《小河流生態(tài)護岸技術與應用》內容主要是作者在河流生態(tài)治理和生態(tài)材料等領域研究成果的總結。全書共7章,第1章介紹了河流生態(tài)系統(tǒng)、小河流以及生態(tài)護岸的相關概念和功能等;第2章主要闡述生態(tài)護岸規(guī)劃設計的總體思路;第3章主要介紹了生態(tài)混凝土護岸的作用機理和相關技術;第4~6章分別介紹了三維土工網墊、土工格室護岸技術以及活木樁等生物工程的護岸技術;第7章詳細介紹了生態(tài)護岸技術在河流治理工程中的應用。
《小河流生態(tài)護岸技術與應用》具有一定的理論性和技術實用性,可供河流開發(fā)利用、河流生態(tài)治理與海綿城市建設等領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考,也可供高校水利工程、土木工程、園林景觀、環(huán)境工程等專業(yè)的本科生和研究生參考。
小河流處于江河水系的支流或末梢河道,作為支流來水,它是江河水系的重要組成部分,同時也是大江大河的重要組成部分。小河流承擔著灌溉、排水、供水和調蓄洪水等重要功能,但普遍存在著防洪標準低、洪澇干旱抵御能力差、河岸崩塌或滑坡等失穩(wěn)現象,河流流速小河道淤積嚴重,環(huán)境容量小污染加重,水生態(tài)環(huán)境脆弱,農業(yè)面源污染問題突出,河流管理體系不建全等問題,使得小河流的治理越來越顯得迫切。
黨的十八大、十九大對生態(tài)文明建設做出了頂層設計和總體部署,把生態(tài)文明建設作為一項重要政治任務。河流生態(tài)治理是水生態(tài)文明建設的重要體現,是人類文明發(fā)展到“生態(tài)文明”時代的趨勢,維持中小河流健康生態(tài)關乎河流永續(xù)利用,關乎中華民族長遠發(fā)展。小河流的治理是事關農村和農業(yè)用水安全、廣大農民安居樂業(yè)、農村經濟和社會健康可持續(xù)發(fā)展的大事。隨著國民經濟的持續(xù)發(fā)展,我國已進入中小河流治理工程、山洪溝岔工程、城市防洪工程等河流治理工程建設的高峰期和“海綿城市”建設的發(fā)展期。傳統(tǒng)的混凝土擋墻為混凝土預制塊或漿砌塊石等剛性材料建造。由于剛性材料結構無空隙,表面無綠色植物,與環(huán)境極不協調,造成岸坡綠地面積的減少,同時截斷了土壤與河流的生態(tài)聯系,給生態(tài)環(huán)境帶來負面作用。傳統(tǒng)的擋墻、護坡結構型式已不適應當前的生態(tài)河流理念,也遠遠不能滿足人們的需要,迫切需要改進和創(chuàng)新。當前我國的生態(tài)河流治理思路和方法大多是在城市河流或大中型河流有較為成熟的應用,然而針對小河流治理的生態(tài)治理理念和模式研究較少。生態(tài)護岸是小河流治理的關鍵環(huán)節(jié),本書在前人研究和對江西省小河流現狀調研的基礎上,從小河流本身的自然規(guī)律出發(fā),以生態(tài)為導向,本著保持河流水體與河岸的連續(xù)性、保持河岸植物群落多樣性、增進河流生態(tài)系統(tǒng)功能完善化、保持河岸帶功能延伸化的原則,延續(xù)河流的健康生命。從生態(tài)治理理念出發(fā),采用理論分析與試驗模擬相結合的研究方法,從河流生態(tài)護岸技術與方法角度構建適合小河流的生態(tài)護岸治理新模式和新技術,為綜合解決目前小河流存在一些問題提供有效手段,也為今后小河流治理奠定理論基礎,為我國小河流治理的規(guī)劃設計和建設提供理論與技術參考。
小河流的生態(tài)護岸治理新模式應該改變目前中小河流采用漿砌、干砌塊石護岸、現澆混凝土、預制混凝土等硬質化的設計,按照生態(tài)和安全兩方面兼顧的原則,選擇護岸的結構及防護材料,恢復地表徑流與地下水的聯系,強化河流自凈能力,改善水環(huán)境質量,營造適宜生物棲息的環(huán)境,形成生物多樣的健康河流。本書將小河流的生態(tài)護岸治理分為純自然型生態(tài)護岸模式、近自然型生態(tài)護岸模式和復合生態(tài)型護岸模式。常用的純自然護岸型式有植物護岸、亂石灘護岸等;近自然型生態(tài)護岸型式有石籠護岸、植物多孔混凝土護岸、三維土工網墊護岸、生態(tài)袋護岸和土工織物護岸等護岸型式;或綜合以上兩種模式從結構上采用多樣化的復合斷面型式,從選材上人工材料和天然材料并重的護岸模式。對于小河流的治理模式,在滿足防洪要求的同時,科學合理地分析河道護岸的結構型式,因地制宜合理選材,給生態(tài)留有空間,在小河流治理中實現“水安全,水生態(tài),水景觀,水文化”多目標結合的治理模式。
本書內容主要是作者在河流生態(tài)治理和生態(tài)材料等領域的研究成果總結。全書共分為7章,第1章為緒論,介紹了河流生態(tài)系統(tǒng),小河流的定義和特征,生態(tài)護岸的概念、結構、功能和技術手段以及發(fā)展趨勢;第2章為小河流生態(tài)護岸的總體規(guī)劃,主要闡述生態(tài)護岸規(guī)劃設計的總體理念與思路,對總體布置進行較為詳細的說明;第3章介紹了生態(tài)混凝土的概念及其護岸的作用機理,在自主研發(fā)與試驗基礎上詳細介紹了植草混凝土和反濾混凝土的制備、性能及其施工工藝;第4~6章分別介紹了三維土工網墊和土工格室技術的作用機理,試驗分析其護岸保土抗沖刷性能和施工工藝,介紹了活木樁、植物等生物工程的護岸技術;第7章以項目為依托,綜合開展了適于小河流的純自然型、近自然型和復合生態(tài)型護岸模式的設計,將研究成果應用示范在江西省黎川縣樟溪水河流生態(tài)治理工程中,分析了多種護岸技術的效果,并對其進行安全、生態(tài)、經濟效益評價。
本書的研究過程中得到了水利部公益基金項目“農村小河流綜合治理關鍵技術研究與示范”(201201016)和南昌工程學院科研成果專項經費的資助,獲得了國家自然科學基金“基于高光譜的河岸植草混凝土細觀結構與草本根系生長機制研究”(51869012)、江西省科技廳重點研發(fā)項目“適于小河流的植生型多孔混凝土研制及性能研究”(20161BBG70052)等科研課題的支持。在此感謝彭友文教授、胡盛明老師、吳帥兵老師等團隊成員的支持和幫助,同時對本書參考文獻的作者也一并致謝!再次向所有幫助我的人表示最誠摯的感謝!
前言
第1章 緒論
1.1 河流
1.2 河流與生態(tài)功能
1.2.1 河流生態(tài)系統(tǒng)的組成和功能
1.2.2 河流生態(tài)系統(tǒng)的結構特征
1.3 小河流的定義和特征
1.3.1 小河流的定義
1.3.2 小河流的特征
1.4 生態(tài)護岸的概念、結構和功能
1.4.1 生態(tài)護岸的概念
1.4.2 生態(tài)護岸的構型
1.4.3 生態(tài)護岸的功能
1.5 小河流生態(tài)護岸技術
1.5.1 純自然型生態(tài)護岸模式
1.5.2 近自然型生態(tài)護岸模式
1.5.3 復合生態(tài)型護岸模式
1.6 生態(tài)護岸技術的發(fā)展
1.6.1 歷史沿革
1.6.2 生態(tài)混凝土技術的發(fā)展趨勢
1.6.3 土工合成材料護岸技術的發(fā)展趨勢
第2章 小河流生態(tài)護岸的總體規(guī)劃
2.1 生態(tài)護岸規(guī)劃設計總體理念和思路
2.1.1 生態(tài)護岸理念
2.1.2 生態(tài)護岸設計思路
2.2 生態(tài)護岸規(guī)劃設計原則
2.3 生態(tài)護岸規(guī)劃設計總體布置
2.3.1 布置原則
2.3.2 總體布置應考慮的因素
2.3.3 總體布置的步驟
2.4 生態(tài)護岸方案選擇
第3章 生態(tài)混凝土護岸技術
3.1 概述
3.1.1 生態(tài)混凝土的定義
3.1.2 生態(tài)混凝土的分類
3.2 生態(tài)混凝土護岸的作用機理
3.2.1 植草混凝土的作用機理
3.2.2 反濾混凝土的作用機理
3.3 植草混凝土技術
3.3.1 材料選擇
3.3.2 試驗方法
3.3.3 植草混凝土的制備與性能分析
3.3.4 植草混凝土最佳配合比設計與各性能的測定分析
3.3.5 施工工藝和要求
3.4 反濾混凝土技術
3.4.1 材料選擇
3.4.2 試驗方法
3.4.3 反濾混凝土的制備與性能分析
3.4.4 施工工藝和要求
第4章 三維土工網墊護岸技術
4.1 三維土工網墊材料
4.2 三維土工網墊的作用機理
4.3 三維土工網墊技術
4.3.1 試驗與方法
4.3.2 三維土工網墊護岸的抗沖刷性能分析
4.4 施工工藝和要求
第5章 土工格室護岸技術
5.1 土工格室材料
5.2 土工格室作用機理
5.2.1 土工格室護岸穩(wěn)定性作用機理
5.2.2 土工格室護岸機理
5.3 土工格室保土特性試驗研究方法
5.3.1 人工降雨試驗
5.3.2 河流沖刷試驗
5.4 土工格室沖刷性能分析
5.4.1 土工格室護岸人工降雨試驗
5.4.2 河流沖刷試驗
5.5 施工工藝和要求
第6章 因地制宜的生物工程護岸技術研究
6.1 機理分析
6.1.1 植被護岸機理分析
6.1.2 活樹樁生態(tài)護岸加固機理分析
6.1.3 木材炭化機理分析
6.2 植物護岸
6.2.1 植物護岸選擇的依據
6.2.2 植物護岸的選擇
6.3 活木樁生態(tài)護岸
6.3.1 活木樁設計
6.3.2 活木樁生態(tài)護岸施工
6.4 木框炭化
6.4.1 木框防腐技術的比選
6.4.2 木框炭化處理
6.5 石籠護岸技術
6.5.1 石籠護岸技術特點
6.5.2 石籠護岸施工工藝
第7章 小河流生態(tài)護岸技術的應用示范
7.1 示范區(qū)所在地概況
7.1.1 流域情況
7.1.2 氣象
7.2 總體設計
7.2.1 設計總體思路
7.2.2 設計原則
7.2.3 設計總體布置
7.3 水文設計
7.3.1 水文基本資料
7.3.2 暴雨
7.3.3 洪水
7.4 工程地質
7.4.1 地質概況
7.4.2 河岸狀況及質量評價
7.4.3 岸坡地基工程地質特征
7.4.4 主要工程地質問題
7.4.5 主要構筑物工程地質條件及評價
7.5 示范區(qū)結構設計
7.5.1 現狀環(huán)境
7.5.2 設計定位
7.5.3 總平面布置設計
7.5.4 防洪標準及岸線布置
7.5.5 生態(tài)治理結構設計
7.6 效果與效益評價
7.6.1 生態(tài)混凝土護岸技術的效果與效益評價
7.6.2 三維土工網墊草皮護岸的效果與效益評價
7.6.3 土工格室護岸的效果與效益評價
7.6.4 生物工程護岸技術的效果與效益評價
參考文獻