人工湿地生态驳岸的建造设计与技术及其应用_田景环

文章编号:1007-2284(2011)07-0049-03人工湿地生态驳岸的建造设计与技术及其应用田景环1,王轶1,孙珂2,原玉昌1(1.华北水利水电学院,河南郑州450011;2.南阳市水利建筑勘测设计院,河南南阳473000)摘要:传统驳岸存在缺陷和不足,促使生态驳岸建造形成与发展。将人工湿地生态驳岸的特性融入建造设计中,兼顾生态驳岸的功能目标、运行效果,结合地形地质、生态水文和建造技术,探讨了生态设计和建造技术的应用。郑州绿博园湿地区应用该技术,效果良好。关键词:人工湿地;生态驳岸;建造技术;郑州绿博园中图分类号:X171.4文献标识码:B收稿日期:2011-01-04作者简介:田景环(1965-),女,教授,主要从事水力学及河流动力学、水资源保护的科研和教学。通讯作者:王轶(1981-),男,硕士研究生,主要从事水力学及河流动力学方面的研究。E-mail:junyishanren@126.com。传统驳岸一般隔断了水体与驳岸物质与能量的交换,限制了滨水植物的发展空间,破坏了水生动物的栖息繁衍环境,削弱了水体自净能力,破坏了驳岸的生态系统,也违背了当前人类与自然和谐相处的观念和审美情趣,是其缺陷和不足。因此,在人工湿地建造中,自然生态驳岸具有可渗透性、增强水体的自净性、维持河流与陆地之间的生态系统平衡性的生态功能[1],取代传统驳岸显得尤为重要。生态驳岸一般分为3种标准形式[2]:全自然护岸、半自然护岸和多自然护岸,在设计中,应视情况而定。如何发挥生态驳岸的特性和功能,是人工湿地生态驳岸建造设计及建造技术需要解决的,也是工程建造迫切需要研究的问题。1湿地概况郑州绿博园,即中国郑州绿化博览园,位于郑州市东的中牟县,面积195.9hm2,绿化景观结构分为“一湖、二轴、三环、八区、十六景”。湿地区作为“八区”之一,是园区绿化建设的内容。该地区属于温带季风气候,汛期降雨主要集中在7-9月,7、8月份多阵雨;夏季多年平均温度22.4℃,历史最高气温44℃。夏季汛期主要吹东南风,冬季主要吹西北风。园区种植土多为粉质黏土或沙质粉土,渗透性好,休止角较小。岸坡地势起伏较小,过度自然,局部坡度较大。湿地区补水以导引黄河水为主,以地下水和雨水为辅。引黄河水入枫湖,用提灌技术将水引入园区内河道,进而自流入枫湖。除汛期外,河道(含湿地区)内水流是人为控制,流速水位等影响河道生态和河道结构的因素不会对湿地区造成危害。汛期的流态、水生植物分区、坡岸土质结构等,是湿地区驳岸建造设计需要考虑的因素。1.1生态驳岸功能要求湿地区工程设计按坡比和位置采用草皮置石驳岸和草皮乱石滩驳岸两种形式,而建造设计主要考虑以下功能:(1)保护岸坡。乱石滩驳岸具有施工简单、维护方便等特点。乱石滩可削弱水流冲刷,改变小水流方向,消耗水流能量,以保护岸坡[3]。乱石滩长期遭遇水力作用,石块会发生局部运动,可能导致岸坡破坏,防护失效。草皮起到人工加糙河道作用,减小流速和消减水能,为水生植物创造有利的生存环境。(2)保护生态。据初步调查,中牟县的河流两栖类有青蛙、蟾蜍,鱼类有鲤鱼、白条和鲢鱼等,还有河虾、河蟹,田螺等一般水生动物。乱石滩驳岸为鱼类、螺类和两栖类动物提供栖息、繁衍和避难的场所。草皮和挺水植物可以有效提高土壤中各种微生物的数量以及修复区土壤动物的种类、数量、生物多样性指数[4]。(3)亲水功能。乱石滩驳岸给人见水、近水和亲水的美学环境,且有质朴的野趣。但青灰色的块石容易给人生硬、沉寂的感觉,缺乏生机活力,而青草和挺水植物是必要的补充。生态护岸提供了良好休憩、娱乐场所,满足了人们回归自然的情怀。(4)自净功能。主要采用植被稳定技术,种植耐湿喜水性植物芦苇、菖蒲等,固定坡脚,吸附水中重金属和污染物离子,达到净化水体功能。(5)调节气候。湿地驳岸水面面积较大,且与空气的水交换量较大等特点,土壤具有很高孔隙率,促进水体的蒸发和下渗,起着调节局部小气候,增加园区空气湿度的作用。1.2分布类型及要求按《湿地公约》和《全国湿地资源调查与监测技术规程》的49中国农村水利水电·2011年第7期分类,园区湿地属于河流湿地。湿地区可分为顺直段、弯曲段和分叉段几种,按水流发展趋势分为冲刷区、淤积区和相对稳定区。各段植被分布和坡度变化不同,汛期的防洪、防冲刷和防侵蚀的要求也不同。1.3运行要求园区的河流湿地属于北方湿地,河流冬季结冰,冻融作用可能破坏驳岸的稳定性。园区水体应满足集雨区的自净功能,河流水体因此可能出现富营养化和河道芦苇严重阻流现象。河床的冲淤变化较大时,可能改变原来驳岸的生态景观,破坏生态的有效组合。1.4建设环境要求湿地区驳岸植被总体是沿河成带状分布,形成通透、高低变化的景观。生态驳岸采用当地自然青石和草皮搭配,与河流天然交融。湿地区河道的边坡和基底采用黏土加防水毯防渗,表层