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【专著节选】河流生态修复-2

 昵称50786598 2023-11-05 发布于江西

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第4章 河流生态修复技术



   本章详细介绍了河道内栖息地修复与加强技术;与生态友好的岸坡防护技术;洄游鱼类保护技术和方法。本章还讨论了大坝分层取水设施的结构,论述了环境水流评价方法,提出了兼顾生态保护的水库调度原则和方法。在水质保护方面,简要介绍了污染源综合治理技术。最后、讨论了恢复河湖水系连通性的规划原则、技术措施和效果评估方法。

4.1.2 具有护坡和掩蔽作用的圆木

圆木具有多种栖息地加强功能,不仅可同于构建护坡、掩蔽、挑流等结构物,而且还可向水中补充有机物碎屑。具有护坡功能的结构常采用较粗的圆木或树墩挡土和抵御水流冲击。一般与植物纤维垫组合应用,同时起到冲刷侵蚀防护的作用,如图4-1-4所示。也可以应用多根圆木,形成木框挡土墙或叠木支撑(见4.1.4节),起到护坡和栖息地加强的作用。
放置于河道主槽内的圆木或树根除具有护坡、补充碳源的功能之外,还具有掩蔽物作用。在一些情况下,可以采用带树根的圆木(树墩)控导水流,保护岸坡抵御水流冲刷,并为鱼类和其他水生生物提供栖息地,为水生昆虫提供食物来源。
一般而言,树墩根部的直径为25~60cm,树干长度为3~4m。树墩主要应用于受水流顶冲比较严重的弯道凹岸坡脚防护,可以联成一排使用(图4-1-5),也可以单独使用,用于局部防护(图4-1-6)。

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一般要求树根盘正对上游水流流向,树根盘的1/3~1/2埋入枯水位以下。如果冲坑较深,可在树墩首端垫一根枕木 (图4-1-7),如果河岸不高(平滩高度的1~1.5倍),需在树墩尾端用漂石压重。如果河岸较高,并且植被茂密、根系发育,也可不使用枕木和漂石压重。

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树墩的施工方法有两种:一种方法是插入法,使用施工机械把树干端部削尖后插入坡脚土体,为方便施工,树根盘一端可适当向上倾斜。这种方法对原土体和植被的干扰小,费用较低。另一种方法是开挖法,其施工步骤见图4-1-7。首先根据树墩尺寸和设计思路,对岸坡进行开挖,然后根据需要,进行枕木施工,枕木要与河岸平行放置,并埋入开挖沟内,沟底要位于河床之下。然后把树墩与枕木垂直安放,并用钢筋固定,要保证树根直径的1/3 以上位于枯水位之下。树墩安装完成后,将开挖的岸坡回填至原地表高程。为保证回填土能够抵御水流侵蚀并尽快恢复植被,可应用土工布或植物纤维垫包裏土体,逐层进行施工,在相邻的包裹土层之间扦插活枝条。

4.1.3 挑流丁坝

挑流丁坝 (deflector) 一般应用于纵坡降缓于2%,河道断面相对比较宽而且水流缓慢的河段,通常沿河道两岸交叉布置,或成对布置在顺直河段的两岸,如图4-1-8和图4-1-9所示 (Osbgr,2006),用于防止治理河段的泥沙淤积,重建边滩,或诱导主流呈弯曲形式,使河流逐渐发育成深潭和浅滩交错的蜿蜒形态。但是,因自然形成的浅滩是要的鱼类觅食和产卵区,需加以保护,不应在此类区域修建挑流丁坝。

可单独采用圆木或块石,如图4-1-10所示,也可以采用石笼或在圆木框内填充块石的结构型式修建挑流丁坝。此类结构对于防止河岸侵蚀、维持河岸稳定也具有一定的作用。但是,若丁坝位置和布局设计不合理,则有可能导致对面河岸的淘刷侵蚀,造成河岸坍塌,此时需要在对岸采取适宜的岸坡防护措施。一般来说,自然河道内相邻两个深潭(浅滩)的距离在5~7倍河道平滩宽度范围,因此,上下游两个挑流丁坝的间距至少应达到7倍河道平滩宽度。丁坝向河道中心的伸展范围要适宜,对于小型河流或溪流挑流丁坝顶端至河对岸的距离即缩窄后的河道宽度可在原究度的70%~80%范围。

挑流丁坝轴线与河岸夹角应通过论证或参考类似工程经验确定,其上游面与河岸夹角一般在30°左右,要确保水流以适宜流速流向主槽;其下游面与河岸夹角约60°,以确保洪水期间漫过丁坝的水流流向主槽,从而避免冲刷该侧河岸。为防治出现此类问题,可在挑流丁坝的上下游端与河岸交接部位堆放一些块石,并设置反滤层,以起到侵蚀防护的作用。挑流丁坝顶面一般要高出正常水位15~45cm,但必须低于平滩水位或河岸顶面,以确保汛期洪水能顺利通过,且洪水中的树枝等杂物不至于被阻挡而沉积,则很容易造成洪水位异常拾高,并导致严重的河岸淘刷侵蚀。

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若使用圆木或与块石组合修建挑流丁坝,需要采取适宜措施固定圆木,例如采用锚筋把伸向河底的圆木端头固定在河床上,或采用绳索或不锈钢丝把伸向岸坡的圆木端头固定在附近的树上,也可采用销筋固定在岸坡上。如果单根圆木直径小,不足以形成适宜高度的挑流丁坝,可采用双层圆木,但圆木间要铆接。若单独使用块石修建挑流丁坝,需要采取开挖措施,把块石铺填在密实度或强度相对比较高的土层上,防止底部淘刷或冲蚀。如果是岩基,则需要首先铺填一层约 30cm的砾石垫层,然后再铺填直径较大的块石。挑流丁坝上游端或外层的块石直径要满足抗冲稳定性要求,一般可按照原河床中最大砾石直径的1.5倍确定。上游端大块石至少应有两排,选用有棱角的块石并交错码放,以保证足够的稳定性。如果当地缺少大直径块石,可采用石笼或圆木框结构修建丁坝。

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原载董哲仁著《河流生态修复》,经作者同意转载

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