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關鍵詞:濕地;生態保護;生態恢復
一、濕地生態恢復理論
(一)濕地生態恢復的理論基礎
濕地恢復,一方面指受損濕地生態系統通過保護使之自然恢復的過程,另一方面指通過生態技術或生態工程對退化或消失的濕地進行修復或重建,再現干擾前的結構和功能,以及相關的物理、化學和生物學過程,使其發揮應有的作用。
濕地生態恢復的基本思路是根據地帶性規律、生態演替及生態位原理選擇適宜的先鋒植物種,構造種群和生態系統,實行土壤、植被與生物同步分級恢復,逐步使生態系統恢復到一定的功能水平。
(二)濕地生態恢復的目標
濕地生態恢復的總體目標是采用適當的生物、生態及工程技術,逐步恢復退化濕地生態系統的結構和功能,最終達到濕地生態系統的自我持續狀態。但對于不同的退化濕地生態系統,其側重點和要求也會有所不同。總體而言,濕地生態恢復的基本目標和要求如下。
1.實現生態系統地表基底的穩定性。地表基底是生態系統發育和存在的載體,基底不穩定就不可能保證生態系統的演替與發展。這一點應引起足夠重視,因為中國濕地所面臨的主要威脅大都屬于改變系統基底類型的,在很大程度上加劇了我國濕地的不可逆演替。
2.恢復濕地良好的水狀況,一是恢復濕地的水文條件;二是通過污染控制,改善濕地的水環境質量。
3.恢復植被和土壤,保證一定的植被覆蓋率和土壤肥力。
4.增加物種組成和生物多樣性。
5.實現生物群落的恢復,提高生態系統的生產力和自我維持能力。
6.恢復濕地景觀,增加視覺和美學享受。
7.實現區域社會、經濟的可持續發展。濕地生態系統的恢復要求生態、經濟和社會因素相平衡。因此,對生態恢復工程除考慮其生態學的合理性外,還應考慮公眾的要求和政策的合理性。
二、濕地生態修復技術
(一)濕地生態恢復的技術
根據濕地的構成和生態系統特征,濕地的生態恢復可概括為:濕地生境恢復、濕地生物恢復和濕地生態系統結構與功能恢復。相應地,濕地的生態恢復技術也可以劃分為3大類:濕地生境恢復技術、濕地生物恢復技術、濕地生態系統結構和功能恢復技術。
1.濕地生境恢復技術
濕地生境恢復的目標是通過采取各類技術措施,提高生境的異質性和穩定性。濕地生境恢復包括濕地基底恢復、濕地水狀況恢復和濕地土壤恢復等。
濕地的基底恢復:通過采取工程措施,維護基底的穩定性,穩定濕地面積,并對濕地的地形、地貌進行改造。基底恢復技術包括濕地及上游水土流失控制技術、濕地基底改造技術等。
濕地水狀況恢復:包括濕地水文條件的恢復和濕地水環境質量的改善。水文條件的恢復通常是通過筑壩(抬高水位)、修建引水渠等水利工程措施來實現;濕地水環境質量改善技術包括污水處理技術、水體富營養化控制技術等。
濕地土壤恢復:包括土壤污染控制技術、土壤肥力恢復技術等。
2.濕地生物恢復技術
主要包括物種選育和培植技術、物種引入技術、物種保護技術、種群動態調控技術、種群行為控制技術、群落結構優化配置與組建技術、群落演替控制與恢復技術等。
3.生態系統結構與功能恢復技術
主要包括生態系統總體設計技術、生態系統構建與集成技術等。濕地生態恢復技術的研究既是濕地生態恢復研究中的重點,又是難點。目前急需針對不同類型的退化濕地生態系統,對濕地生態恢復的實用技術(如退化濕地生態系統恢復關鍵技術,濕地生態系統結構與功能的優化配置與重構及其調控技術,物種與生物多樣性的恢復與維持技術等)進行研究。
(二)濕地生態恢復方案確定
濕地生態恢復工程一般都是耗資巨大的復雜工程,如美國佛羅里達州大沼澤地重建項目,總投資為6.85億美元。因此在確定濕地生態恢復方案之前,應對功能設計、操作程序、風險評價、指標體系、恢復技術等進行系統全面的研究和具體規劃。Henry等對濕地生態恢復工程提出如下3點要求。
(1)加強對生態恢復合理性的論證;
(2)確定精確適當的恢復目標和恢復成功與否的判定指標;
(3)監測恢復前后生態系統的變化情況,并與參考生態系統進行比較。
在對多方案進行優化比較時,通常采用生態經濟系統能值分析法,通過建立生態模型,模擬分析系統中的能流、物質流、信息流、貨幣流等,對生態工程在能量、環境、經濟上進行綜合評判和決策。該法已被Ton等成功地用于美國佛羅里達州鋼城灣濕地恢復工程方案的優選。
三、結論與展望
邊坡工程設計的特點
非標準設計:不同類型的邊坡有不同的特點,同類邊坡和災害也會因形成條件、成因機制、穩定狀態等的差異而具有各不相同的特點,邊坡治理工程設計對每個邊坡的治理部位和范圍、采取的方案和措施也是互不相同的。所以,邊坡治理工程設計屬非標準設計,必須對每個邊坡進行具體的針對性設計。
風險性設計:
不穩定邊坡都是不良的復雜地質體。
治理工程承受來自邊坡體和外界的各種荷載,不僅自身應具有足夠的抗變形和破壞的能力,而且還要求下伏的地質體也具有優良的性質。
邊坡治理工程技術迄今還是一門不嚴謹、不完善、不成熟的科學技術。因此,邊坡治理工程設計必然存在著相當大的風險性。
應急設計:邊坡形成雖然都有一個較長的孕育過程,但其發生災害卻往往具有突發性。為了防止邊坡地質災害的發生或減輕其危害程度,在邊坡災害發生前后開展的防治工程設計,不少情況下具有應急設計的特點。此種情況下,通常是邊勘察、邊設計、邊監測、邊施工。
綜合防治設計:單一的治理工程措施有時難以承受來自邊坡體和外界的荷載,
從而導致工程失效。因此,針對每個邊坡的特點,在不同部位采取不同的措施,進行綜合防治是非常重要的。即使工程投資不能一次到位,也應在治理方案的基礎上,進行分解,采取分期、分步實施的辦法進行綜合防治。
二、邊坡植被物種配方應遵循的原則
遵從植物生態習性,因地制宜
植物的生態習性是指植物生長對環境條件的要求,包括氣候生態條件、土壤生態條件、生物生態條件等。氣候生態條件(光照、濕度、溫度等影響植物的生長繁殖,決定植物能否順利越冬,越夏,土壤生態條件(養分、肥力、結構、pH值、鹽分等)與植物的生長密切相關;生物生態條件關系著植物的生長發育。如果外界環境不能滿足植物的生態習性,植物生長就要受到阻礙甚至發生退化。因此,在選配植物時應綜合考慮環境條件,因地制宜合理種植。
保持物種多樣性,建立自然群落結構
目前.學術界就物種多樣性在生態系統中的作用提出了很多假設,如冗余種假設、零假設、特異反應假設、鉚釘假設等,對這個問題的看法還沒有完全一致的認識。多數生態學家認為,物種多樣性是群落穩定的一個重要尺度。物種多樣性指數高的群落,物種之間往往形成比較復雜的關系,植物鏈或植物網更加趨于復雜,當面對來自外界環境的變化或群落內部種群的波動時,群落有一個較強的反饋系統,可以緩沖干擾。
遵從生態位原則,優化植物配置
基于物種多樣性的考慮,在利用植物進行邊坡防護時采用的植物種類較多,這就要求擬定一個合理的配方,因自然群落中的物種、種群不是偶然的組合,而是生態上的協調與組合。綠化植物的選配除了要考慮它們的生態習性外,實際上還取決于生態位的配置,這是生態防護工作關鍵的一步,它直接關系到系統生態功能的發揮和景觀價值的提高。因此,在選配植物時,應充分考慮植物在群落中的生態位特征,從空間、時間和資源生態位上的分異來合理選配植物種類,使所選擇植物生態位盡量錯開,從而避免種間的直接競爭。
三、邊坡植被防護技術分類
人工種草護坡
人工種草護坡,是通過人工在邊坡坡面簡單播撒草種的一種傳統邊坡植物防護措施。多用于邊坡高度不高、坡度較緩且適宜草類生長的土質路塹和路堤邊坡防護工程。具有施工簡單、造價低廉等特點。但由于草籽播撒不均勻,草籽易被雨水沖走,種草成活率低等原因,往往達不到滿意的邊坡防護效果,而造成坡面沖溝,表土流失等邊坡病害,導致大量的邊坡病害整治、修復工程,使得該技術近年應用較少。
平鋪草皮護坡
平鋪草皮護坡,是通過人工在邊坡面鋪設天然草皮的一種傳統邊坡植物防護措施。具有施工簡單、工程造價較低等特點。適用于附近草皮來源較易、邊坡高度不高且坡度較緩的各種土質及嚴重風化的巖層和成巖作用差的軟巖層邊坡防護工程,是設計應用最多的傳統坡面植物防護措施之一,但由于施工后期養護管理困難,平鋪草皮易被沖走,且成活率低,工程質量往往難以保證,達不到滿意的邊坡防護效果,而造成坡面沖溝,表土流失、坍滑等邊坡病害,導致大量的邊坡病害整治、修復工程。近年來,由于草皮來源緊張,使得平鋪草皮護坡的作用逐漸受到了限制。
蜂巢式網格植草護坡
蜂巢式網格植草護坡,是一項類似于干砌片石護坡的邊坡防護技術。是在修整好的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框磚形成蜂巢式網格后,在網格內鋪填種植土,再在磚框內栽草或種草的一項邊坡防護措施。該技術所用框磚可在預制場批量生產.其受力結構合理,拼鋪在邊坡上能有效地分散坡面雨水徑流,減緩水流速度,防止坡面沖刷。保護草皮生長。這種護坡施工簡單,外觀齊整,造型美觀大方,具有邊坡防護、綠化雙重效果,工程造價適中,略高于漿砌片石骨架護坡,該技術多用于填方邊坡的防護。
噴混植生植物護坡
噴混植生植物護坡,是在穩定巖質邊坡上施工短錨桿、鋪掛鍍鋅鐵絲網后,采用專用噴射機,將拌和均勻的種植基材噴射到坡面上,植物依靠“基材”生長發育,形成植物護坡的施工技術,具有防護邊坡、恢復植被雙重作用,可以取代傳統的噴錨防護、片石護坡等措施。
四、邊坡防護設計原則與注意事項
路基防護應按照設計、施工與養護相結合的原則,深入調查研究,根據當地氣候環境、工程地質和材料等情況,因地制宜,就地取材,選用適當的工程類型或采取綜合措施,以保證路基的穩固。不要輕易取消或減少必要的防護工程措施,而給養護遺留繁重的工作量。
路基防護措施是根據沿線不同土質巖性、水文地質條件、坡度、高度和當地材料、氣候等因地制宜選擇,應密切結合路面排水作綜合考慮。
在防護方案設計時,應參照上述設計原則,初步選出護坡方法。在施工階段,要對每個邊坡的排水、土質等調查,根據調查結果變更原設計。
在不良的氣候和水文條件下,對粉砂,細砂與易于風化的巖石邊坡,以及黃土和黃土類邊坡,均宜在土石方施工完成后及時防護。路塹邊坡應根據邊坡巖層組成及坡面弱點分布情況考慮全面防護或局部防護。
對于土路堤的坡面鋪砌防護工程.最好待填土沉實或夯實后施工,并根據填料的性質及分層情況決定防護方式。鋪砌的坡面應預先整平,坑洼處應填平夯實。
對于不宜采用植物或混凝土網格中空植草的破碎巖路塹邊坡,應綜合考慮地形關系、基巖風化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工難易及經濟性等因素,慎重選擇噴漿(混凝土)、護面墻,落石防治等方案。
案例教學目標是培養學生的獨立分析和創造能力,讓學生通過具體的生態工程案例來對實際情景中存在的問題進行主動探索,從而鍛煉學生綜合運用生態工程原理解決相關問題的能力。在進行生態工程案例教學的過程中,須注意以下幾點。
1.1鼓勵參與性原則
案例教學的展開要保證學生參與的積極性。學生是學習的主體,是知識的接受方,學生掌握知識的程度關系到實際課堂教學實際效果。案例教學的主體是學生,充分發揮學生的主觀能動性,讓學生積極參與進來,例如針對非點源性水污染問題,讓學生自己設計具體生態工程措施來嘗試解決,并進一步分析在實施過程中,運用到的生態工程原理,通過案例分析提高學生綜合運用知識的能力。
1.2案例選取典型性和真實性原則
案例教學過程中,案例的選擇很關鍵,①必須遵循案例的典型性原則。案例教學是為了讓學生更好的掌握生態工程學的教材內容,所選案例不能脫離教材本身的知識點,案例具有典型性,并具有較好的實施效果。②案例必須是真實存在的。這是由生態工程學科的應用性與實踐性等特點所決定的。比如在生態工程原理教學中,針對小流域綜合治理問題具體案例,講解效益協調統一原理的運用,典型的是我國甘肅省隴南縣的“九子登科”模式,通過“山頂戴帽子,山腰系帶子,坡地修臺子,地埂鎖邊子,荒山荒溝栽苗子,山腳種果子,溝底穿靴子,見縫插針釘扣子,秋田蓋罩子”一系列措施,在考慮到生態效益和環境效益的同時,又兼顧到經濟效益,起到了明顯的效果,各種措施的結果是建立一個穩定、持久、高效的生態系統。讓學生從實際案例中體會到生態工程原理的實施效果,進一步加深學生對原理的理解和掌握。
1.3案例的啟發性
要發揮培養學生能力的作用就必須使教學具有啟發性,要求教學案例提供不完全信息,同時針對案例所提出的問題要具有啟發性,并對學生的討論進行引導,起到開拓學生的思維,激發學生探索興趣的作用。如在講授生態工程的生態位原理時,例舉“家魚共生混養”生產模式這一生態位理論應用的典型案例。要求學生以四大家魚混養為例,說明它們的棲居水層和主要的食物來源,啟發其思維,使學生更深入地理解家魚共生混養模式是基于不同的魚類所處的水層和取食不同,不會發生生存資源的激烈競爭,提高了資源(空間、食物等)的利用效率和生態系統的生產力,從而強化學生對生態位原理在生態工程中應用的理解。同時,在授課時請學生分別進行闡述和討論,便可較為明晰地使學生理解和掌握相關知識。
2生態工程學案例設置的主要內容
生態工程學的教學內容主要分為生態工程原理、生態工程設計、農業生態工程、環境生態工程、林業生態工程、景觀生態工程、城市生態工程等六部分,其中相對比較適合設置為教學案例的專題內容如下:
2.1生態工程原理
生態工程原理是實施生態工程的重要理論基礎。生態工程原理著重講述了生態學原理、經濟學原理、工程學原理三大部分。針對這方面的內容,可以設置為案例的題材較多,例如:生態位原理中的稻田養魚、家魚共生混養;限制因子原理和耐性定律中的水體富營養化控制、重金屬污染植物修復;食物鏈原理中的食物鏈加環、生物調控;效益協調統一原理中的“九子登科”模式等。這些原理方面的案例可以使學生充分理解和掌握生態工程的理論體系和基礎,是生態工程原理及應用的關鍵和核心。
2.2生態工程設計
生態工程作為一門應用性的學科,離不開設計。生態工程設計主要介紹了生態工程設計的原則、基本程序、技術路線、具體的設計案例等方面的內容。可以結合污染水體修復工程設計來進行講解和討論,例如:白洋淀非點源污染控制的生態工程設計、溫州橫河水體治理示范工程設計等。
2.3農業生態工程
農業生態工程著重講述了農業生態系統概念、類型及模式、農業生態工程技術、裝配農業生態工程等內容。該方面的內容可以設置為案例的題材較多,如:生態農業、立體農業、生態果園工程模式、桑基魚塘模式、稻田養魚等。可以讓學生充分認識不同的農業生態工程模式的應用案例,從而激發學生的興趣。
2.4環境生態工程
環境生態工程主要介紹了目前環境問題、污染生態工程、濕地生態工程等方面的內容。可以結合目前的主要污染問題和應對措施實例來進行案例分析,如:溫室效應、水土流失、污水土地處理技術、受損水體生態修復工程、固體廢棄物處理生態工程、退化濕地的生態恢復與重建等,讓學生理解生態工程在解決具體環境問題方面的作用,起到促進學生學習的效果。
3生態工程教學案例的應用
生態工程課程教學中運用案例教學法是課程自身的特點決定的,其目的十分明確,即服務于課程教學,促進學生對知識的理解、掌握和運用,提高課程教學質量。既要鼓勵學生積極參與,也要考慮到案例的典型性、真實性和啟發性。激發學生對生態環境問題和現象的興趣,并具備運用所學知識來解決實際問題的能力。如在講解典型生態工程設計案例時,以白洋淀非點源污染控制的生態工程為例,讓學生預先查閱文獻資料,并針對非點源污染問題提出自己的建議和看法,并運用生態工程技術設計初步的控制方案,在課堂上與師生共同交流討論,這樣不但培養了學生探索知識的能力,也鍛煉了學生解決問題的能力,最重要的是使學生真正認識和理解了生態工程在治理具體污染環境問題上的作用和效果;在講授林業生態工程部分時,以我國林業生態工程為例,要求學生提前搜集我國十大林業生態工程相關信息資料,在課堂上與學生進行交流,既可以使學生深刻認識我國林業工程建設的迫切性和取得的成果,又可以從不同類型的林業生態工程對具體環境的改善來進一步認識林業生態工程原理;另外,在講解到城市生態工程部分,以城市生態恢復工程的典范———清溪川復原工程為例,要求學生搜集韓國首爾清溪川復原前的圖片,列舉清溪川復原前主要存在的生態環境問題,闡述復原的緊迫性和復原后對生態環境改善的程度;同時與學生交流和討論清溪川的復原工程中,韓國政府具體實施了哪些工程,這些工程分別針對哪些環境問題,最終具體實施效果如何。通過這些實際案例的分析,培養和啟發學生分析問題和解決問題的能力。
4結語
關鍵詞現澆網格;生態護坡;河道邊坡;生態修復
中圖分類號:U416.1+4 文獻標識碼: A 文章編號:
1 前言
我國河流眾多,河流系統是自然界最重要的生態系統之一。但近年來由于工農業生產、亂砍濫伐、氣候等原因造成水土流失日益嚴重、河堤渠岸破壞嚴重,嚴重影響我國經濟的可持續發展與人們生存環境的惡化。1991年我國頒布了《中華人民共和國水土保持法》,該法令明確了水土流失治理、預防以及推廣施政的方法和體制,成為開發地開發治理、生態修復行之有效的行政管理方針。
針對生態環境受到嚴重威脅的河流,人們采取了很多措施,其中傳統的硬質護坡將河岸表面封閉起來,達到了河岸免受河水沖刷的目的,卻阻隔了水土的聯系,破壞了河流生態平衡,影響了河道的自凈能力發揮;同時河道高直的岸墻拉遠了人與水之間的距離。于是河道生態修復的理念逐漸興起,主要有植被措施和植被與工程措施相結合兩種方法。
目前市河道生態修復,往往偏重于園林景觀和人文歷史陳跡的恢復,忽略了河道生態修復的核心。真正意義的河道生態修復是在保持邊坡穩定的基礎上,以營造邊坡的生物多樣性為目標,河岸水文聯系的溝通為關鍵,在水—土—生物之間形成良性循環,構筑優美城市景觀,保證河流生態系統健康。
現澆網格生態護坡技術運用工程與植被相結合的措施,在河道邊坡上以30%的硬化面積獲得了70%的綠化面積,達到了水土保持、涵養水源、改良土壤、生態恢復的目的。
2 現有河道生態護坡技術
河道生態護坡技術在我國起步較晚, 目前形成的河道生態護坡技術主要有:
(1)植被混凝土護坡 多孔混凝土由粗骨料、水泥、適量的細摻和料組成,是植被型生態混凝土的骨架,孔隙率>40%,表面等效孔徑為2~3 cm,孔隙自構件頂表面可蜿蜒通至地面。生態混凝土中加入的保水材料以有機質保水劑為主,并摻入無機保水劑混合使用,為植物提供必需的水分。此技術受水位驟降的影響較小,有利于排出和降低被保護土內的含水量。
(3)生態袋護坡:利用人造土工布料制成透水不透土的生態袋,植物在裝有土的生態袋中生長,并以此來防護河堤、湖岸、壩坡和修復環境,同時植被生存條件受到生態袋空間環境所限。
(4)香根草護坡:是在邊坡上植入根系發達的香根草,形成高強度生物土層、高密度地上綠籬的護坡。適合黃河以南的地區應用。
(5)土工合成材料復合種植基護坡:是采用土工織物上鋪設混凝土預制塊成框格狀,在框格內填土、深栽植物的護坡。有土工網墊植草護坡、土工格室植草護坡、加勁纖維毯護坡。現在的土工網墊大多數以熱塑樹脂為原料,塑料老化后,在土壤里容易形成二次污染。
(6)生態磚護坡:是在邊坡上鋪設或嵌固一種帶孔的混凝土或磚砌塊,并在孔中種植植被的護坡。先進的技術有聯鎖式砌塊護坡、鉸接式砌塊護坡及坡改平砌塊護坡。
①聯鎖式砌塊護坡是生態磚之間互相嵌固封鎖避免發生側向移動形成整體的生態磚護坡。由于其聯鎖是在二維平面上的散體連接,容易遭水流沖刷或地基沉陷破壞。
②鉸接式砌塊護坡是將預制高強度混凝土塊用一系列繩索相互連接而成連鎖型矩陣鋪面護坡,其造價較高。
③坡改平砌塊護坡是將砌塊的下底面制成與邊坡坡面相平行的斜面,上底面制成水平面的空心砌塊,鋪設時底部與坡面相吻合,上端能夠保持水平,達到保水、保土的效果的護坡方法,該方法是散體結構拼接砌筑而成,整體穩定性與抗沖刷破壞有待進一步觀察。
3 現澆網格生態護坡技術
現澆網格生態護坡技術是在河道邊坡上用現澆網格生態護坡模板現場澆筑的鋼筋混凝土網格內種植植物、鋪設抗沖刷基質,達到河道水土保持、涵養水源、改良土壤、生態恢復目標的新型生態護坡技術。
它是針對我國河道邊坡綠化困難、穩定性差和水土流失嚴重等問題,結合國內外先進的河道邊坡生態修復工程經驗,自主研發出的一項先進的生態護坡技術。研發內容包括現澆網格生態護坡技術的模板創新、適用范圍、邊坡穩定、水土保持、抗沖刷基質、本土植物等多個方面研究,綜合實現邊坡穩定、水土保持,生態恢復的目標,形成一套適合我國大部分地區河道邊坡的水土保持、生態恢復的技術體系。
3.1技術原理
現澆網格生態護坡技術是集工程力學,土壤學、肥料學、生態學和植物學于一體,形成的綜合性生態護坡技術,現澆網格工程、抗沖刷基質和本土植物是該技術的三大主要內容。
(1)現澆網格工程穩固坡面,網格工程技術的穩固性主要是由兩方面來體現的,其一,硬質工程方面:縱橫交錯的鋼筋混凝土與錨桿在整個坡面形成三維立體護坡結構,利用宋慶豐[6]邊坡穩定性模型分析內蒙古地區30°、45°和60°的巖土質邊坡,其穩定系數均達到了《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2002)的標準。其二,植物根系方面:植物根系在邊坡穩定上也發揮著巨大的作用,通過試驗證明,在網格工程的框格內種植喬、灌木,一年后,邊坡的穩定性系數在原來的基礎上增加0.03-0.05。
(2)抗沖刷基質材料水土保持,硬質工程框格的下框梁比其他的框梁高,減少了水流陶土的作用力,同時抗沖刷基質材料可降低水流對邊坡的沖刷能力,達到了水土保持的目的。
(3)本土植物綠化環境,以“喬灌先行,模擬自然,恢復生態”設計理念為指導,形成地面草-中間灌-上面喬的垂直生態模式結構,并在水平方向上形成草、灌、喬優化配置的種植模式,增加區域環境內的生物多樣性,為區域范圍生態自然恢復提供了必要條件。
現澆網格生態護坡技術以硬質工程護坡為基礎,減少水土流失為關鍵,本土植物美化環境為重點的綠化理念出發,最大程度的模仿自然規律,減少人為干擾,堅持社會倡導的尊重自然,施法自然,構建真正意義上的生態河道。
3.2技術原則
(1)穩固性原則 邊坡穩固是綠化的基礎,網格工程具有抗侵蝕能力(風蝕、水蝕)、具有一定的強度及三維立體穩定結構。
(2)水土保持原則 魚鱗坑網格能夠極大地減少水土流失,抗沖刷基質可以大量的緩減河水對邊坡沖刷。
(3)因地制宜原則 依據地域氣候條件,設計施工方案,并選用當地抗逆性強的植物作為護坡綠化植物。
(4)自然修復原則,以本土喬灌木為主要先鋒種,逐步形成以當地生物群落為主的生態系統,達到自然恢復的目標。
3.3技術優勢
(1)坡面穩固現澆混凝土(鋼筋)網格與錨固形成三維立體的網狀護坡結構,結合草、灌、喬立體種植模式的植物根系保護,使坡面更加穩固,不易塌方毀壞。
(2)高綠化率常用模板整體澆鑄的網格,每1m2中框格面積占0.3m2,綠化面積達0.7m2,而且框格梁的設計呈上窄下寬的梯形結構,在邊坡穩定的基礎上,極大地減小硬質框格面積,擴大網格植物種植空間,為后期的坡面綠化創造條件。
(3)水土保持與現有的生態綠化技術相比,澆鑄成型的網格呈下框梁比上框梁高的魚鱗坑結構,框梁的高度一般為0.15m,下框梁中部高出0.03-0.05m,經實踐證明,下框梁的高度對目的邊坡的水土保持能力起到了非常大的作用。
(4)抗沖刷基質材料在網格內種植植物后鋪設抗沖刷基質材料,能夠加大地表粗糙度,減緩河水沖刷力,增強土壤涵水能力,為植物的正常生長提供環境條件。
(5)應用本土植物充分發揮本土植物抗逆性強的護坡優勢,以草、灌喬相結合的模式種植,組建人工植物群落,逐漸演替為生態自然群落。
(6)模板澆鑄,節約成本支架模板攻克護坡領域支模難關;現場機械澆鑄,易于施工,提高了工作效率;網狀結構護坡節省材料,降低了施工成本。
3.4適用條件
現澆網格生態護坡技術應用范圍較為廣泛,在生態學的基本理論指導下,現澆生態護坡技術中的各個影響因子可隨環境的改變而改變,因此,幾乎可涵蓋自然或人工的各種類型的河道邊坡生態綠化。
現澆網格生態護坡技術在城市河道邊坡生態恢復中的應用尤為突出。它是在利用土體極限平衡原理對邊坡進行坡改緩的基礎上,把現澆網格澆筑成能夠涵養水源的魚鱗坑狀,再選用本土植被進行坡面綠化、抗沖刷基質進行坡面保護,達到穩定、水土保持、生態恢復的綜合效益。
4 現澆網格生態護坡技術用于河道護坡的施工工藝
4.1工程施工過程
現澆網格生態護坡技術的施工過程如下:
(1)河道邊坡根據實際邊坡的坡度進行平整,并勘測放線。
(2)在整平的河岸坡面上鋪設鋼筋,將鋼筋按照一定的角度交錯鋪設,根據需要可加錨固(執行《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2002)),將現澆網格(鋼筋混凝土澆鑄)生態護坡模板(斜網格、縱橫網格)套至于鋼筋上,依據河岸坡面綠化面積將模板拼接成一個整體的連續澆鑄系統。
(3)根據河岸坡體的性質,配比鋼筋混凝土,用攪拌機攪拌均勻。
(4)將攪拌均勻的混凝土用輸送泵輸送,并用澆鑄機澆鑄,打開放氣閥,振動棒振實。
(5)待其凝固,取下模板,進行養護。
4.2施工構件
(1)鋼筋材料
為了加強河道邊坡的穩定性,在網格的框梁內加筑鋼筋作為拉力。鋼筋規格按照《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2002)執行。
(2)錨桿設置
錨桿是減少邊坡下滑力的重要保障,起到錨固的作用,尤其是在河道邊坡的固定中,起著尤為重要的作用。錨桿主要應用于坡面穩定性差和坡度較大的巖質邊坡。錨桿以鐵質的螺紋鋼或圓鋼為主。依據坡面的結構和特殊性,錨桿的設計密度、規格可按《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2002)執行。一般小于30°的邊坡無需加設錨桿可直接綠化。
(3)混凝土澆鑄生態護坡模板
混凝土澆鑄生態護坡模板是一種預置模型,目前有斜網格(專利號:ZL200920006293.4)和縱橫網格(專利號:ZL200920006293.8)兩種混凝土澆鑄生態護坡模板,1000mm×600mm、1200mm×800mm、1500mm×1000mm等多個尺寸模板,適用于不同類型,坡度,坡長的邊坡,網格內可種植植物。如圖1、圖2所示:
圖1護坡植物種植
圖2護坡效果圖
4.3鋪設抗沖刷基質
抗沖刷基質材料的鋪設是現澆網格生態護坡技術的特點,將設計的材料按照比例混合,在網格內種植植物后鋪設50—100mm的抗沖刷基質材料。依據坡度的不同已經配制出適合30°、40°、50°、60°邊坡使用的G1、G2、G3、G4四種抗沖刷基質材料。
4.4本土植物選擇
根據不同的植物特征,選擇綠化植物一直以來是綠化上的熱點。經多年的綠化實踐經驗證明,河岸護坡植物應具備防澇、抗寒,耐貧瘠,生長速度快,綠期長,根系發達等特點。多年來內蒙古和信源生態科技有限公司堅持以“喬灌先鋒,喬灌結合”的綠化模式設計施工,隨著該地區水土保持、河道邊坡生態修復的發展,已從當地野生種中選育出一批適合該地區綠化種植的優良植物。如馬蓮(Lactea Pall Var Chinensis (Fish) Koidz)、檉柳(Tamarix chinensis Lour.)、沙打旺(Astragalus adsurgens Pall)、楊柴(Astragalus mongolicum)、紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)、花棒(Hedysarum scoparium)、互葉醉魚草(Buddleja ahernifolia Maxim)、歐李(Semen Pruni Humilis)、胡枝子(Lespedezabicolor Turcz.)、 蒙古蕕(Caryopteris mongholica Bunge)等。
4.5養護
河道邊坡養護包括兩個方面,一個是硬質和基質部分,監測由于自然災害造成的部分坡面下沉,及時工程修復,保證坡面基實,抗沖刷基質表面平整,無裂痕。另方面是植物養護,在植物移栽后的一到二個生長期內保障植物正常生長所需的水分,養分以及病蟲害防治。因此生態護坡養護需注意以下幾點:(1)工程竣工后對邊坡坡體及綠化部分監測需一年;(2)在植物種植后的3個月內,第一月每隔10天澆水一次,后兩月各澆水一次;(3)每一個季度噴灑殺蟲劑一次;(4)及時清除雜草。現澆網格生態護坡技術應用于邊坡綠化養護期一般為一年,植物成活率≥85%,植物蓋度≥85%,病蟲害成災率≤0.5%。
5 結束語與展望
河道邊坡生態修復的重點已經改變了以往的模式,從環境破壞、污染后治理轉變到原始保護上來,從硬化工程保護轉到生態修復上來。
現澆網格生態護坡技術是一套生態的,科學的,合理的河道邊坡生態修復技術體系。該技術在恢復生態學和景觀生態學的基本原理上,建立生態護坡模式,運用生態學先鋒種入侵,生物多樣性,植物空間分布等基本理論指導設計、施工,形成工程與生物相結合,植物優化配置,達到多層面,全方位,立體化的綠化效果,是目前邊坡綠化領域內一項新型的生態護坡技術,已經初露頭角,這將對深化綠化理念,為河道邊坡生態修復達到理想的收益具有重要的意義。
現澆網格生態護坡技術在河道邊坡修復中的應用將獨顯其與生具有優勢,帶來顯著的經濟、生態與社會效益。
6 參考文獻:
[1]王富永,吳長文,王永喜.深圳市巖質邊坡生態防護設計技術概述.中國水土保持科學,2008,12(6):44-45
[2]趙明階,何春光,王多垠.邊坡工程處治技術.北京:人民交通出版,2003:260-268
[3]錢曉紅,關云鵬,吳玲杰.現代生態護坡技術的應用研究.內蒙古水利,2009年。
[4]吳和政 孫寧波.混凝土框架與框格梁錨固技術及其應用.中國地質災害與防治學報1999(4)
“《指南》得來不易”
《決策》:作為長期倡導海綿城市建設的業內人士,您如何看待《指南》的出臺?
劉波:海綿城市的技術理念和產業體系在歐美已經發展了20多年,不僅極大地改善了城鄉環境,并且形成了完備的產業體系,成為綠色經濟新的增長點,帶動了就業和經濟發展。
近幾年來,海綿城市技術在我國還處于理念推廣階段,設計體系、工程技術體系還沒有適應海綿城市建設的需要,形成社會共識和市場需求還需要一定時間。
但不可否認的是,《指南》的是中國城鄉建設史上一個里程碑的事件,標志著我國城鄉生態環境建設邁入了一個新的起點,展現了我國生態環境建設光明的前景。相關的技術體系、產業體系也會逐步建立起來,對我國經濟發展轉型起到促進作用,粗放型的城市建設發展模式也將逐步退出歷史舞臺。
海綿城市比喻城市像海綿一樣,國外稱為低影響開發(LID),即指遇到有降雨時城市社區能夠就地或就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水,補充地下水、調節水循環;在干旱缺水時有條件將蓄存的水釋放出來,并加以利用,從而讓水在城市中的遷移活動更加“自然”,同時豐富城市景觀,增強城市生態功能,讓城市更加宜居。
海綿城市技術將改變傳統的城市建設技術路線,降低人類活動對環境的影響,達到城市可持續發展的目的。
《決策》:海綿城市對我們傳統城鄉建設理念會帶來怎樣的影響?
劉波:改革開放30多年來,我國城鄉建設長期處于粗放發展階段,過度硬化與大拆大建伴隨著城鄉建設的全過程。在水與城市可持續發展的關系問題上,缺乏系統科學的研究和安排,使城鄉水生態環境領域逐漸積累了一些深層次的矛盾和問題,城市發展已面臨諸多窘境。
城市內澇、城市天坑、熱島效應、霧霾等一些城市病態現象持續出現,給城鄉居民帶來嚴重的生命財產損失,社會全員勞動生產率普遍降低,碳排放增加,流域治理能力不足,地表水和地下水水質改善進展緩慢;城市應對極端氣候的能力普遍降低,多地城市備受霧霾襲擾,引發民眾詬病。
在造成嚴重的城鄉生態環境問題的同時,也給經濟發展造成巨大阻礙。所以,《指南》也是經歷了反復陣痛而達成的這一成果,得來不易。
《決策》:海綿城市適用于哪些領域?
劉波:海綿城市技術有著廣泛的適用領域,是生態建設和生態修復的基礎技術,它反映了社會對水資源的可持續利用與管理,以及對生態環境的延續性的高度關切,海綿城市技術就是這種關切的表達。
社會應該如何利用雨水資源?如何看待洪水?在經濟社會發展中我們如何處理水、土壤、空氣的辯證關系?這些問題都能在海綿城市技術中找到答案。
海綿城市技術最重要的原則就是以社區(匯水區)為單元,包括工業、農業社區,雨水就地蓄留處理,完成地上地下的循環。如果每一個城鄉社區都完成了這一使命,那么美麗中國的夢想就實現了。
當然這是一個較長時期的過程。我估計5-10年初見成效,10-15年大見成效,但我們必須從現在起就有所作為。
有必要強調的是,在建設生態社區時,我們不能孤立地看待社區生態功能,要看到社區(匯水區)與濕地、河湖的關系,也要看到大的流域關系,這樣我們在社區生態建設時才不至于迷茫,避免投資浪費,達到投資效益。
除了水資源利用外,海綿城市技術在生態修復領域具有很強的實用性,在社區生態、農田水利、高速公路和鐵路、大型機場、重金屬土壤污染、河道治理、農田水利等領域都有很好的修復效果。
研究表明,海綿城市技術也是治理熱島效應和霧霾的最佳手段。在石油、燃氣管道的生態修復治理領域,也將發揮重要作用。
“破除體制與
部門利益牽絆”
《決策》:海綿城市是一項系統工程,從體制上看需要破除哪些障礙?
劉波:推進海綿城市建設工作要做好頂層設計,要將海綿城市建設納入國家綠色發展的戰略框架。首先要做好戰略規劃,包括法律體系、財稅政策、管理體制、技術與產業體系、人才培養、公眾參與等環節綜合考慮實施,海綿城市技術才有發展的巨大空間。如果受到體制與部門利益牽絆,任何好的發展路徑都會夭折。
所以,我們不能只依靠住建部一家來完成這一使命,需要全社會都來支持這一領域的發展。海綿城市技術是城鄉生態建設的基礎技術和方法,也是實現城鄉水資源可持續利用與管理的基本途徑,其最終目標是實現城鄉可持續發展。
我們不僅要在宏觀層面解決流域性法律缺位的問題、行政管理分散的“九龍治水”的體制問題、財稅政策和投融資政策支持空乏的問題,而且,還要從微觀層面解決技術規范和標準問題、流域性的水生態建設規劃問題、市場和企業培育問題、人才培養問題等等,最后實現我國生態工業騰飛的戰略目標。
《決策》:從試點城市來看,應該怎樣推進海綿城市建設?
劉波:海綿城市技術只代表一種技術體系和方法,而不能代表城市發展的全部內涵。我們要利用海綿城市技術,達到城市水資源可持續利用與管理,最終實現城市可持續發展的戰略目標。在推進海綿城市建設時,我們要從如下幾方面入手:
一是遏制城市無限制硬化趨勢。為解決我國城市面積成倍擴張,城市地表無限制硬化而帶來的城市生態環境問題。各流域城市政府應以2014年城市硬化面積為基準,每年減少城市硬化面積3-5%,國家應將這一指標納入各流域城市政府的年度考核體系。同時,對農村地區城鎮化過程中的地面硬化情況進行管理,維護農村地區的生態環境。
二是積極實施城市生態修復。從現在起,試點城市要有步驟地開展城市生態修復工作,推進截污、控污工程,建立雨水收集和利用系統,開發、改造城市社區建筑物、道路、綠化帶、停車場、廣場、公園等公共設施蓄留雨水的生態功能。盡可能恢復城市原有河道、湖塘、溝渠,減弱城市熱島效應,提高城市雨水滲透率。重視城市地下管網的普查、檢測和修復工作,防止城市地質災害。
海綿城市技術普及以后,原有城市生活污水量會大大減少,雨水進入污水管道的情況會逐步改善,污水處理廠處理污水的能力與效益均會提高,污水直排進入河道、土壤和地下水的狀況也會得到改善。
三是高度重視水資源戰略規劃,將水資源及生態環境規劃納入城市發展戰略規劃,支持、鼓勵公民和社會組織參與和監督水生態規劃的制定和實施過程。確立水生態規劃在城鄉規劃中的基礎地位,充分認識和利用水資源的資源功能和生態功能,注重開發和保護水資源在城市發展進程中的歷史文化價值,培育和引導親水產業健康發展。
四是建立科學的流域管理行政體制。充分理解一個城市的發展與流域上下游地區發展之間的內在邏輯,任何城市開發措施都要照顧到本地區和上下游地區人民的合理訴求,積極參與流域地區的環境與發展對話,制定流域治理行動計劃及時間表。
五是構建完備的水資源法律和政策體系。將立法先行與政策配套相結合,積極開展水生態法律和政策調研工作,認真總結實踐經驗,支持構建我國完備的水資源法律和政策體系,立法機構應借助水利改革的契機,率先構建流域管理法律法規體系。
“催生萬億產業機遇”
《決策》:海綿城市建設需要大量投資,這對產業發展來說將帶來哪些機遇?
劉波:海綿城市建設首先帶來我國綠色技術創新,我國工程設計界長期以來沿用灰色排水方案,造成城鄉社區大量的硬化地面,生態環境受到破壞。實施海綿城市技術以后,新的技術規范和技術體系建立起來,需要大量的轉型人才,高校要更新教材,設立新的專業,以滿足社會需求。
社會資本被引導到綠色科技領域投資,大量的企業創新轉型,相應的產業技術裝備也會跟進,形成新的綠色產業鏈,帶動就業及經濟增長。另外,海綿城市建設也將在我國節能減排領域發揮關鍵性的作用,并帶動產業轉型,綠色生態產業將成為我國的支柱產業。
以北京市為例,北京市現有2萬多個社區,假設每個社區投資500萬元進行生態修復,僅北京市的投資就是一個很大的數字。有專家估計,我國城鄉生態修復領域的投資,將從最初的幾千億元發展到成熟期的數萬億元,市場規模龐大,生態工業體系將得到完善。
這些投資帶來的直接效果,就是城鄉生態環境的改善,綠色GDP成為經濟增長的原動力,國家經濟呈現健康勢頭。
《決策》:現在,中央和一些地方也開始行動起來了,如何看待各地海綿城市的探索和實踐?
劉波:2015年1月27日,中國海綿城市技術創新聯盟在陜西省西安市西咸新區正式成立,組建了國內第一個專家顧問團隊和大型海綿城市實驗區。今后,類似的技術團隊和探索實驗將在全國各地開花結果,城市創新發展將成為我國城鄉發展的主旋律。