一种对河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法.pdf

本发明公开了一种对河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法，该方法以一定外径PVC短管为外模浇注多孔混凝土，经降碱及充填适生材料处理后播种植物种子，待种子萌发植株生长至5～10cm时，植生砼预制件移至混凝土堤坡上凿出的相应尺寸的圆形孔洞中，孔洞预先经平整和铺设适生材料处理，然后用砂浆填充PVC管与混凝土壁间空隙，捣实后将砂浆抹平，适时修整堤坡上的植物。本发明实施简便，造价低廉，可应用于城市河道混凝土堤坡的生态型改造，改造后的堤坡具有结构稳固、耐冲刷、管理粗放的优点，可取得良好的经济、环境效益。

1、  一种对河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)以待改造河道混凝土堤坡的混凝土厚度为长度标准，将DN100～DN300的PVC落水管或PVC排水管切割成PVC短管；
(2)以PVC短管为外模浇注多孔混凝土，多孔混凝土厚度比混凝土堤坡厚度小4～6cm，混凝土养护15～20天后，先经过自来水喷淋，然后用10～15％草酸溶液喷雾来降低多孔混凝土碱度，再充填适生材料，播种草类植物种子后覆土，浇水养护待种子萌发、植株生长至5～10cm后即为植生砼预制件；
(3)在待改造河道混凝土堤坡的坡面上按3～6个/m²密度凿出圆形或近圆形的孔洞，直径比PVC管外径大3～5cm，比PVC管高度深3～5cm；
(4)平整孔洞底部斜面，铺设厚3～5cm的底部适生材料，将植生砼预制件植入孔洞中心位置，用底部适生材料厚度调整PVC管管口平面与整个混凝土坡面平齐；
(5)M10～M15砂浆填充PVC管与混凝土壁间空隙，捣实后将砂浆抹平；适时修整堤坡上的植物。

2、  根据权利要求1所述的一种对城市河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法，其特征在于，所述步骤(2)中适生材料包括塘泥、干化污泥、泥炭土、木屑、聚丙烯酰胺和缓释肥，塘泥∶干化污泥∶泥炭土∶木屑∶聚丙烯酰胺∶缓释肥按重量比200～300∶300～400∶350～400：15～20∶2～3∶0.3～0.5拌和并加适生材料总重量20～30％的水调成糊状。

3、  根据权利要求1所述的一种对城市河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法，其特征在于，所述步骤(2)中草类植物种子包括弯叶画眉草、狗牙根、百喜草或白三叶中的一种、两种或两种以上混合草种。

4、  根据权利要求1所述的一种对城市河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法，其特征在于，步骤(4)底部适生材料包括塘泥和泥炭土，按重量比2∶1拌和。

一种对河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法
                            技术领域
本发明属于水利工程、环境及生态修复工程领域，具体涉及一种对河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法。
                            背景技术
一般自然河道蜿蜒曲折，滨水植被覆盖率高，因此过水能力较弱。为防洪减灾，人们对城市河道堤坡进行了混凝土及砌石砌筑等改造，这就是如今大部分国内城市河道的现状。这种硬质结构，隔断了护堤内土体与水体间的交换和循环，阻止了河道与河畔植被的水气循环，降低了河水的自净能力，不仅使许多陆生植物丧失了生存空间，还使一些水生动物失去了栖生和避难场所。因此，近年来一直为人们所诟病。
上世纪九十年代以来，世界上许多发达国家在进行河流回归自然的改造。日本提出了亲水概念，并在全国推广“多自然型河川工法”，仅在1991年，全国就有600多处试验工程。日本建设省的第九次治水五年计划中，对5700km河流采用“多自然型河川工法”，其中2300km为植物堤岸，1400km为石头及木材护堤的自然河堤。2000km不得已仍使用混凝土，都按“多自然型河川工法”进行改造，覆盖土壤，并种植植被。莱茵河1993年和1995年两次洪灾，主要原因是由于莱茵河流域生态遭到破坏，莱茵河的混凝土堤岸限制了水向沿河堤岸渗透所致。因此，德国现在将莱茵河混凝土堤岸改为生态型河堤，重新恢复河流两岸储水湿润带，并对流域内支流实施“裁直变弯”的措施，延长洪水在支流的停留时间，减低主河道洪峰量。
毋庸置疑，城市河道的自然化程度越高，生态环境综合功能会越强。生态型堤岸应具有几个基本特点：一是结构稳定；二是具备一定的生态环境功能，即应满足透水及植被覆盖要求，并利于水生动物栖息；三是材料易得，构建施工成本及日常维护费用低。在对传统堤岸进行生态型改造的过程中，有两种思路和基本方式：一种以日本的“多自然型河川工法”为代表，多采用植物、石头及木材等自然材料进行不完全彻底的改造；另一种方式就是象瑞士那样，把改造过的区段全部推倒后重新建设，使河道恢复到自然状况。
“多自然型河川工法”要求坡缓，占地大而且费用高；瑞士式的改造成本更高，包括日本在内的许多经济强国目前都还难做到。在我国，城市河道旁建筑密集，人口集中，城市河道堤岸建设往往是耗资巨大，各级政府已投入大量人力、物力在混凝土、砌石等堤防工程上，大面积实施瑞士、日本式的改造在现阶段显然是不现实的。因此对现状“三面光”堤岸进行革新挖潜，开发现状堤岸的生态改造实用技术具有重要意义。
                            发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种对河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法，通过对原有堤坡嵌入植生砼预制件(一种植生混凝土预制件)，在保证结构稳定及满足行洪功能的前提下，使河道混凝土堤坡满足透水及植被恢复要求，并具备河道水质稳定功能，将现状混凝土“三面光”堤岸改造成生态型堤岸的方法。
本发明的一种对河道混凝土堤坡进行生态型改造的方法是通过下述技术方案来实现，包括下列步骤：
(1)以待改造河道混凝土堤坡的混凝土厚度为长度标准，将DN100～DN300的PVC落水管或PVC排水管切割成PVC短管；
(2)以PVC短管为外模浇注多孔混凝土，多孔混凝土厚度比混凝土堤坡厚度小4～6cm，混凝土养护15～20天后，先经过自来水喷淋，然后用10～15％草酸溶液喷雾来降低多孔混凝土碱度，再充填适生材料，播种草类植物种子后覆土，浇水养护待种子萌发、植株生长至5～10cm后即为植生砼预制件(含PVC管外模)，植生砼预制件可移植到堤坡；
(3)视多孔混凝土尺寸，在待改造河道混凝土堤坡的坡面上按3～6个/m²密度凿出圆形或近圆形的孔洞，直径比PVC管外径大3～5cm，比PVC管高度深3～5cm；
(4)平整孔洞底部斜面，铺设厚3～5cm的适生材料，将植生砼预制件植入孔洞中心位置，用底部适生材料厚度调整PVC管管口平面与整个混凝土坡面平齐；
(5)M10～M15砂浆填充PVC管与混凝土壁间空隙，捣实后将砂浆抹平；适时修整堤坡上的植物。
所述适生材料包括塘泥、干化污泥、泥炭土、木屑、保水剂聚丙烯酰胺和缓释肥(草坪控释肥，下同)，塘泥∶干化污泥∶泥炭土∶木屑∶聚丙烯酰胺∶缓释肥按重量比200～300∶300～400∶350～400∶15～20∶2～3∶0.3～0.5拌和并加适生材料总重量20～30％的水调成糊状。
所述草类植物种子包括弯叶画眉草、狗牙根、百喜草或白三叶中的一种、两种或两种以上混合草种。底部适生材料包括塘泥和泥炭土，按重量比2∶1拌和。
本发明的作用原理是：
对现状混凝土堤岸的生态型改造是以提高堤坡的透水性及坡面一定的植被覆盖为目标，堤坡透水是为保证河道水与河堤两侧及地下水沟通，达到滞洪补枯的目的，保证水循环得以实现；植物则作为河道水生生态系统的初级生产者，对其恢复重建起决定性作用。本发明通过对现状混凝土堤坡嵌入植生砼预制件，利用其特有的透水能力，使水循环功能得以实现；根据在河道堤坡中的嵌入部位特点，选择不同类型的耐淹或耐旱植物，起到净化水质、为两栖类提供栖息场所、小动物及微生物附着载体及景观美化等作用。
本发明和现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明以改造后原混凝土作为堤岸岸坡的骨架，支撑整个的堤岸结构，保证了原有堤坡的结构稳定性；在植物的生长初期根系尚不够发达时，其护砌作用可依赖具有一定初期强度的植生砼预制件内多孔混凝土实现，随着植物根系穿透植生砼预制件扎入土壤，根的交织与固结作用得到加强，可进一步提高堤坡的稳定性；植生砼预制件内孔隙蜿蜒曲折，植物根系沿这种孔洞延伸有利于相互间的契合固着，植物自身获得较好的抗冲刷耐淘洗能力；植生砼预制件的内部孔隙结构，加上填充的适生材料与植物根系的固结，构筑了一个优良的反滤层，可防止堤内土壤遭淘洗后流失；植生砼预制件内植物的生长初期，依靠适生材料提供营养，在植物根系穿透混凝土扎入堤内土壤后，可直接从中吸取水分和养分，减少对适生材料的依赖，管理粗放。本发明实施简便；造价低廉，改造后的堤坡具有结构稳固、耐冲刷、管理粗放的优点，可取得良好的经济、环境效益。
                        具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
原城市河道混凝土堤坡为C20混凝土浇筑，平均厚约15cm，坡度1∶2，三年前投入使用。以DN160的PVC落水管截取长15cm短管20个，用DN160的PVC落水管作外模浇注多孔混凝土：骨料粒径20～25mm间，使用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.3(重量比，下同)，灰骨比1∶8，厚度9cm。常温养护15天后，先经过自来水喷淋，然后用10％草酸溶液喷雾来降低多孔混凝土碱度，至pH10以下，再充填塘泥、干化污泥、泥炭土、木屑、保水剂聚丙烯酰胺、缓释肥(草坪控释肥，深圳芭田生态工程股份有限公司产)按重量比210∶380∶390∶20∶3∶0.5拌和并加适生材料重总量20％的水调和成的糊状物，表面播种弯叶画眉草种子后覆盖土壤，外被椰网以防表层土壤淋失。浇水养护5天后种子萌发，30天后株高5～10cm后即为植生砼预制件(含PVC管外模)，然后可以移栽，45天后部分植物根系已穿透混凝土。用风镐在原堤坡低水位部位上凿出Φ190mm圆形的孔洞，深度18cm左右，各孔洞采用梅花形布置，密度6个/m²。平整孔洞底部斜面，铺设由塘泥、泥炭土按重量比2∶1组成的垫层，厚3cm左右。将植生砼预制件植入孔洞中心位置，调整PVC管管口与整个混凝土面平齐。以M15砂浆填充PVC管与混凝土壁间空隙，捣实后将砂浆抹平。适时修整堤坡上的植物。5个月后，施工部分坡面可全被百喜草覆盖，看不出混凝土痕迹。
实施例2
原城市河道混凝土堤坡为C20混凝土浇筑，平均厚约15cm，坡度1∶3，三年前投入使用。以DN200的PVC排水管截取长15cm短管30个，用DN200的PVC排水管作外模浇注多孔混凝土：骨料粒径20～25mm间，使用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.3(重量比，下同)，灰骨比1∶8，厚度9cm。常温养护15天后，先经过自来水喷淋，然后用10％草酸溶液喷雾来降低多孔混凝土碱度，至pH10以下，再充填塘泥、干化污泥、泥炭土、木屑、保水剂聚丙烯酰胺、缓释肥(草坪控释肥，深圳芭田生态工程股份有限公司产)按重量比300∶300∶400∶15∶2∶0.4拌和并加适生材料总重量25％的水调和成地糊状物，表面播种狗牙根和百喜草混合草种，再覆盖土壤。浇水养护5～10天后种子萌发，30天后苗长至5～10cm后即为植生砼预制件(含PVC管外模)，然后可以移栽，45天后部分植物根系已穿透混凝土。用风镐在原堤坡高水位部位上凿出Φ230mm圆形的孔洞，深度19cm左右，各孔洞采用梅花形布置，密度4个/m²。平整孔洞底部斜面，铺设4cm厚左右的由塘泥、泥炭土按重量比2∶1组成的垫层，将植生砼预制件植入孔洞中心位置，调整PVC管管口与整个混凝土面平齐。以M10砂浆填充PVC管与混凝土壁间空隙，捣实后将砂浆抹平。适时修整堤坡上的植物。6个月后，整个坡面看不出混凝土痕迹。
实施例3
原城市河道混凝土堤坡为C20混凝土浇筑，平均厚约15cm，坡度1∶2.5，三年前投入使用。以DN100的PVC落水管截取长15cm短管20个，用DN100的PVC落水管作外模浇注多孔混凝土：骨料粒径20～25mm间，使用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.3(重量比，下同)，灰骨比1∶8，厚度9cm。常温养护18天后，先经过自来水喷淋，然后用12％草酸溶液喷雾来降低多孔混凝土碱度，至pH10以下，再充填塘泥、干化污泥、泥炭土、木屑、保水剂聚丙烯酰胺、缓释肥(草坪控释肥，深圳芭田生态工程股份有限公司产)按重量比280∶320∶390∶20∶3∶0.5拌和并加适生材料总重量22％的水调和成的糊状物，表面播种狗牙根和白三叶种子后覆盖土壤，外被椰网以防表层土壤淋失。浇水养护5天后种子萌发，30天后株高5～10cm后即为植生砼预制件(含PVC管外模)，然后可以移栽，45天后部分植物根系已穿透混凝土。用风镐在原堤坡低水位部位上凿出Φ140mm圆形的孔洞，深度18cm左右，各孔洞采用梅花形布置，密度6个/m²。平整孔洞底部斜面，铺设由塘泥、泥炭土按重量比2∶1组成的垫层，厚3cm左右。将植生砼预制件植入孔洞中心位置，调整PVC管管口与整个混凝土面平齐。以M12.5砂浆填充PVC管与混凝土壁间空隙，捣实后将砂浆抹平。适时修整堤坡上的植物。5个月后，施工部分坡面可全被草坪覆盖，看不出混凝土痕迹。
实施例4
原城市河道混凝土堤坡为C20混凝土浇筑，平均厚约15cm，坡度1∶2.5，三年前投入使用。以DN300的PVC排水管截取长15cm短管30个，用DN300的PVC排水管作外模浇注多孔混凝土：骨料粒径20～25mm间，使用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.3(重量比，下同)，灰骨比1∶8，厚度10cm。常温养护15天后，先经过自来水喷淋，然后用10％草酸溶液喷雾来降低多孔混凝土碱度，至pH10以下，再充填塘泥、干化污泥、泥炭土、木屑、保水剂聚丙烯酰胺、缓释肥(草坪控释肥，深圳芭田生态工程股份有限公司产)按重量比250∶350∶370∶20∶2∶0.5拌和并加适生材料总重量28％的水调和成的糊状物，表面播种狗牙根、白三叶、弯叶画眉草混合草种，再覆盖土壤。浇水养护5～10天后种子萌发，30天后苗长至5～10cm后即为植生砼预制件(含PVC管外模)，然后可以移栽，45天后部分植物根系已穿透混凝土。用风镐在原堤坡高水位部位上凿出Φ350mm圆形的孔洞，深度20cm，各孔洞采用梅花形布置，密度3个/m²。平整孔洞底部斜面，铺设4cm厚左右的由塘泥、泥炭土按重量比2∶1组成的垫层，将植生砼预制件植入孔洞中心位置，调整PVC管管口与整个混凝土面平齐。以M15砂浆填充PVC管与混凝土壁间空隙，捣实后将砂浆抹平。适时修整堤坡上的植物。6个月后，整个坡面看不出混凝土痕迹。
实施例5
原城市河道混凝土堤坡为C20混凝土浇筑，平均厚约15cm，坡度1∶2，三年前投入使用。以DN160的PVC落水管截取长15cm短管20个，用DN160的PVC落水管作外模浇注多孔混凝土：骨料粒径20～25mm间，使用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.3(重量比，下同)，灰骨比1∶8，厚度11cm。常温养护20天后，先经过自来水喷淋，然后用15％草酸溶液喷雾来降低多孔混凝土碱度，至pH10以下，再充填塘泥、干化污泥、泥炭土、木屑、保水剂聚丙烯酰胺、缓释肥(草坪控释肥，深圳芭田生态工程股份有限公司产)按重量比200∶400∶350∶18∶2.5∶0.3拌和并加适生材料总重量30％的水调和成的糊状物，表面播种经60％浓硫酸脱颖处理的白三叶和弯叶画眉草种子混合草种后覆盖土壤，外被椰网以防表层土壤淋失。浇水养护5天后种子萌发，30天后株高5～10cm后即为植生砼预制件(含PVC管外模)，然后可以移栽，45天后部分植物根系已穿透混凝土。用风镐在原堤坡低水位部位上凿出Φ190mm近圆形的孔洞，深度18cm左右，各孔洞采用梅花形布置，密度6个/m²。平整孔洞底部斜面，铺设由塘泥、泥炭土按重量比2∶1组成的垫层，厚5cm左右。将植生砼预制件植入孔洞中心位置，调整PVC管管口与整个混凝土面平齐。以M15砂浆填充PVC管与混凝土壁间空隙，捣实后将砂浆抹平。适时修整堤坡上的植物。5个月后，施工部分坡面可全被百喜草覆盖，看不出混凝土痕迹。