城市河道治理工作調(diào)研報告
目前，城市水環(huán)境治理工作已經(jīng)得到了社會各屆人士廣泛的關(guān)注，并得到了有關(guān)部門的重視，眾所周知，水環(huán)境是人類文明、生態(tài)文明的一面鏡子，自古以來人們就有著濃厚的水情結(jié)，喜歡逐水而居，濱水而棲，特別是對于常年生活在水泥森林的都市居民來講，擁有一個優(yōu)美和諧的水環(huán)境更是一種強烈的渴望。在城市中蜿蜒流淌的條條河道，不但是防洪排澇的重要通道，也是城市景觀建設(shè)的重要要素和城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，直接影響著一個城市的經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)平衡，關(guān)系著廣大市民的生存環(huán)境和生活品質(zhì)。建設(shè)人水和諧的河道生態(tài)系統(tǒng)，打造水生態(tài)良好、水景觀優(yōu)美、水文化豐富的親水型宜居城市已成為許多城市的發(fā)展目標。
水環(huán)境的治理和水邊環(huán)境建設(shè)包括了截污、清淤、護岸、綠化等內(nèi)容。人們對水環(huán)境綜合治理的污水截流、清淤、底泥處理、兩岸綠化等方面的內(nèi)容做了不少研究。對新建河道的護岸結(jié)構(gòu)在生態(tài)方面的研究也有了起步。國外在這方面的研究比國內(nèi)起步要早，日本XX年前就開始提出“新水”的概念，并且在生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)方面做了實踐;荷蘭也正在規(guī)劃和建設(shè)21世紀的人與自然和諧的水環(huán)境。本文擬對原有城市河道的護坡結(jié)構(gòu)進行分析，在充分吸收國外在河道整治方面和其他領(lǐng)域生態(tài)護坡的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，探討河道生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)新方法，從而為城市水利向環(huán)境水利和生態(tài)水利轉(zhuǎn)化提供參考。
一、原河道護坡結(jié)構(gòu)形式對環(huán)境與生態(tài)的影響分析
(一)原河道坡面結(jié)構(gòu)形式
長期以來，人們比較注重河道本身的功能，如行洪、排澇等，因此河道斷面形式單一，走向筆直，河道護坡結(jié)構(gòu)也比較堅硬，其主要考慮的是河道的行洪速度、河道沖刷、水土保持等。因此，河道的護坡結(jié)構(gòu)主要采用漿砌或干砌塊石護坡，現(xiàn)澆混凝土護坡，預制混凝土塊體護坡，或現(xiàn)在比較流行的土工模袋混凝土護坡等結(jié)構(gòu)。
(二)原結(jié)構(gòu)形式對環(huán)境與生態(tài)的影響
原有的河道護坡和護岸結(jié)構(gòu)形式是在一定歷史條件形成的，它在約束水的行為，防止水土流失方面作出了較大成績，為廣大人民創(chuàng)造了一個相對安全的生活和發(fā)展空間。但是，其在對保護水的自然清潔和維持人與水環(huán)境的和諧方面影響較大。
1、對景觀環(huán)境的影響整齊劃一的河道斷面、筆直的河道走向，固然是一種景觀，但是它與現(xiàn)代人們追求的回歸自然的景觀需求不相一致。昔日的碧水漪漪、青草幽幽、白帆點點的景象被堅硬的護坡和擋墻破壞得無影無蹤，人們只能越過灰白高聳的混凝土擋墻才能看到有幾條混凝土駁船在污濁黑臭的河里發(fā)出噪人的嘟嘟聲。這與現(xiàn)代城市河道周邊無論現(xiàn)代或古典的建筑藝術(shù)都極不相稱，與周圍環(huán)境也極不相協(xié)調(diào)。而且一旦這些結(jié)構(gòu)遭到破壞以后，環(huán)境景觀就更差了
2、對人類生存環(huán)境的影響我們暫且不說護坡及擋墻內(nèi)材料(包括堿化骨料)的水化反應、炭化反應及各種添加劑(如早強劑、抗凍劑、膨脹劑等)在水中發(fā)生反應對水質(zhì)和水環(huán)境的影響，就是讓人們長期生活在上述這種灰色、生硬、沒有活性的混凝土墻體中，人們的身心健康也會遭到侵害。在這種結(jié)構(gòu)保護下的河道失去了河道原有的水邊環(huán)境和水環(huán)境的功能，人們失去了娛樂、休閑和親水的好去處，城市也因之失去了靈氣和精神。由于黑臭的河水、干燥的空氣及生活環(huán)境色調(diào)的影響，人們的心情等遭到嚴重破壞，身體感覺缺少了活力，工作也失去了動力。所以說，原有的護坡及護岸結(jié)構(gòu)形式對人類生存環(huán)境造成了較大的影響。
3、對生態(tài)環(huán)境的影響原有的護坡和護岸結(jié)構(gòu)對河道坡面采取了封閉的形式，河道中的生物和微生物失去了賴以生存的環(huán)境，很難生存下去，因此河道的自凈能力遭到了破壞。同時各種水生植物也難以在堅硬的結(jié)構(gòu)坡面上生長，各種水生物也因失去了生存環(huán)境而無法生存。整個生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈就因一層堅硬的護坡結(jié)構(gòu)而斷開，生態(tài)環(huán)境因此而破壞，生態(tài)就失去了平衡。更有甚者，有的河道護坡和護岸結(jié)構(gòu)還采用了全斷面護砌的結(jié)構(gòu)，后果就更加嚴重，趨向就更加惡劣。
二、生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)方法探討
上述情況可以看出，硬性材料的護坡和護岸結(jié)構(gòu)對城市的許多方面均產(chǎn)生了較大的影響，城市河道的護坡和護岸結(jié)構(gòu)改造有必要推行一種生態(tài)型的護岸結(jié)構(gòu)形式。在現(xiàn)在各大城市大型河道整治的同時提出對原有河道護坡和護岸結(jié)構(gòu)改革非常必要，下面就國內(nèi)外一些經(jīng)驗和筆者的一些初步設(shè)想作一介紹。
(一)采用新型材料
在科學技術(shù)飛速發(fā)展的今天，新型材料和新技術(shù)必將作為我們河道護坡和護岸結(jié)構(gòu)改革的主要源泉。在國內(nèi)和國外相繼出現(xiàn)了一批用于生態(tài)方面的材料和技術(shù)，如水力噴草技術(shù)、土工材料綠化網(wǎng)、植被型生態(tài)混凝土、水泥生態(tài)種植基、土壤固化劑等等。雖然它們起源時不一定用于河道護坡和護岸結(jié)構(gòu)方面，但在河道護坡結(jié)構(gòu)使用上可以借鑒和參考。
(二)生態(tài)護坡方法探討
1、發(fā)達根系固土植物發(fā)達根系固土植物在水土保持方面有很好的效果，國內(nèi)外對此研究也較多。采用發(fā)達根系植物進行護坡固土，即可以達到固土保沙，防止水土流失，又可以滿足生態(tài)環(huán)境的需要，還可進行景觀造景，在城市河道護坡方面可借鑒。固土植物可以選擇的主要有沙棘林、刺槐林、墨穗醋栗、黃檀、胡枝子、池杉、龍須草、金銀花、紫穗槐、油松、黃花、常青藤、蔓草等等，在長江中下游地區(qū)還可以選擇蘆葦、野茭白等，可以根據(jù)該地區(qū)的氣候選擇適宜的植物品種。
2、土工材料復合種植基
(1)鐵絲網(wǎng)與碎石復合種植基。鐵絲網(wǎng)與碎石復合種植基主要由鍍鋅或噴塑鐵絲網(wǎng)籠裝碎石、肥料及種植土組成。鍍鋅鐵絲網(wǎng)籠容易銹蝕，在河道護坡方面一般不宜選用，而應選用耐銹蝕的噴塑鐵絲網(wǎng)籠。鐵絲網(wǎng)與碎石復合種植基一個最大的優(yōu)點就是它比較適合于流速大的河道，抗沖刷能力強、整本性好、適應地基變形能力強，避免了預制的混凝土塊體護坡的整體性差和現(xiàn)澆混凝土護坡與模袋混凝土護坡適應地基變形能力差的弱點，同時又能滿足生態(tài)型護坡的要求，即使進行全斷面護砌，生物與微生物都能照樣生存。國外在這方面已有較多工程實例。鐵絲網(wǎng)籠可以做成不同形狀，既可以用作護坡，又可以做成砌體擋土墻。
(2)土工材料固土種植基。土工材料固土種植基可分為土工網(wǎng)墊固土種植基、土工格柵土種植基、土工單元固土種植基等多種形式。
土工網(wǎng)墊固土種植基主要由聚乙烯、聚丙烯等高分子材料制成的網(wǎng)墊和種植土、草籽等組成。固土網(wǎng)墊是由多層非拉伸網(wǎng)和雙向拉伸平面網(wǎng)組成，在多層網(wǎng)的交接點經(jīng)熱熔后粘接，形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)墊。該網(wǎng)墊質(zhì)地疏松、柔韌，有合適的高度和空間，可充填并存儲土壤和沙粒。植物的根系可以穿過網(wǎng)孔均衡生長，長成后的草皮可使網(wǎng)墊、草皮、泥土表層牢固地結(jié)合在一起。固土網(wǎng)墊一般可由人工鋪設(shè)，植物種植一般采用草籽加水力噴草技術(shù)完成。這種護坡結(jié)構(gòu)現(xiàn)在運用較廣，如上海浦東國際機場圍海大堤工程、上海化學工業(yè)區(qū)圍海造地工程的護坡均采用了此形式。
(3)土工格柵固土種植基主要是土工格柵進行土體加固，并在邊坡上植草固土。土工格柵是以聚丙烯、高密度聚乙烯為原料，經(jīng)擠壓、拉伸而成，有單向、雙向土工格柵之分。設(shè)置土工格柵，增加了土體摩阻力，同時土體中的孔隙水壓力也迅速消散，所以增加了土體整體穩(wěn)定和承載力。而且，由于格柵的錨固作用，抗滑力矩增加，草皮生根后草、土、格柵形成一體，更加提高了邊坡的穩(wěn)定性。
另外，現(xiàn)在又出現(xiàn)一種土工單元固土種植基，即利用聚丙烯、高密度聚乙烯等片狀材料經(jīng)熱熔粘接成蜂窩狀的網(wǎng)片整體，在蜂窩狀單元中填土植草，達到固土護坡的作用。
3、植被型生態(tài)混凝土植被型生態(tài)混凝土是日本近年在河道護坡方面作出的研究，主要由多孔混凝土、保水材料、難溶性肥料和表層土組成，多孔混凝土由粗骨料、混有高爐爐渣和硅灰的水泥、適量的細料組成，是植被型生態(tài)混凝土的骨架。保水材料常用無機人工土壤、吸水性高分子材料、苔泥炭及其混合物。表層土鋪設(shè)有多孔混凝土表面，形成植被發(fā)芽空間，同時提供植被發(fā)芽初期的養(yǎng)分。在城市河道護坡或護岸結(jié)構(gòu)中可以利用生態(tài)混凝土預制塊體做成砌體結(jié)構(gòu)擋土墻，或直接作用為護坡結(jié)構(gòu)。
4、水泥生態(tài)種植基水泥生態(tài)種植基在國內(nèi)國外均有研究。它是由固體、液體和氣體三相組成的具有一定強度的多孔性材料。固體物質(zhì)主要包括適合于植被生長的土壤、肥料、有機質(zhì)及由低堿性的水泥、河砂組成的膠結(jié)材料等。在種植基固體物質(zhì)間，由稻草秸稈等成孔材料形成孔隙，以便為植物提供充足的水分和空氣。在種植基內(nèi)還可填充保水劑，保持植物在常日照坡面能很好生長。
5、土壤固化劑高性能土壤固化劑在國外日本等國家應用于工程領(lǐng)域已經(jīng)有30多年的歷史，廣泛應用于道路工程、土木建筑工程、環(huán)境保護工程、農(nóng)田水利工程，固化處理各種污泥。但固化劑做為我國90年代引進的高新技術(shù)產(chǎn)品，在北京地區(qū)乃至全國大面積用于河(湖)底固化尚屬首次。固化劑是以水泥主體摻入特殊的激發(fā)元素后制成的，其作用機理主要是固化劑中的水分子調(diào)節(jié)劑與土壤中的水分子形成化學鍵，對水分子有很強的吸咐作用，利用土壤穩(wěn)定固化，其中含有微晶核，通過晶核配位，在土顆粒孔隙中生成針狀晶體，填棄土體孔隙，形成骨架結(jié)構(gòu)，固化劑中的固化分子通過交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高土壤的抗壓、抗?jié)B、抗折等性能指標。
在城市河道治理中遇到了防止水土流失需要硬質(zhì)河底與水生物繁衍需要軟質(zhì)河底的矛盾，因此要求最好采用兩者能同時兼顧的材料。解決上述矛盾，土壤固化劑就是其中較好方法之一。固化劑既具有硬化土壤表面與混凝土近似的性能又有松軟的下層近似于土壤的性能，所以使用固化劑的結(jié)果能夠使河底土層表面結(jié)殼，從而達到既固土保沙作用，又使底層利于水生物繁衍生殖，滿足生態(tài)需要。
在城市河道治理中，河道生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)已被許多人所需求和采納，并在大力推廣之中，本文是吸取國內(nèi)外有關(guān)城市河道整治和其他領(lǐng)域生態(tài)護坡經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出了對城市河道整治坡面采用生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)的一點初步設(shè)想，以便為城市水利向環(huán)境水利和生態(tài)水利轉(zhuǎn)化提供參考。探討河道生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)方法可以借鑒其他領(lǐng)域生態(tài)護坡的經(jīng)驗，同時需要廣大技術(shù)人員研究新的合適于河道護坡特點的新技術(shù)、新方法，也需要政府部門的大力支持。
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