《小河流生态护岸技术与应用》内容主要是作者在河流生态治理和生态材料等领域研究成果的总结。全书共7章,第1章介绍了河流生态系统、小河流以及生态护岸的相关概念和功能等;第2章主要阐述生态护岸规划设计的总体思路;第3章主要介绍了生态混凝土护岸的作用机理和相关技术;第4~6章分别介绍了三维土工网垫、土工格室护岸技术以及活木桩等生物工程的护岸技术;第7章详细介绍了生态护岸技术在河流治理工程中的应用。
《小河流生态护岸技术与应用》具有一定的理论性和技术实用性,可供河流开发利用、河流生态治理与海绵城市建设等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考,也可供高校水利工程、土木工程、园林景观、环境工程等专业的本科生和研究生参考。
小河流处于江河水系的支流或末梢河道,作为支流来水,它是江河水系的重要组成部分,同时也是大江大河的重要组成部分。小河流承担着灌溉、排水、供水和调蓄洪水等重要功能,但普遍存在着防洪标准低、洪涝干旱抵御能力差、河岸崩塌或滑坡等失稳现象,河流流速小河道淤积严重,环境容量小污染加重,水生态环境脆弱,农业面源污染问题突出,河流管理体系不建全等问题,使得小河流的治理越来越显得迫切。
党的十八大、十九大对生态文明建设做出了顶层设计和总体部署,把生态文明建设作为一项重要政治任务。河流生态治理是水生态文明建设的重要体现,是人类文明发展到“生态文明”时代的趋势,维持中小河流健康生态关乎河流永续利用,关乎中华民族长远发展。小河流的治理是事关农村和农业用水安全、广大农民安居乐业、农村经济和社会健康可持续发展的大事。随着国民经济的持续发展,我国已进入中小河流治理工程、山洪沟岔工程、城市防洪工程等河流治理工程建设的高峰期和“海绵城市”建设的发展期。传统的混凝土挡墙为混凝土预制块或浆砌块石等刚性材料建造。由于刚性材料结构无空隙,表面无绿色植物,与环境极不协调,造成岸坡绿地面积的减少,同时截断了土壤与河流的生态联系,给生态环境带来负面作用。传统的挡墙、护坡结构型式已不适应当前的生态河流理念,也远远不能满足人们的需要,迫切需要改进和创新。当前我国的生态河流治理思路和方法大多是在城市河流或大中型河流有较为成熟的应用,然而针对小河流治理的生态治理理念和模式研究较少。生态护岸是小河流治理的关键环节,本书在前人研究和对江西省小河流现状调研的基础上,从小河流本身的自然规律出发,以生态为导向,本着保持河流水体与河岸的连续性、保持河岸植物群落多样性、增进河流生态系统功能完善化、保持河岸带功能延伸化的原则,延续河流的健康生命。从生态治理理念出发,采用理论分析与试验模拟相结合的研究方法,从河流生态护岸技术与方法角度构建适合小河流的生态护岸治理新模式和新技术,为综合解决目前小河流存在一些问题提供有效手段,也为今后小河流治理奠定理论基础,为我国小河流治理的规划设计和建设提供理论与技术参考。
小河流的生态护岸治理新模式应该改变目前中小河流采用浆砌、干砌块石护岸、现浇混凝土、预制混凝土等硬质化的设计,按照生态和安全两方面兼顾的原则,选择护岸的结构及防护材料,恢复地表径流与地下水的联系,强化河流自净能力,改善水环境质量,营造适宜生物栖息的环境,形成生物多样的健康河流。本书将小河流的生态护岸治理分为纯自然型生态护岸模式、近自然型生态护岸模式和复合生态型护岸模式。常用的纯自然护岸型式有植物护岸、乱石滩护岸等;近自然型生态护岸型式有石笼护岸、植物多孔混凝土护岸、三维土工网垫护岸、生态袋护岸和土工织物护岸等护岸型式;或综合以上两种模式从结构上采用多样化的复合断面型式,从选材上人工材料和天然材料并重的护岸模式。对于小河流的治理模式,在满足防洪要求的同时,科学合理地分析河道护岸的结构型式,因地制宜合理选材,给生态留有空间,在小河流治理中实现“水安全,水生态,水景观,水文化”多目标结合的治理模式。
本书内容主要是作者在河流生态治理和生态材料等领域的研究成果总结。全书共分为7章,第1章为绪论,介绍了河流生态系统,小河流的定义和特征,生态护岸的概念、结构、功能和技术手段以及发展趋势;第2章为小河流生态护岸的总体规划,主要阐述生态护岸规划设计的总体理念与思路,对总体布置进行较为详细的说明;第3章介绍了生态混凝土的概念及其护岸的作用机理,在自主研发与试验基础上详细介绍了植草混凝土和反滤混凝土的制备、性能及其施工工艺;第4~6章分别介绍了三维土工网垫和土工格室技术的作用机理,试验分析其护岸保土抗冲刷性能和施工工艺,介绍了活木桩、植物等生物工程的护岸技术;第7章以项目为依托,综合开展了适于小河流的纯自然型、近自然型和复合生态型护岸模式的设计,将研究成果应用示范在江西省黎川县樟溪水河流生态治理工程中,分析了多种护岸技术的效果,并对其进行安全、生态、经济效益评价。
本书的研究过程中得到了水利部公益基金项目“农村小河流综合治理关键技术研究与示范”(201201016)和南昌工程学院科研成果专项经费的资助,获得了国家自然科学基金“基于高光谱的河岸植草混凝土细观结构与草本根系生长机制研究”(51869012)、江西省科技厅重点研发项目“适于小河流的植生型多孔混凝土研制及性能研究”(20161BBG70052)等科研课题的支持。在此感谢彭友文教授、胡盛明老师、吴帅兵老师等团队成员的支持和帮助,同时对本书参考文献的作者也一并致谢!再次向所有帮助我的人表示最诚挚的感谢!
前言
第1章 绪论
1.1 河流
1.2 河流与生态功能
1.2.1 河流生态系统的组成和功能
1.2.2 河流生态系统的结构特征
1.3 小河流的定义和特征
1.3.1 小河流的定义
1.3.2 小河流的特征
1.4 生态护岸的概念、结构和功能
1.4.1 生态护岸的概念
1.4.2 生态护岸的构型
1.4.3 生态护岸的功能
1.5 小河流生态护岸技术
1.5.1 纯自然型生态护岸模式
1.5.2 近自然型生态护岸模式
1.5.3 复合生态型护岸模式
1.6 生态护岸技术的发展
1.6.1 历史沿革
1.6.2 生态混凝土技术的发展趋势
1.6.3 土工合成材料护岸技术的发展趋势
第2章 小河流生态护岸的总体规划
2.1 生态护岸规划设计总体理念和思路
2.1.1 生态护岸理念
2.1.2 生态护岸设计思路
2.2 生态护岸规划设计原则
2.3 生态护岸规划设计总体布置
2.3.1 布置原则
2.3.2 总体布置应考虑的因素
2.3.3 总体布置的步骤
2.4 生态护岸方案选择
第3章 生态混凝土护岸技术
3.1 概述
3.1.1 生态混凝土的定义
3.1.2 生态混凝土的分类
3.2 生态混凝土护岸的作用机理
3.2.1 植草混凝土的作用机理
3.2.2 反滤混凝土的作用机理
3.3 植草混凝土技术
3.3.1 材料选择
3.3.2 试验方法
3.3.3 植草混凝土的制备与性能分析
3.3.4 植草混凝土最佳配合比设计与各性能的测定分析
3.3.5 施工工艺和要求
3.4 反滤混凝土技术
3.4.1 材料选择
3.4.2 试验方法
3.4.3 反滤混凝土的制备与性能分析
3.4.4 施工工艺和要求
第4章 三维土工网垫护岸技术
4.1 三维土工网垫材料
4.2 三维土工网垫的作用机理
4.3 三维土工网垫技术
4.3.1 试验与方法
4.3.2 三维土工网垫护岸的抗冲刷性能分析
4.4 施工工艺和要求
第5章 土工格室护岸技术
5.1 土工格室材料
5.2 土工格室作用机理
5.2.1 土工格室护岸稳定性作用机理
5.2.2 土工格室护岸机理
5.3 土工格室保土特性试验研究方法
5.3.1 人工降雨试验
5.3.2 河流冲刷试验
5.4 土工格室冲刷性能分析
5.4.1 土工格室护岸人工降雨试验
5.4.2 河流冲刷试验
5.5 施工工艺和要求
第6章 因地制宜的生物工程护岸技术研究
6.1 机理分析
6.1.1 植被护岸机理分析
6.1.2 活树桩生态护岸加固机理分析
6.1.3 木材炭化机理分析
6.2 植物护岸
6.2.1 植物护岸选择的依据
6.2.2 植物护岸的选择
6.3 活木桩生态护岸
6.3.1 活木桩设计
6.3.2 活木桩生态护岸施工
6.4 木框炭化
6.4.1 木框防腐技术的比选
6.4.2 木框炭化处理
6.5 石笼护岸技术
6.5.1 石笼护岸技术特点
6.5.2 石笼护岸施工工艺
第7章 小河流生态护岸技术的应用示范
7.1 示范区所在地概况
7.1.1 流域情况
7.1.2 气象
7.2 总体设计
7.2.1 设计总体思路
7.2.2 设计原则
7.2.3 设计总体布置
7.3 水文设计
7.3.1 水文基本资料
7.3.2 暴雨
7.3.3 洪水
7.4 工程地质
7.4.1 地质概况
7.4.2 河岸状况及质量评价
7.4.3 岸坡地基工程地质特征
7.4.4 主要工程地质问题
7.4.5 主要构筑物工程地质条件及评价
7.5 示范区结构设计
7.5.1 现状环境
7.5.2 设计定位
7.5.3 总平面布置设计
7.5.4 防洪标准及岸线布置
7.5.5 生态治理结构设计
7.6 效果与效益评价
7.6.1 生态混凝土护岸技术的效果与效益评价
7.6.2 三维土工网垫草皮护岸的效果与效益评价
7.6.3 土工格室护岸的效果与效益评价
7.6.4 生物工程护岸技术的效果与效益评价
参考文献