一種人工河道護岸及河底結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種人工河道護岸及河底結構，所述護岸為硬質護岸，在所述的硬質護岸上設置有一輕質透水混凝土板，在所述的輕質透水混凝土板內設置有矩形槽口，在該矩形槽口內填充有吸附填料板，在所述的輕質透水混凝土板內部空隙中灌注植物種植基，外表面生長有植物層，在所述的植物層上還設置有一土工布。本實用新型在混凝土板上部預留兩個安裝孔洞，在護岸上可方便拆裝，在河底可使用防銹鐵絲將混凝土板相互連接。本實用新型人工河道護岸及河底結構可直接在原有河道上施工，節約資源，投資少，而且克服了混凝土水下施工的困難，施工期短，見效快。
【專利說明】一種人工河道護岸及河底結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及改善硬質護岸和河床基底生態系統的河道結構，適用于江、河、湖、庫等原有硬質岸坡的生態化改造和河床基底的生態修復。
【背景技術】
[0002]傳統的硬質護岸在河道工程中常有應用，尤其是在用地緊張的城市內河中應用廣泛。傳統硬質護岸多采用砌石或普通水泥混凝土澆筑而成，這種護岸模式見效快，既可防洪又使河道景觀看上去整潔、干凈；然而，硬質護岸結構孔隙率小，透水、透氣性差，破壞了水、土和生物之間的物質循環和能量流動，使大量水陸交錯帶的植物失去生存條件；而且，光滑硬質的表面也改變了原來自然岸坡的特性，使魚類難尋產卵的適宜場所，降低了生物多樣性，削弱了河流自凈能力，破壞了自然的生態環境。因此，對河道硬質護岸進行生態化改造，使其在滿足科學安全性的基礎上，達到景觀和生態要求十分緊迫和必要。
[0003]近年來，許多城市在河道整治中將原有的硬質護岸進行了全面拆除，造成大量資源的浪費，還有許多改造工程由于過度追求景觀和生態效應而忽視了安全性和護岸壽命問題。因此，我國許多城市和地區急需一種在保護原有護岸結構的基礎上便捷經濟地進行生態化改造的方案和實例。
[0004]江、河、湖、庫等水體的底泥中沉積有大量的有機質、氮磷、重金屬等污染物，這些污染物質在一定條件下會從底泥中釋放進入水體，污染水質，造成內源污染。目前，國內針對底泥內源污染的控制措施主要有底泥疏浚、底泥氧化和覆蓋底泥層等。底泥疏浚是較為成熟且簡單的措施，可迅速消除底泥，減少污染物，但底泥疏浚造成的擾動會加速氮、磷等沉積污染物的二次釋放，而且清淤過程同時也帶走了河床基底的植物、微生物，嚴重破壞了河床微生態系統；底泥氧化由于引入化學藥劑易造成二次污染；底泥覆蓋多采用砂、石、人工合成材料等，成本高，而且水生植物、微生物等不能迅速恢復,河床微生態系統修復緩慢，水體脆弱而易受污染。因此，如何有效控制河湖底泥帶來的內源污染，抑制沉積污染物的釋放，修復受損的河床微生態系統成為當前的一大研究熱點。
【發明內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是克服傳統硬質護岸在景觀和生態方面的缺陷以及河湖底泥污染物控制和河床修復技術存在的不足，提出一種人工河道護岸及河底結構，解決傳統硬質護岸帶來的生物多樣性減少、生態系統破壞等問題，有效抑制河湖底泥內源污染，快速修復因底泥疏浚和底泥覆蓋而受損的河床微生態系統，創造出一種良好的自然生態模擬環境，促進生態系統的良性循環，創造保障水環境的一道亮麗風景線。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:
[0007]—種人工河道護岸及河底結構，所述護岸為硬質護岸，其特征在于:在所述的硬質護岸上設置有一輕質透水混凝土板，在所述的輕質透水混凝土板內設置有槽口，在該槽口內設置有吸附填料板，在所述的輕質透水混凝土板內部空隙中灌注植物種植基，在所述的輕質透水混凝土板外表面生長有植物層，在所述的植物層上還設置有一土工布。
[0008]在所述的河底也設置有所述的輕質透水混凝土板。
[0009]在所述的輕質透水混凝土板上設置有安裝孔，使用鋼筋通過所述的安裝孔將混凝土板掛接在所述的硬質護岸上，使用防銹鐵絲通過所述的安裝孔將各塊混凝土板連接到一起后直接鋪設于所述河底。
[0010]所述輕質透水混凝土板尺寸為60CmX30CmX12Cm，所述的槽口為矩形，矩形槽口長度為l(Tl5cm,寬度為3?4cm,吸附填料板裝入矩形槽口后上下兩端用木楔卡住。
[0011]本實用新型通過在工廠預制輕質透水混凝土板，養護成型后灌注植物種植基，待植物生根固土后，直接運至施工現場安裝于原有硬質護岸和河床底部上，在混凝土板上部預留兩個安裝孔洞，方便拆裝，可保證混凝土板隨時拆卸更換。
[0012]有益效果:
[0013]1、采用生態修復型混凝土板懸掛于原有硬質護岸或鋪設于河床底部改造而成的人工河道結構，可直接在原有硬質護岸和河底施工，最大程度上保護了原有結構，節約資源，投資少，同時克服了混凝土水下施工的困難，改造施工期短，見效快，施工完畢后即可產生水質凈化功能和生態景觀效果。
[0014]2、該實用新型輕質透水混凝土板表面布滿各種大小的空隙和孔洞，內部還填充有礦物吸附劑，可充分發揮空隙和吸附劑的吸附效應，吸附水中的有機質、磷酸鹽、硝酸鹽、重金屬等污染物質，然后通過附著于混凝土板表面的生物膜、植物根區微生物、水生動物和植物的共同作用得以去除，實現吸附劑原位再生，可原位恢復吸附容量，提高水體自凈能力，達到長期持續的水質凈化效果。
[0015]3、該人工結構使用的混凝土板的多孔結構還可吸附、截留水中的固體懸浮物(SS)和藻類，而在混凝土板空隙內棲息、繁殖的水生生物，尤其是浮游動物可吞噬、濾食SS和藻類，凈化水質，防止水藻的爆發；混凝土板上培育的綠色植物可充分吸收、利用水中的氮、磷營養鹽，抑制藍藻生長，減輕水體富營養化。
[0016]4、該河岸及河床人工結構可為微生物的富集、植物的生長、水生動物的棲息提供載體和空間，微型生物群落能在較短時間內達到物種平衡，構建完整的微生態系統，可迅速修復和完善受損的河渠生態系統，提高生物多樣性。
[0017]5、該人工結構適用于完全硬化的河湖護岸和清淤后硬化的河床底部，快速修復護岸和河床基底的生物棲息環境，修復受損的水生生態系統。
[0018]6、針對底泥層較深的河床，很難直接在河床底部培育水生植物，此時可直接在河底鋪設本實用新型透水混凝土板，快速恢復河底水生植物，改善河底生物棲息環境，而且可抑制底泥污染物的釋放，減輕內源污染；針對剛清淤后的河床，可在清淤后覆蓋混凝土板，抑制因清淤擾動產生的底泥中氮、磷的二次釋放污染，同時也可快速修復受損的河床基底生態系統，凈化河流水體。
[0019]以上所述，只是對本實用新型的簡單說明，而不是對本實用新型的限制，任何不超出本實用新型的發明創造，均落入本實用新型的保護范圍內。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型人工河道護岸及河底的結構剖面示意圖；
[0021]圖2是本實用新型河道護岸結構俯視圖；
[0022]圖3是本實用新型河底結構俯視圖；
[0023]圖4是本實用新型輕質透水混凝土板的結構示意圖。
[0024]其中:1、輕質透水混凝土板，2、槽口，3、植物層，4、安裝孔，5、硬質護岸，6、土工布，7、河底。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖，對本實用新型作詳細說明:
[0026]如圖1所示，本實用新型人工河道護岸及河底結構，其中河道原有結構包括硬質護岸5和河底7，在硬質護岸5上安裝有輕質透水混凝土板1，為了進一步修復河道水生生態系統，提高河道的水質凈化能力，在河道的河底也安裝輕質透水混凝土板1。輕質透水混凝土板1尺寸為60cmX30cmX 12cm,矩形槽口長度為l(Tl5cm,寬度為3?4cm,吸附填料板裝入矩形槽口后上下兩端用木楔卡住。在輕質透水混凝土板內部灌注植物種植基后外表面生長有植物層3，在表面植物層上還設置有一土工布6。
[0027]在輕質透水混凝土板上設置有安裝孔4，參見圖4。如圖2所示，將輕質透水混凝土板1通過安裝孔4掛接在原有硬質護岸5上；如圖3所示，可使用防銹鐵絲通過安裝孔4將各塊混凝土板連接到一起后鋪設于河床基底7上。
[0028]本實用新型輕質透水混凝土板是以多孔性骨料、低堿性膠結料、顆粒狀修復劑、高效添加劑和水為原料，采用科學配比制成的透水混凝土預制結構。其每立方米質量組成為:多孔性骨料:40(T700 kg/m3 ;低堿性膠結料:20(T250 kg/m3 ;顆粒狀修復劑:4(T60 kg/m3 ；高效添加劑:3?7 kg/m3 ;水:5(T90 kg/m3。該配比通過大量實驗確定，既可保證混凝土板孔隙率達到209Γ30%，具有良好的透水透氣性，適宜植物生長，又可保證新拌混凝土具有良好的和易性，混凝土凝結硬化后具有良好的抗壓強度，可承受水浪的長期沖擊和侵蝕。
[0029]選用的多孔骨料為燒制的輕質陶粒，外表堅硬，內部有許多微孔，吸附能力強。骨料粒徑為l(T20mm、2(T25mm的兩種間斷級配單獨使用或復配使用，選用較大的骨料粒徑且不使用細骨料，可保證混凝土板孔隙率較大，滿足209Γ30%的要求。陶粒密度小，制成的多孔混凝土容重僅為普通砂石混凝土的一半，以60cmX30cmX 12cm尺寸預制的混凝土板重量為20kg左右，混凝土板懸掛于護岸上不會產生過大的荷載，保證護岸結構穩定；鋪設于河床底部并相互連接后也較為穩定，不易因水流沖力而移動。
[0030]選用的低堿性膠結料為硫鋁酸鹽水泥，其水化漿體的pH值為8?10。因為通常土壤的PH值在3.15^9.15之間，普通混凝土內部由于氫氧化鈣晶體的存在而呈堿性，其pH值在12?13之間，浸泡水中后會有Ca2+、OF離子溶出，水體pH值增加，不利于動植物、微生物的生存，所以要盡量降低混凝土堿度，故選用低堿性膠結料。
[0031]選用的顆粒狀修復劑是由體積分數占609Γ70%的沸石顆粒和309Γ40%的膨脹珍珠巖顆粒組成。通過加入顆粒狀修復劑，首先其顆粒狀結構可改善新拌混凝土的和易性，而在混凝土凝結硬化后，修復劑表面布滿各種大小的空隙和孔洞，提供了微生物富集、繁殖的載體，形成一層生物膜，而實驗確定的最佳組分體積比，可充分發揮沸石顆粒和膨脹珍珠巖顆粒對水中有機質、氮磷營養鹽的吸附性能，吸附后的污染物質可通過附著于混凝土表面的生物膜的代謝作用得以去除，從而原位恢復修復劑的吸附性能，保證長期效果。
[0032]選用的高效添加劑是質量百分比組成為409Γ70%的聚羧酸鹽高性能減水組分、209Γ40%的三異丙醇胺增強組分以及109Γ20%的EVA乳液增稠組分。通過該比例添加高效添加劑，有效改善了新拌混凝土的流動性、保水性和粘聚性，混凝土凝結硬化后，經試驗證明，可在水中浸泡一年后無明顯松散、破壞現象發生，可適應該混凝土板的使用環境。
[0033]混凝土板尺寸為60cmX 30cmX 12cm,在混凝土板內部還設置有矩形槽口，矩形槽口長度為l(Tl5cm，寬度為3?4cm，孔洞內填充吸附填料板，填料選用廉價易得的礦物吸附齊U，通過實驗優選出四種不同的吸附劑并確定其組分比例，以發揮最佳吸附效果，填料的組分體積比為沸石:膨脹珍珠巖:硅藻土:膨潤土 =5:2:2:1，填料板裝入槽口后上下兩端用木楔卡住。混凝土板中間的填料層可強化對水流的過濾、吸附作用，吸附后的有機物、氮磷污染物及重金屬等在綠色植物的吸收、轉移和根區微生物的降解、代謝作用下從水中去除，實現吸附劑原位再生，原位恢復吸附容量，達到長期持續的生態凈水效果。
[0034]混凝土板內部空隙中灌注植物種植基后覆蓋一層防蝕土工布，減小水流對植物及土壤的侵蝕破壞影響。根據混凝土板安裝位置合理配置不同種類的本土植物，以適應水位變化及季節變換的影響。植物不僅起到固土加筋作用，同時可有效吸收利用水中營養物質，減輕富營養化；綠色植物還能通過光合作用，改善水體溶氧狀態。
【權利要求】
1.一種人工河道護岸及河底結構，所述護岸為硬質護岸，其特征在于:在所述的硬質護岸上設置有一輕質透水混凝土板，在所述的輕質透水混凝土板內設置有槽口，在該槽口內設置有吸附填料板，在所述的輕質透水混凝土板內部空隙中灌注植物種植基，在所述的輕質透水混凝土板外表面生長有植物層，在所述的植物層上還設置有一土工布。
2.根據權利要求1所述的人工河道護岸及河底結構，其特征在于:在所述的河底也設置有所述的輕質透水混凝土板。
3.根據權利要求2所述的人工河道護岸及河底結構，其特征在于:在所述的輕質透水混凝土板上設置有安裝孔，使用鋼筋通過所述的安裝孔將混凝土板掛接在所述的硬質護岸上，使用防銹鐵絲通過所述的安裝孔將各塊混凝土板連接到一起后直接鋪設于所述河底。
4.根據權利要求1或2所述的人工河道護岸及河底結構，其特征在于:所述輕質透水混凝土板尺寸為60CmX30CmX12Cm，所述的槽口為矩形，矩形槽口長度為l(Tl5cm，寬度為3?4cm，吸附填料板裝入矩形槽口后上下兩端用木楔卡住。
【文檔編號】E02B3/12GK204059284SQ201420467982
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】傅大放, 李奎鵬, 耿飛 申請人:東南大學