为附近居民提供休闲娱乐服务功能，提升宜居环境。
3.2.4 操作合理性:选取取材环保性、材料耐久性、施工简易性、后期维护便利性、造价经济性等5个指标。
取材环保性:护岸材料获取过程是否破坏取材当地生态环境，如大规模的开山采石、砍伐森林等现象，选用的生物护岸材料是否影响当地生态系统稳定性，当引进外来物种进行植被护岸时是否会造成物种入侵、挤占本地物种生存空间等现象。
材料耐久性：护岸材料是否具有良好的耐久性，废旧材料能否自然降解或者进行回收再利用，护岸工程后期维护是否需要重新使用新材料，护岸工程后期使用当中是否有其他维护费用，如雷洛格宾容易挂垃圾，后期要不断给河道清理垃圾，增加维护费用。
施工简易性：护岸工程施工过程是否简单快捷，施工是否会受时间、气候等影响，应尽量防止施工阻碍河道行洪，施工过程尽量避免扰民，尽可能少用公共场地。
后期维护便利性：护岸工程后期维护是否方便简捷，工程是否需要频繁维护，护岸工程在遭到简单破坏后能否完成自我修复。
造价经济性：护岸工程造价是否符合经济合理。

3.3护坡栽种植物的选择
在栽种植物以前，应首先进行工程区域的植被调查，然后根据植被调查结果，充分考虑到栽种植物与周边环境的协调、景观、安全性、地域适应性及生态平衡的问题，并按以下条件进行严格的选择：（1）适合气候、气象条件的树种；（2）土壤要求低；（3）原有品种；（4）抗病虫害能力强，对周围环境的危害性小；（5）寿命或者效果发挥时间长；（6）具有能够美化环景的效果；（7）容易维护管理；（8）具有市场性。

3.4新型生态护坡挡墙设计
3.4.1双威生态景观挡土墙系统结构形式与优势详解：

双威生态景观挡土墙系统是一种新型加筋土重力式干垒挡土墙，它主要依靠挡土块体、滤水填料、加筋材料和墙后土体连接构成的复合体自重来抵抗动静荷载，达到稳定的作用。具有良好的结构性能，坚固、美观、耐久；是一种既能起到生态环保的作用、又兼具景观功能、且能节约土地及防止水土流失的挡土墙。
1，坚固耐久性：产品经高压自动生产成型，大小、形状、重量一致，具有密实度高、强度可达3000psi、低吸水性，高抗腐蚀性、耐水性、抗冻性，经久耐用；结构上，挡墙体依靠挡土块体、滤水填料、加筋材料和墙后土体连接构成的复合体自重来抵抗动静荷载，具有更好的稳定性与排水效果；同时提供足够的重力及稳定性来抵抗地表物体所带来的压力，整体联锁，结构性能优良，坚固稳定防碰撞冲击。
单阶式墙加上加劲格栅网最高可以做到高22M，不加加劲格网可做到高2M；阶梯式墙加上加劲格网可以做到高50M以上。
2，抗震陷能力强：柔性结构施工于抗震较刚性结构更有效，能承受动态的荷载和地震情况，而且在软弱基础上抗不均匀沉陷的表现也很好，具有高度阻尼，应力分布均匀，能很好的吸收地震震陷时的张力、剪力、最大允许沉陷30CM。
3，生态景观：产品变化空间大，具有自然的岩石表面纹理外貌，造型与颜色多样化，可以根据施工现场尺寸、转角及实际需要进行组合施工，墙面可垂直、退缩及曲线交互使用，很容易形成漂亮的纵向曲线和台阶，与当地的景观搭配，别具人性化特色。
4，生态环保：产品原材料以低碱水泥为主料，施工时无需砂浆；设有鱼巢、植栽等功能，有利于水生动植物的存活及景观绿化；透水性良好，墙体后有碎石排水层，这保证了整个墙体排水的通畅性，使水能透过墙体与土壤进行自由交换，通过水体不断的循环交流，使水体达到自身净化的目的，改善水质环境。
在岸堤上，产品表面耐污耐冲刷，且透水性良好，可以减缓水流的速度，减少对河床的冲刷破坏；在人居区，挡土墙有空隙，能起到吸收汽车噪音的作用，最大限度降低噪音对人居环境的影响。
5，提高工程质量：工厂标准化规模量产，不易受时间、气候及施工因素影响，利用玻璃纤维插销搭积木式干砌法，自排水系统，柔性结构，整体联锁，抗震陷，耐碰撞冲击，安全可靠。
6，环境保护：可以利用现场的土料作为加筋土的填料，能将外运的材料减少到最少，并减少在运输过程中对周围环境的污染。绿化后的挡墙、坡面呈现宜人的外观，与周围的环境相融合。
7，施工简易快速：搭积木式、傻瓜式干砌，对地基、基础要求低，不需重制机具，不需砂浆，不需很大的施工空间（不方便开挖地方也可以实施），不需特别专业技术，一般劳工即可施工，简易快速，降低劳动强度，缩短工期，且完全改变传统墙所需大量耗材的问题（砂浆、石材、模板等）。
8，性价比优异：施工便捷，方便拆卸和重复使用，不需耗材，无须维护，结构性能优良耐久性好，占地少，可以设计多层挡墙，与传统挡土墙比较，性价比优异（施工速度提高2/3倍，节省材料达70%，节省造价30%，节约土地70%，植被存活率提高10倍，使用年限可达100年以上），具有良好的社会效益与经济效益，（挡墙越高、地基越差，节约投资越多，尤显突出优势）。
9，使用范围广泛: 可广泛应用于水利、航运、海岸、护坡、河堤、渠道、市政、道路、铁路、涵洞、园林、公园、地产小区......等。

3.4.2 双威生态护坡矩阵系统结构形式与优势详解：
双威生态护坡矩阵系统是一种耐腐耐用有效防止水浸蚀堤坝岸坡土壤的防治系统，既稳固耐用又生态景观，优势独特，主要用于解决很多场合的水土流失问题。可替代现浇砼、沥青砼、斜面铺板、水泥土、碾压混凝土、浆砌石、抛石泊岸、石笼网和生态袋等。
1、耐用性：由工厂规模量产预制，产品块体大小、形状及重量一致，具有密实度高，耐腐蚀，抗冲刷，抗压强度净面积≥35Mpa,抗冻等级为F20，持久耐用，对河道的长治久安具有直接的经济效益。
2、安全性：产品科学合理的孔洞及形状设计，经穿插联锁组装，形成自锁定结构，再用φ5-15MM的涤纶绳、镀锌或不锈钢索铰链成软性矩阵，具有更好的抗水力剪切破坏、浪涌拉拔力和抗冲刷的性能，能够抵抗25ft/s(7.6m/s)高流速的水流，可真正起到防护和稳固作用。单个块体铰链成软性矩阵更便于运输与安装。
3、生态性：产品特殊工艺的设计，分有开孔型与闭孔型二种，开孔型开孔率为20%，闭孔型开孔率为10%，具有很好的透气透水性，有利于坡面排水植生保水。
闭孔型矩阵，可减少糙率值，增加过水能力与抗冲刷性；开孔型矩阵，可增大糙率值，减少波浪爬高值，更有利于净水功能的植物、微生物、鱼类和其它水生生物生存，增大了河水的自洁净化功能，同时，植草根系深入土层对坡面结构也起到一定的加固作用，可以减少护坡表面的水径流和形成洪水危险，还能够提高河道好氧微生物量，以降解碳氢化合物，减少富养物质的作用。
4、景观性：通过在生态矩阵砖预留孔缝中撒播草籽或直接植栽，就能实现植被的生长，绿化覆盖率可以达到85%以上，更有利于整体的美观和生态，保护或恢复动物栖息地，并可有效减轻城市热岛效应。
5、适应性：生态矩阵具有良好的适应能力，对不同的坡面、平面、曲面有较好的适应变形能力，有自动调节的功能，可90℃的转折，铺放效果自然、整齐、美观。对于较陡坡度（1:1）有较强的稳定性，遇到小规模的变形（由沉陷、结冰、滑坡、膨胀土等引起的）时候具有高度的适应性，不会让下面的土体被侵蚀。
6、亲水性：独特的开孔与坎面结构设计，施工后的矩阵能够较快形成植被丰富、结构完整、生物多样性的自然驳岸，为人们戏水、亲水提供了安全保障，人们可以轻易攀爬而不致以溺水。
7、施工简易快捷:在压实整平的土基上面铺好土工布后即可摊铺矩阵，采用机械吊装施工，减轻大量人力费用，大大提高施工精度和进度，特殊场地也可人工铺装，同时方便拆卸和重复使用，运行使用不挂垃圾，极难破坏，基本上无需维护，与其它护坡和衬底相比，生态矩阵使用寿命长，运行成本低，长期经济效益非常好。
8、效益性：生态矩阵防洪减灾，持久耐用，生态景观，施工快捷，后期运行与维护成本低，社会经济效益与生态效益十分显著。（施工速度提高3/5倍，节省材料达70%，节省造价30%，降低运行成本50%以上，绿化覆盖率达到85%以上，使用年限可达100年以上）。
9、应用范围广泛:排水沟渠、低洼湿地、桥墩码头防护、河流堤坝、沿海海岸、湖泊水库岸坡、溢流通道、泄洪道、堤岸加固、贮水池、船舶用坡道和通道、管道和线缆保护、挡土墙墙脚处等。

用双威生态景观挡土墙系统与生态护坡矩阵系统（而不用水泥、钢筋、石头等高能耗、高污染、高成本硬体材料）来建造各种永久结构土建工程的系统，可以形成与周围环境相和谐的多自然型生态系统。

3.5应用成效分析
通过工程实践，生态护坡挡墙具有以下优点：（1） 克服了原浆砌块石护坡的呆板和生硬，使工程与自然统一；（2） 利用不同季节的植物的形状和颜色，可大大改善工程环境；（3）避免采用非自然的材料，避免了二次环境污染；（4）生态护坡挡墙满足了人们的亲水要求；（5）工程造价相对较低。
从工程维护角度分析，新型生态护坡挡墙系统具有一次性投资、维护少等优点，植物主要是依靠自然的力量进行自然更新，通常情况下无需维护，所以维护工作量也不大。因此，尤其是人们越来越重视生态环境的今天，生态护坡挡墙在水利工程中具有广阔的应用前景。

4 结语
有效地改善了河道的环境效应。其以人为本、环境水利的设计理念和生态护坡的设计原则以及试验研究成果，可以作为今后类似工程的设计提供借鉴。

作者：双威生态护坡挡墙有限公司 /刘工 手机：[phone] QQ：1176232837 邮箱：lzh168688@
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