一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构及其施工方法.pdf

本发明公开了一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构及其施工方法，所述通行结构包括悬索桥主体结构、桥面系统、防护栏及引导系统，所述悬索桥主体结构由两根主缆通过跨桥两端的支撑结构与设置在山体基岩中的锚碇相连而成；所述桥面系统包括横梁及桥面板，所述横梁连接两根主缆，桥面板铺设在两根主缆上；所述防护栏包括立柱、防护缆索及防护网，所述防护缆索及防护网分别与两根主缆连接；所述施工方法步骤包括(1)悬索桥的选址；(2)悬索桥主体结构施工；(3)桥面系统施工；(4)防护栏施工；(5)引导系统施工。本发明能有效实现水库两岸陆生脊椎动物的横向活动与交流，缓解了水库蓄水与淹没对两岸陆生脊椎动物的横向阻隔的不利环境影响。

1.  一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，包括悬索桥主体结构、桥面系统及防护栏，其特征在于：所述悬索桥主体结构由两根主缆(1)通过跨桥两端的支撑结构(2)与设置在山体基岩中的锚碇(3)相连而成；所述桥面系统包括横梁(4)及桥面板(5)，所述横梁(4)连接两根主缆(1)，所述桥面板(5)铺设在两根主缆(1)上，所述防护栏包括立柱(6)、防护缆索(7)及防护网(8)，所述立柱(6)设置于河流(14)两岸，所述防护缆索(7)及防护网(8)分别与两根主缆(1)连接。

2.  根据权利要求1所述的一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，其特征在于：所述两岸陆生脊椎动物通行结构还包括引导系统，其中引导系统包括分别设置在通道入口区域及悬索桥面上植物引导、食物引导、动物粪便引导和桥面装饰。

3.  根据权利要求1所述的一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，其特征在于：所述桥面系统两侧还设置有藤本植物(12)和树枝(13)。

4.  根据权利要求1所述的一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，其特征在于：所述主缆(1)及防护缆索(7)均采用钢绞线、钢丝绳或钢丝束线。

5.  根据权利要求1所述的一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，其特征在于：所述支撑结构(2)采用钢筋混凝土结构。

6.  根据权利要求1所述的一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，其特征在于：所述锚碇(3)采用重力式锚碇或隧洞式锚碇。

7.  根据权利要求1所述的一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，其特征在于：所述立柱(6)为钢筋混凝土立柱。

8.  根据权利要求1所述的一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，其特征在于：所述横梁(4)采用型钢制作。

9.  一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构的施工方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
(1)悬索桥的选址：选择两岸地址条件良好，且两岸陆生脊椎动物活动频繁的地方进行修建悬索桥；
(2)悬索桥主体结构施工：根据悬索桥总长及桥面宽选择两根钢绞线、钢丝绳或钢丝束线作为主缆(1)，悬索桥两端支撑结构(2)采用C25钢筋混凝土现浇而成，在支撑结构(2)上部设置有简易索鞍，两根主缆(1)通过支撑结构(2)上部索鞍与基岩中的锚碇(3)相连，构成整个悬索桥的主体结构；
(3)桥面系统施工：选择型钢作为横梁(4)，根据桥面宽度及长度确定横梁(4)的长度，数量及布置间距，将每根横梁(4)通过U形螺栓与两根主缆(2)连接固定，并在两根主缆(2)铺设桥面板(5)；
(4)防护栏施工：首先在两岸采用C25钢筋混凝土现浇形成立柱(6)；然后采用钢绞线、钢丝绳或钢丝束线作为防护缆索(7)，所述防护缆索(7)连接固定在两岸的立柱(6)顶端；最后将钢丝网(8)与主缆(1)、两岸的立柱(6)及防护缆索(7)连接固定，构成整个防护栏；
(5)引导系统施工：根据两岸陆生脊椎动物的生活习性，在通道入口及悬索桥面上种植植物(9)及放置食物(10)及动物粪便(11)，并在桥面上铺设了一层细枝枯叶，为动物提供一个舒适具有安全感的通行环境；
(6)后期监测维护：悬索桥建成后，通过设置在悬索桥两端的监控设备了解动物的使用情况，以及时跟进诱导系统的完善程度，不断完善通道的通行功能。

一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构及其施工方法
技术领域
本发明属于水利水电工程环境保护技术领域，具体是涉及一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构及其施工方法。
背景技术
目前，天然河流上水利水电工程的建设与运行使得河流局部形成均一化和非连续化形态，改变了原天然河流纵向、横向的水文情势，影响了原天然河流长期演化而形成的较为稳定的生态环境系统结构，从而对原有河流的生态环境造成了一定的不利影响。
在纵向上，水利水电工程大坝的阻隔对河流上下游水文情势的改变对水生动物带来极大的影响，尤其是鱼类生存境环境影响问题已成为现阶段水利水电工程开发建设关注的重点，其不利影响缓解措施如过鱼导鱼、鱼类增殖放流、水生生物栖息地保护等均得到高度重视和深入研究，目前已形成较为系统的技术研究与措施体系。
然而，在横向上水库蓄水及淹没对库区两岸水文情势改变带来的陆生脊椎动物的阻隔影响问题，以及该不利影响减缓措施研究工作，相对于河流纵向水文情势改变带来的环境问题影响研究来说，开展的比较少，缺乏有效的技术研究体系与可靠的减缓措施实践，特别是原天然河道较窄、水深较浅甚至出现季节性断流的河流，在水利水电工程开发前河流两岸的陆生脊椎动物交流频繁，在水库蓄水及淹没后，其河流水位、宽度等发生了巨大变化，直接增加了河流两岸部分陆生脊椎动物横向活动的难度，减少了水库两岸陆生脊椎动物的基因交流及活动空间，对其正常生长繁殖及生活习性产生了不可忽视的影响。
由此，从环境保护角度出发，研究有效的水库两岸陆生脊椎动物通行结构，建设绿色环保型水利水电工程，是目前亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构及其施工方法，为水库两岸陆生脊椎动物双向交流活动提供便捷，以减缓水库蓄水与淹没对两岸陆生脊椎动物正常生长繁殖及生活习性的不利影响，保护水库两岸陆生生物多样性，达到河流水利水电工程开发与环境保护相协调的目的。
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，包括悬索桥主体结构、桥面系统及防护栏，所述悬索桥主体结构由两根主缆通过跨桥两端的支撑结构与设置在山体基岩中的锚碇相连而成；所述桥面系统包括横梁及桥面板，所述横梁连接两根主缆，所述桥面板铺设在两根主缆上，所述防护栏包括立柱、防护缆索及防护网，所述立柱设置于河流两岸，所述防护缆索及防护网分别与两根主缆连接。
所述两岸陆生脊椎动物通行结构还包括引导系统，其中引导系统包括分别设置在通道入口区域及悬索桥面上植物引导、食物引导、动物粪便引导和桥面装饰。
所述桥面系统两侧还设置有藤本植物和树枝。
所述主缆及防护缆索均采用钢绞线、钢丝绳或钢丝束线。
所述支撑结构采用钢筋混凝土结构。
所述锚碇采用重力式锚碇或隧洞式锚碇。
所述立柱为钢筋混凝土立柱。
所述横梁采用型钢制作。
一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构的施工方法，其具体方法步骤如下：
(1)悬索桥的选址：选择两岸地址条件良好，且两岸陆生脊椎动物活动频繁的地方进行修建悬索桥；
(2)悬索桥主体结构施工：根据悬索桥总长及桥面宽选择两根钢绞线、钢丝绳或钢丝束线作为主缆，悬索桥两端支撑结构采用C25钢筋混凝土现浇而成，在支撑结构上部设置有简易索鞍，两根主缆通过支撑结构上部索鞍与基岩中的锚碇相连，构成整个悬索桥的主体结构；
(3)桥面系统施工：选择型钢作为横梁，根据桥面宽度及长度确定横梁的长度，数量及布置间距，将每根横梁通过U形螺栓与两根主缆连接固定，并在两根主缆铺设桥面板；
(4)防护栏施工：首先在两岸采用C25钢筋混凝土现浇形成立柱；然后采用钢绞线、钢丝绳或钢丝束线作为防护缆索，所述防护缆索连接固定在两岸的立柱顶端；最后将钢丝网与主缆、两岸的立柱及防护缆索连接固定，构成整个防护栏；
(5)引导系统施工：根据两岸陆生脊椎动物的生活习性，在通道入口及悬索桥面上种植植物及放置食物及动物粪便，并在桥面上铺设了一层细枝枯叶，为动物提供一个舒适具有安全感的通行环境；
(6)后期监测维护：悬索桥建成后，通过设置在悬索桥两端的监控设备了解动物的使用情况，以及时跟进诱导系统的完善程度，不断完善通道的通行功能。
本发明的有益效果是：
与现有水库库区陆生脊椎动物保护措施相比，本发明在一定程度上弥补了现有技术措施在水库库区河流横向阻隔不利环境影响缓解研究上的不足，能有效的实现水库两岸陆生脊椎动物的横向活动与交流，增加了水库两岸陆生脊椎动物的基因交流及活动空间，从而缓解了水库蓄水与淹没对两岸陆生脊椎动物的横向阻隔的不利环境影响； 本发明种结构简单、便于施工，经济生态效益合理，具有良好的经济效益和社会效益，为开发绿色环保型水利水电工程提供了有力借鉴。
附图说明
图1为本发明的平面结构示意图；
图2为本发明的立面结构示意图；
图3为本发明中悬索桥主体结构示意图。
图中：1-主缆，2-支撑结构，3-锚碇，4-横梁，5-桥面板，6-立柱，7-防护缆索，8-防护网，9-植物，10-食物，11-动物粪便，12-藤本植物，13-树枝，14-河流。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图3所示，本发明所述的一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构，包括悬索桥主体结构、桥面系统及防护栏，所述悬索桥主体结构由两根主缆1通过跨桥两端的支撑结构2与设置在山体基岩中的锚碇3相连而成；所述桥面系统包括横梁4及桥面板5，所述横梁4连接两根主缆1，以提高整个悬索桥的整体性，防止桥面发生过大的扭曲，增加整个桥面的刚度及稳定性；所述桥面板5铺设在两根主缆1上，确保悬索桥的正常通行功能；所述防护栏的主要功能是确保陆生动物通行安全，减少动物通行时的不适及恐惧感，所述防护栏包括设置于立柱6、防护缆索7及防护网8，所述立柱6设置于河流14两岸，所述防护缆索7及防护网8分别与两根主缆1连接。在该技术方案中，所述悬索桥具有一定的柔性，可承受风载及动物活动影响产生晃动附加压力，其单跨跨径一般不宜超过150m，桥面宽度能满足水库两岸陆生脊椎动物的正常通行即可。该技术方案仅考虑水库两岸陆 生脊椎动物通行，结合其荷载等级及刚度要求，结构合理性、经济实用，施工简单。
所述两岸陆生脊椎动物通行结构还包括引导系统，其中引导系统包括设置于悬索桥上及入口区域的植物9、食物10及动物粪便11。该技术方案是在悬索桥上及其入口区域通过人为实体空间设计，营造陆生脊椎动物生境，创造具有生态意义的陆生脊椎动物活动场所，所述引导系统主要通过在通道入口及悬索桥面上营造陆生脊椎动物生境以引导和吸引其有效的利用该通行结构。在实际实施中，植物9采用乔灌木。
所述桥面系统两侧还设置有藤本植物12和树枝13。树枝13可以采用藤条代替。
所述主缆1是悬索桥重要的柔性承重构件，通过轴向受拉来抵抗外荷载，宜采用高强钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或钢丝束线等质轻、强度高的材料，主缆所用材料的材质、规格、强度需满足相应通行设计能力要求。
所述支撑结构2是悬索桥的重要承重构件，主缆1通过设置在支撑结构2顶部的索鞍，将悬索桥的活载(动物荷载)和恒载(包括主缆、桥面及其他附属构件)所产生的竖向分力传递到下部基础和基岩，支撑结构2宜采用钢筋混凝土等强度高、造价低的结构，其结构尺寸形式、基础埋置深度、强度、稳定性等需满足相应设计要求。
所述索鞍是设置在支撑结构2顶部，主要对主缆起承托和导向作用，其形式主要有活动支座式和固定支座式(又称简易索鞍)，索鞍的形式应结合悬索桥的设计荷载等级确定，索鞍的半径应大于主缆直径的8倍。
所述锚碇3是主缆的锚固体，是主缆1中的拉力传递给地基基础的构件，通常采用重力式锚碇或隧洞式锚碇，锚碇的形式应结合两岸 地质条件及设计荷载等级确定，以既能满足设计荷载要求，又能降低建造费用为宜。
所述横梁4的主要功能是提供稳定的桥面，一般采用常见型钢作为横梁4，所选材料的规格、型号、长度应结合设计要求确定，横梁的强度、刚度、耐腐蚀性及布设间距、与主缆的连接方式等应满足桥面稳定需求为宜。
所述桥面板5是直接承受荷载作用，一般采用强度高、耐久性好的面板材料沿桥面横向铺设，所用材质及面板的铺装与主缆的连接方式应以满足动物通行时达到稳定、安全、舒适的通行效果为宜。
所述立柱6是设置在河流14两岸对防护缆索7及防护网8起连接和支撑作用的基础构件，一般采用钢筋混凝土立柱，其断面尺寸、强度、稳定性及布置方式应以确保防护栏的实际功能为宜。立柱的高度决定防护栏的最大高度，一般不宜低于0.6m。
所述防护缆索7连接在两岸立柱6顶部，对防护网8起连接和支撑作用，一般采用高强钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或钢丝束线等质轻、强度高的材料，其规格、长度可结合拟达到的防护功能及桥跨长度确定。
所述防护网8是连接在主缆1、立柱6及防护缆索7上，起主要防护功能的网状结构，防护网一般采用常见钢丝网，其材质、强度、耐久性应满足长久的防护功能要求，网孔规格及搭(连)接方式应以确保不被动物破坏或因网孔过大而导致动物存在坠落危险的情况发生。
所述引导系统包括植物引导、食物引导、动物粪便引导及桥面装饰。所述植物引导是指在通道入口区域，种植一些植物9(乔灌木)成如图1所示的喇叭状或植物通道，以植物为边界，并提供一定的觅食场所及隐蔽条件，引导陆生脊椎动物利用该通道实现水库两岸通行，所种植物的类别应结合主要通行动物的种类及生活习性确定，植 物空间布置形式应结合入口区域地形综合考虑；所述食物引导是指在通道入口区域及悬索桥面上，通过采用发射状投放食物10的方式，将陆生脊椎动物予以吸引，并引导其利用该通道实现水库两岸通行，所采用的食物应结合主要通行动物的食性确定，一般投放主要通行动物喜食的食物为宜；所述动物粪便引导是指在通道入口区域及悬索桥面上，通过采用发射状投放一些动物粪便11，以粪便的气味吸引陆生脊椎动物过来，并引导其利用该通道实现水库两岸通行，动物粪便根据主要通行动物的种类确定；所述桥面装饰是指采用一些自然的、未经太多人为加工的材料，图1及图2所述的藤本植物12、树枝13或小块石头等，通过人为的空间设计，为动物营造一种具有自然气息的通行环境，增加动物通行时的安全感和舒适感，提高通道的利用率，具体使用材料及布置形式和结合现场实际情况确定。
本发明适用于原天然河流宽度较窄、深度较浅且两岸陆生脊椎动物交流频繁的区域，特别是存在珍稀、濒危保护的陆生脊椎动物交流频繁的河段。
本发明所述的一种水库两岸陆生脊椎动物通行结构的施工方法，其具体方法步骤如下：
(1)悬索桥的选址：选择两岸地址条件良好，且两岸陆生脊椎动物活动频繁的地方进行修建悬索桥；
(2)悬索桥主体结构施工：根据悬索桥总长及桥面宽选择两根钢绞线、钢丝绳或钢丝束线作为主缆1，悬索桥两端支撑结构2采用C25钢筋混凝土现浇而成，在支撑结构2上部设置有简易索鞍，两根主缆1通过支撑结构2上部索鞍与基岩中的锚碇3相连，构成整个悬索桥的主体结构；
(3)桥面系统施工：选择型钢作为横梁4，根据桥面宽度及长度确定横梁4的长度，数量及布置间距，将每根横梁4通过U形螺栓与两根主缆2连接固定，并在两根主缆2铺设桥面板5；
(4)防护栏施工：首先在两岸采用C25钢筋混凝土现浇形成立柱6，基础深入基岩深度不小于2m，立柱6在地面以上长度为0.6m；然后采用钢绞线、钢丝绳或钢丝束线作为防护缆索7，所述防护缆索7连接固定在两岸的立柱6顶端；最后将钢丝网8与主缆1、两岸的立柱6及防护缆索7连接固定，构成整个防护栏；
(5)引导系统施工：根据两岸陆生脊椎动物的生活习性，在通道入口及悬索桥面上种植植物9及放置食物10及动物粪便11，并在桥面上铺设了一层细枝枯叶，为动物提供一个舒适具有安全感的通行环境；
(6)后期监测维护：悬索桥建成后，通过设置在悬索桥两端的监控设备了解动物的使用情况，以及时跟进诱导系统的完善程度，不断完善通道的通行功能。所述监控设备采用高清摄像头。
下面以结合某水电站实施实例进一步说明本发明的施工方法：
某水电站坝址位于大峡谷河段，河谷深切，左、右岸陡峭，属中型Ⅲ等工程，电站采用混合式开发，具有日调节性能，枢纽建筑物包括碾压混凝土拱坝、泄洪建筑物、引水系统、发电厂房等组成。根据有关资料及现场调查，水电站库区两侧岩壁上黑叶猴群活动频繁，其最大族群数量已达到二十余只，黑叶猴善于游泳，经常往返于该河道左岸或右岸，但水库蓄水后，黑叶猴往返于两岸活动的情况逐渐减少。
黑叶猴属国家Ⅰ级保护野生动物，已列入《世界自然保护联盟》(IUCN)2012年濒危物种红色名录ver3.1——濒危(EN)，目前全世界黑叶猴数量不到三千，属严重濒危物种。该电站建成蓄水后，水位急剧上升，河流变宽，无疑增加了黑叶猴往返水库两岸活动的困难。为减少水库蓄水后对黑叶猴的生长繁殖、种群结构甚至生活习性产生的影响，该水电站建设单位已在水库库区原黑叶猴活动频繁的河段设置了1座悬索桥，主要供黑叶猴通行，并兼顾其他陆生脊椎动物。其具体施工方法步骤如下：
(1)悬索桥的选址：设置在距大坝约7km处，其附近的岩壁上黑叶猴活动频繁，生长了许多黑叶猴喜食的植物是青香木，两岸地址条件良好，为岩石基础，具备修建悬索桥的条件；
(2)悬索桥主体结构施工：悬索桥总长122.50m，桥面宽0.6m，采用两根Φ36镀锌钢丝绳作为主缆，悬索桥两端支撑结构采用C25钢筋混凝土现浇而成，支撑结构上部设置有简易索鞍，过鞍半径为300mm，锚固方式采用隧洞式锚碇，两根主缆通过支撑结构上部索鞍与基岩中的锚碇相连，构成整个悬索桥的主体结构；
(3)桥面系统施工：桥面横梁采用8号槽钢，每根横梁长度为0.7m，间隔3.5m布置一根横梁，共计35根，总长24.5m，总重约200kg，每根槽钢通过U形螺栓与两根主缆连接固定。桥面板采用木质面板，单块面板长度为0.7m，直接固定在2根主缆上；
(4)防护栏施工：防护栏两岸立柱采用C25钢筋混凝土现浇而成，基础深入基岩深度不小于2m，立柱在地面以上长度为0.6m，采用Φ16镀锌钢丝绳作为防护缆索，连接固定在两岸的立柱顶端，采用PVC包塑钢丝网与主缆、两岸立柱及防护缆索连接固定，构成整个防护栏；
(5)引导系统施工：根据黑叶猴善攀爬、跳跃，喜食植物的幼芽、嫩叶、果实等生活习性，结合通道入口区域已有的黑叶猴食物资源，在通道入口及悬索桥面上，采用小房子的形式，呈发散状人工定点投放一些黑叶猴喜食的食物，同时收集了一些黑叶猴的粪便，呈发散状布置在悬索桥面及通道入口区域。为了营造具有自然气息的通行环境，在悬索桥两岸入口立柱处种植了4株爬山虎，使其沿防护栏攀爬生长，同时在防护网上编制了一些树枝，在桥面上铺设了一层细枝枯叶，提供了一个舒适且安全的通行环境；
(6)后期监测维护：悬索桥建成后，通过设置在悬索桥两端的高清摄像头了解动物的使用情况，包括通行动物类型、通行频率、通 行时间等，结合监测数据及拟达到的生态环境保护目的，分析存在的不足及需改进的地方，同时定期进行通道的维护检修，及时跟进诱导系统的完善程度，不断完善通道的通行功能。