城市河道岸坡生态治理技术指南自己看.docx
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城市河道岸坡生态治理技术指南自己看
城市河道岸坡生态治理技术指南
【时间:
2013-03-17 信息来源:
】
1、总则
1.0.1为在城市河道岸坡生态综合治理过程中,做到技术可行、安全适用、经济合理、确保质量,满足防洪、排涝、生态及景观方面的要求,制定本指南。
1.0.2本导则旨在为设计、施工和管理人员提供城市河道生态护坡技术有关规划、设计、施工、运行管理,以及生态护坡及景观综合评价的基本原则和要求。
1.0.3本导则适用于城市河道生态护坡技术的设计、施工、运行管理,以及生态护坡及景观综合评价。
1.0.4城市河道生态护坡技术的设计、施工、运行管理以及生态护坡及景观综合评价,除应符合本导则的要求外,尚应符合国家和地方现行有关标准、规范的规定。
2.术语、符号和代号
2.1术语
2.1.1生态混凝土Ecologicconcrete 又称为生物相容型混凝土,是指能与动、植物等生物和谐共存的混凝土。
本指南中生态混凝土主要指植物相容型混凝土,是指能够适用绿色植物生长、进行绿色植被的混凝土及其制品,又称为绿化混凝土。
2.1.2孔隙率Porosity 构成材料空隙体积与颗粒实体体积之比。
2.1.3化学需氧量ChemicalOxygenDemand 指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。
化学需氧量值愈高,表示水中有机污染物愈多。
常用的化学氧化剂主要是重铬酸钾和高锰酸钾。
2.1.4碱度Alkalinity 指水中所含能接受质子的物质的总量,是水中吸收质子的能力。
天然水中碱度的形成主要是由于重碳酸盐、碳酸盐及氢氧化物的存在;混凝土护坡材料在环境中能释放碱度,导致环境的pH值上升。
碱度过高会影响植物的生长。
2.1.5侵蚀性二氧化碳ErosiveofCarbonDioxide 侵蚀性二氧化碳是指水中能引起混凝土材料中碳酸钙溶解的二氧化碳的量,以CO2mg/L计。
2.1.6污染物去除质量QualityofPollutantsRemoval 由于河道采用生态护坡后,使河流水中污染物减少的质量。
反映护坡材料对河流的净水效果。
2.1.7污染物-面积负荷率Pollutants-AreaLoadingRate 与河水接触的单位面积护坡材料在单位时间内能够降解污染物的质量。
2.1.8COD-面积负荷率ChemicalOxygenDemand-AreaLoadingRate 与河水接触的单位面积护坡材料在单位时间内能够降解有机物(COD)的质量。
2.1.9TN-面积负荷率TotalNitrogen-AreaLoadingRate 与河水接触的单位面积护坡材料在单位时间内能够降解总氮(TN)的质量。
2.1.10TP-面积负荷率TotalPhosphorus-AreaLoadingRate 与河水接触的单位面积护坡材料在单位时间内能够降解总磷(TP)的质量。
2.1.11总硬度TotalHardness 水中的钙、镁离子总量,当水中Fe2+、Fe3+、Sr2+、Mn2-、Al3+等离子含量较高时,也应记入硬度含量中。
单位用度(d。
)表示,1d。
=10mg/LCaO。
2.1.12流量Discharge 单位时间内通过河道的某一过水断面的水流体积,称为该过水断面的体积流量,简称为流量。
单位为m3/s。
流量标志着河流的过水能力,是防洪、灌溉、水电、航运等工程的规划、设计的重要数据。
2.1.13水位Stage 水位是河流的自由水面相对于某一基面的高程。
其单位为m。
我国水位观测通常采用的基面有黄海基面、吴淞基面和假定基面。
2.1.14流速Velocity 流速是指水流质点在单位时间内通过的距离。
河道里的水流各点的流速是不相同的,靠近河底、河边的流速较小,河道中心近水面处的流速最大。
通常用断面平均流速来表示该断面水流的流速。
2.1.15泥沙含量SedimentConcentration 单位体积浑水中所含干泥沙的重量,计量单位为kg/m3,它是衡量由于水土流失使河水含沙量增加程度的指标。
2.1.16 层次分析法 analyticalhierarchyprocess 该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于本世纪70年代初,提出的一种层次权重决策分析方法。
2.1.17 判断矩阵 judgmentmatrix 一系列下层对上一层因素两两相对重要性的判断,通过1~9数值来反映其重要性,以实对称矩阵来表达。
2.1.18 层次单排序 single-levelsequence 上一层次某元素有关联的本层次诸元素之间重要次序的排序,一般采用计算判断矩阵的特征值和特征向量方法进行。
2.1.19 一致性指标 consistencyindex 各判断指标之间协调一致,避免出现相互矛盾的结果。
2.1.20 层次总排序 hierarchygeneralordering 依次沿递阶层次结构由上而下逐层计算,即可计算出最低层相对于最高层的相对重要性的排序值,即为层次总排序。
2.1.21 水土流失程度 thedegreeofsoilerosion 根据水土流失量B=MS(M为坡面土壤侵蚀模数;S为影响面积),取相应的模数M,直接以被扰动岸坡土地面积作为计算值。
2.1.22 河道冲淤状况变化率 changerateofscouringandsilting 河道冲淤状况变化率是指当前河道泥沙冲淤量与多年平均(或天然状况下)的泥沙冲淤量的比值,它表示河道的冲淤变形和稳定状况。
2.1.23 调节径流能力指数 thecapabilityindexofrunoffregulation 调节径流能力指数用河流上中下游现有的各类水利工程设施的调节库容与河流多年平均的径流总量的比值来表示。
2.1.24 河岸水土流失程度 theextentofsoilerosiononriverbank 河岸水土流失程度是考核区域内发生冲淋沟河岸长度与河岸总长度之比,它是衡量河岸由于雨水冲蚀程度的指标。
2.1.25 河水含沙量(固体径流) sedimentconcentrationofriver 单位体积浑水中所含泥沙的数量,计量单位为kg/m3,它是衡量由于水土流失使河水含沙量增加程度的指标。
2.1.26 硬质岸坡比率 ratioofrigidriverbank 该区域内采用硬质护坡材料的护岸长度与护岸总长度之比。
2.1.27 植被覆盖率 vegetationcoverage 植被覆盖率是指植被覆盖面积占总面积的比例。
2.2 符号
Wa--砌块平面面积比率,为砌块使用工作面面积与砌块实体接触面积之比;
Wv--砌块空间体积比率,为砌块砌成体积与块体体积之比;
N1--砌块模数指标,为砌块砌成单位体积所需要的砌块数;
Na--单位面积砌块数指标,为砌块砌成挡墙工作面的党委面积使用的砌块数;
Ny--砌块咬合指标,为单位砌块咬合面积与接触面积之比;
Pa--坡面植物覆盖容积率,为坡面结构工作面积与所留植物生长面积之比;
Pw--坡面水环境指标,为坡面土体环境的土体饱和含水量与可留含水之比;
Ph--坡面土质融合指标,为坡面土体环境满足植物生长的深度与坡面基土深度之比;
η——污染物的去除率,%;
η净——污染物净去除率,%。
指扣除实验水体本身的自净作用后,反映护坡材料对水质净化作用;
——污染物的面积负荷率,g污染物/(m2•d);
——COD-面积负荷率,gCOD/(m2•d);
——TN-面积负荷率,gTN/(m2•d);
——TP-面积负荷率,gTP/(m2•d);
值——水中氢离子浓度的负对数;
——混凝土材料与清水按体积比1:
1浸水后释放碱度达到平衡时,水中氢离子浓度的负对数的值;
——侵蚀性二氧化碳。
指水中能引起碳酸钙溶解的二氧化碳的量,以CO2mg/L计;
——氨态氮。
水中的NH3和NH4+总和;
TN——总氮。
水中的有机氮、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮的总和;
TP——总磷。
水中有机磷和无机磷总和;
CODCr——化学需氧量。
用重铬酸钾为强氧化剂,在强酸性条件下氧化水中还原性物质的量,用O2mg/L表示,代表水中有机污染物质的相对含量,是水中有机物污染综合指标之一;
UV254——紫外吸光度。
代表水中具有苯环和共轭双键结构有机物的相对含量,是水中有机物污染综合指标之一。
紫外吸光度值越高,水中有机污染物含量相对较高;
mg/L——毫克/升,物质浓度单位;
g/L——克/升,物质浓度单位;
L——升,体积单位;
ml——毫升,体积单位;
Q——流量,单位时间内通过河道的某一过水断面的水流体积,单位为m3/s;
Z——水位,河流的自由水面相对于某一基面的高程,其单位为m;
V——平均流速,通过河道断面的流量除以该断面的过水面积,其单位为m/s;
Cs——含沙量,通过单位体积的浑水内所含干沙的质量,其单位为kg/m3;
Fs—边坡稳定安全系数,等于抗滑力/滑动力;
—抗剪强度,单位为kPa;
e—孔隙比,等于土体孔隙体积/土体总体积;
k—渗透系数,单位为cm/s;
H—物种多样性指数,采用Shannon多样性指数:
,其中,
S—群落中的总物种数;Pi—第i个物种的个体数占总个体数的比例。
p—本地物种比例,本地物种数占总物种数的百分比
B-IBI—水生生物完整性指数
S—居民满意度,等于问卷调查中居民满意人数/调查总人数
3、护坡材料
3.1 生态混凝土
3.1.1生态混凝土的功能
1生态混凝土首先要具有护岸功能,其本身具有一定的强度和力学性能,可以阻止护岸土壤受河水浸泡软化后,在水力和土力作用下的坍塌移动,以起到护岸作用。
2生态混凝土用于城市河道护坡、道路两侧及中央隔离带、楼顶、停车场等部位,可增加城市绿色空间,调节人们生活情绪,吸收噪音和粉尘,改善城市气候的生态平衡,是与自然协调、具有环保意义的混凝土材料。
3.1.2生态混凝土的分类
生态混凝土可分为现浇式和预制构件式(砌块)。
现浇生态混凝土适宜岸坡较为平整,能提供较大的施工作业场地,并有养护条件的场合,可采用液压喷播或铺草皮等绿化方式。
生态混凝土预制构件式预留有较大的孔洞,用于栽植植物。
砌块可采用多种方式组合,应能互相镶嵌成一个整体。
3.2生态护坡混凝土材料
3.2.1基本规定
1生态混凝土应具有一定的强度和力学性能。
2生态混凝土的孔隙率要求较大,并且孔隙要求是连通的。
3生态混凝土河道护岸的强度、孔隙率等性能,需考虑河道特性、护岸形状、护岸种类及植被目标等因素予以确定。
强度与孔隙率需要综合考虑。
4生态混凝土碱度要求较低。
必须采取相应的方法,降低碱度,保证生物适应性。
5生态混凝土表面必须足够粗糙,,便于植物的繁衍生长。
3.2.2具体设计技术要求
3.2.2.1原材料要求
生态混凝土由水泥、粗骨料和水拌制而成,可以掺加一定量的混合材料。
1水泥可采用通用硅酸盐水泥系列的各种水泥,宜采用掺加较多混合材料料的水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰质水泥和复合水泥等。
水泥的技术性质应满足GB-175-2007《通用硅酸盐水泥》的要求。
2粗骨料可采用普通混凝土骨料、轻骨料等。
还可以采用再生骨料。
3建筑物拆除后将废弃物分类、筛选、破碎、分级、清洗并按国家标准对骨料级配进行调而得到的混凝土骨料称为再生骨料。
采用再生骨料配制生态混凝土的生态效益更高。
4生态混凝土孔隙的直径与粗骨料粒径有关。
粗骨料粒径大于13.2mm时,可满足草本类细根进人孔隙,因此,对于草本类植被的生长是充分的。
最小粗骨料粒径小于13mm时,混凝土孔隙直径变小,粗的植物根系难以进人绿化混凝土内部。
粗骨料粒径宜大于13.2mm(方孔筛)。
5在满足混凝土材料基本力学要求条件下,选用孔隙率较高的混凝土护坡材料,可提高护坡材料对水质净化作用的程度草皮发育更充分,草皮的糙率值也会相应的得到提高。
6混合材料可采用粉煤灰等工业废渣,以节约水泥,也可以降低混凝土的碱度,对配制混凝土有技术和经济两方面的意义。
7粉煤灰等混合材料的技术性质应满足相应的国家标准要求。
生态混凝土对强度要求不高,可用较低品质的粉煤灰。
但粉煤灰等混合材料应对环境无副作用。
3.2.2.2生态混凝土技术指标
1孔隙率
孔隙率大小和连通状态是实现生态功能的关键指标。
水、空气和植物根系可自由地通过连续的孔隙,进人或贯通多孔混凝土,使植物生长繁茂,形成绿色的覆盖,确保生物赖以生息的空间,促进泥沙堆积,修复自然生态。
在骨料粒径为25~40mm时,孔隙率一般为20%~40%。
2强度
生态混凝土强度和孔隙率呈反比关系,因此,需要考虑两者关系确定结构标准。
通常强度要求在3.5~10MPa。
一般抗压强度为8-l0MPa,并确保孔隙率不低于25%。
3碱度
一般混凝土的碱度高(pH值在10.5以上),影响植物的生长。
考虑到生物适应性,生态混凝土必须采取相应的方法,降低碱度。
常见观赏性植物适宜生长的pH值范围见表3.1,pH为7~7.5时,适宜多数生物生长。
表3.1 常见观赏性植物适宜的pH值
名称
适应pH 值范围
最适pH 值范围
黑麦草属
5.2~8.2
6.0~7.0
紫羊茅
5.2~7.5
5.5~7.0
白三叶
4.5~8.0
6.0~6.5
狗牙根
5.0~7.0
5.0~7.0
3.3护坡材料与水环境关系
3.3.1护坡材料释放碱度对种植植物的影响
3.3.1.1混凝土护坡材料在环境中释放碱度的强弱对种植植物有影响。
为保证植物的成活率,护坡材料应进行实验后,再决定植物播种时间。
表3.2 护坡材料浸水后释放碱性程度的分类
碱性程度
护坡材料 值
对种植植物的影响
弱碱性
<9.5
覆土后可以种植植物
较强碱性
9.5 — 10.5
对一般耐碱性植物影响较小, 覆土后可以种植耐碱性植物;对不耐碱性的植物种类必须通过试验确定种植方式和种植时间
强碱性
>11
对植物有伤害,需进行碱度释放处理后,再种植植物。
3.3.1.2护坡材料浸水实验测定方法按照生态护坡指南附录一第1.1~1.3条进行。
3.3.2环境水对护坡材料的侵蚀性影响
3.3.2.1某些环境水对混凝土护坡材料可能会产生一定侵蚀性作用。
环境水对混凝土材料侵蚀作用程度参见表3.3。
表3.3 环境水对混凝土材料的侵蚀性作用程度
项目
无侵蚀性
弱侵蚀性
强侵蚀性
极强侵蚀性
pH值
>6.5
6.5-5.5
5.5-4.5
<4.5
侵蚀性CO2/mg/L
<15
15-30
30-60
>60
NH4/mg/L
<15
15-30
30-60
>60
总硬度(d。
)
>3
3-0
3.3.2.2当环境水对混凝土护坡材料可能产生侵蚀性作用时,确定护坡材料种类应适当考虑优先选择耐侵蚀性混凝土护坡材料。
3.3.2.3普通天然水体如,河水、湖水等含有一些氧化钙(CaO),具有一定硬度,对混凝土材料中Ca(OH)2的溶解作用很小。
但纯水或雨水、冰雪融化的软水对混凝土有一定侵蚀作用。
3.3.3护坡材料对水体的净化作用
3.3.3.1混凝土护坡材料对环境水质有一定改善和净化作用。
在满足混凝土材料基本力学要求条件下,选用孔隙率较高的混凝土护坡材料,可提高护坡材料对水质净化作用的程度。
3.3.3.2衡量护坡材料对河水的净水程度,可采用“污染物去除质量(W)”、“污染物-面积负荷率(F污染物)”和“污染物去除率(η污染物)”等指标。
1污染物去除质量按下式计算:
W=F污染物×A/1000 (3-1)
式中,W——河水流经生态护坡河段后,河水中污染物的去除质量,单位:
污染物kg/d;F污染物——污染物-面积负荷率,单位:
g污染物/(m2•d);A——河水在流经生态护坡河段时,河水与河道中生态护坡材料接触的面积,单位:
m2。
2 污染物-面积负荷率计算方法
3 污染物去除率按下式计算:
4 一个实验周期中护坡材料的污染物净去除率(η净)计算方法
5 在选择护坡材料时,根据护坡材料对污染物去除率和护坡材料的“污染物-面积负荷率”等指标科学合理地选择护坡材料种类。
护坡材料对污染物去除率越高,面积负荷率值越大,单位面积护坡材料净化水质作用能力越强。
3.3.3.3各种护坡材料的“污染物净去除率”和“污染物-面积负荷率”应按照生态护坡指南附录2第2.1~2.4条实验方法确定。
4、护坡型式及选择
4.1基本规定
4.1.1生态护坡设计的形式应遵循满足河道功能、坡体安全稳定、结构适应耐久、维持生态平衡的原则。
4.1.2生态护坡的坡体安全稳定符合现行规范的相关安全稳定的要求。
4.1.3生态护坡的结构形式应满足现行规范工程结构使用年限的要求。
4.1.4生态护坡应就地取材、利于施工和维修。
对不同河段或同一坡面不同部位可选用不同的护坡形式。
4.1.5临水侧护坡的形式应根据风浪大小、近坡面水流、坡后土质等情况,结合护坡的等级确定。
通航河流船行波作用较强烈的河段,护坡设计应考虑其作用和影响。
背水侧护坡的形式应根据当地的暴雨强度、浪高要求,并结合护坡高度和土质情况确定。
4.1.6挡墙和护坡均应该设置基座,挡墙处基座埋深不宜小于0.5m,能够满足挡墙和护坡的安全要求。
4.1.7坡面高度大于4m后,宜设置排水设施。
坡面竖向排水沟可每隔50~100m设置一条,并应与平行河堤走向的排水沟相连通。
4.1.8护坡生态防护的设计形式与使用措施,应具有对维持生态平衡的功能,宜遵循、符合和满足物质交换原则、水土连续原则、植物生长及多样性原则。
1交换原则:
组成体系具有满足如水、气等能量与物质不断流动、交换的型式。
2连续原则:
坡面防护组成不得隔断坡面土层深度信息联系的原则,满足坡面植物存活、发育、生长的自然条件。
3多样性原则:
坡面生成结构满足多样性植物相对调节、生长的环境,使得组成体系具有一定的自动适应、相调节的生物生存与生长环境。
4.2生态护坡与生态护坡的基本形式
4.2.1生态护坡有自然护岸、人工护岸和生态护岸三种基本形式。
1自然型生态护岸形式为河道天然(自然)形成的驳岸防护体系。
2人工护岸形式是按河道防洪排水、灌溉输水、航运交通、水生养殖等功能而进行工程需要建设相结合的各类护岸防护形式。
3生态护岸形式是按自然驳岸形式和人工护岸功能体系、实现生态功能的无缝融合、“天人合一”的统一形式。
4.2.2生态护坡的生态功能表现在具有实现水土保持、物质交换、环境空间等三方面的具体实施措施。
4.2.3组合形式的生态护坡的基本形式可有直立(挡土墙)、坡形、多极、平台及相互组合并与景观相结合的具体型式。
4.2.4生态护坡应注意平面、空间的构成形式与周边环境的协调和统一。
4.2.5生态挡墙是指具有各种平面、空间的正形体、异型体,具有透水、渗水、保水、过滤功能的砌块,并在结构、材料上具有一定的适应强度和在砌筑组合、咬合功能,施工上安全、方便的各类块体砌筑成不同高度、截面的挡土结构物,具有构成一定空间、满足生物生存范围和水、土、气物质交换条件,有利于生态环境培育和适应的人工构造物的形式。
4.2.6生态挡墙的型式应根据材料、河道及周边情况取,并满足地基、结构安全、生态环境等方面的要求,参照生态功能指标综合确定。
4.2.7河道驳岸自然适应形式。
基于对河道流向特点、边坡土质力学特征,融合两岸城市建筑形式、道路交叉形式,区位地形特征,体现自然生态驳岸特点,与天然河道边坡安全相适应的驳岸天然自成形式。
4.2.8对河道流向稳定、边坡土质较好、坡度延缓,周边区位特征适宜,应体现自然生态驳岸特点,采用天然河道边坡安全相适应的天然驳岸自成形式。
可采用抛石插枝、梢料类排捆、织物袋、植活木桩、块石石笼等、格室结构、低挡墙等符合自然的形式要求和功能要求。
4.3生态护坡的技术指标
4.3.1砌块的生态功能指标及参照范围。
4.3.2采用各种材料的组成结构护坡所具有的生态功能,应参照以下指标进行设计。
1植物覆盖容积率
边坡防护的工程措施是通过工程设计边坡工程构件来实现。
通过边坡组件单体形成生态的重要条件,是具有植物生长的可能空间,在防护坡面上,即坡面的植物覆盖容积率(平面指标)。
2坡面水环境指标
构成边坡物质交换的环境条件,边坡防护的坡面水环境指标。
该指标参照范围:
在0-1之间。
3 坡面土质融合指标
坡面土质融合指标(深度指标),不割断土体深度联系,实现植物生长的渗透性。
一般地,该指标参照范围:
在0-1之间。
4.4生态护坡型式的选择
4.4.1以河道的水势、河势、地势、区位、功能为基本背景,结合生态景区、景观、景点的设计和布局,体现河道水流流向为主导,以防淤、防冲为目标,融合水系生态、环境生态、人文生态的理念,实现环境生态的目标和要求,结合实际河势、水势、地势,融合设计、施工的实际,进行各种生态护坡形式的不同要求进行不同的选择。
4.4.2当边坡土质条件一般或较好时、坡高高度小于3米,坡度较缓的一般边坡,河道水流速度不大,周边环境许可,宜考虑选择自然形生态护坡形式。
4.4.3 当边坡土质条件一般或较好时、坡高高度小于5米,坡度较缓的一般边坡,宜考虑生态挡墙结合生态护坡的综合形式。
4.4.4当边坡土质条件一般或较好时、坡高高度大于5米,坡度较缓的一般边坡,宜考虑生态组合防护结构。
当土质条件不好需要进行处理时,应注重选择对水体无污染浸蚀的处理方法。
4.4.5对河道岸坡的中、高边坡,在边坡稳定分析的基础上,确保边坡安全稳定的工程结构的实用性形式。
4.4.6对河道岸坡的中、高边坡,应首先考虑边坡防护的新技术、新方法、新材料、新工艺的综合应用。
5、护坡景观设计
5.1基本规定
5.1.1治理目标:
生态护坡的设置并非为了单一的水利防洪功能,而是通过此工作使河流成为能够承载生物多样性的“生命之河”;拥有自我修复、净化功能的“可持续之河”;城市中体现特有的自然线性开敞空间的“景观之河”;便捷市民休闲娱乐,享受生活的“乐活之河”。
5.1.2在进行景观设计的过程中,重点关注以下原则:
系统与区域原则、多目标兼顾原则、生态设计原则、
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