谁有好的水土保持方案!要正规一点
联系xxsxm03@
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目 录 1
图表目录 1
摘 要 3
摘 要 3
Francesco Ferraiolo 4
1 河道整治工程的一般特性 5
1。1 混凝土水道 5
1。 2 格宾及雷诺护垫结构 6
2 关于格宾及雷诺护垫结构对环境影响的研究 7
2。1 研究方法 7
2。2 研究内容 8
3 研究计划 14
Muzza 运河 14
Ticino 河 15
Arno 河 16
Alento河 17
Foro 河 18
Sangro河 19
Sinello河 20
4 研究成果与结论 21
5 结果分析 22
6 利用双绞合网的土壤生物工程学技术 23
6。 ...全部
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图表目录 1
摘 要 3
摘 要 3
Francesco Ferraiolo 4
1 河道整治工程的一般特性 5
1。1 混凝土水道 5
1。
2 格宾及雷诺护垫结构 6
2 关于格宾及雷诺护垫结构对环境影响的研究 7
2。1 研究方法 7
2。2 研究内容 8
3 研究计划 14
Muzza 运河 14
Ticino 河 15
Arno 河 16
Alento河 17
Foro 河 18
Sangro河 19
Sinello河 20
4 研究成果与结论 21
5 结果分析 22
6 利用双绞合网的土壤生物工程学技术 23
6。
1 双绞合网 23
轻护面 24
重护面 24
6。2 加固工程 25
重力式挡墙结构 25
加筋格宾结构 26
7 总结 27
图表目录
图表 1 混凝土护岸工程:该护岸采用过多衬层隔离自然河岸,其试图用石头表面来美化护岸但失败的效果。
5
图表 2采用混凝土衬层的运河河道,其表面完全没有生机。 5
图表 3 混凝土块护岸 6
图表 4 格宾和雷诺护垫结构和自然融合的过程得益于河流与地下水层的水交换 7
图表 5格宾和雷诺护垫结构和自然融合的过程得益于河流与地下水层的水交换 7
图表 6进行调查的地点示意图 8
图表 7Arno 河 – Gaussen Bagnouls 温度及降雨量图 (1955-88) 10
图表 8 Arno 河护岸堤脚部位沉积淤泥的粒度测量 10
图表 9Arno 河河岸的植被结构 11
图表 10 小哺乳类动物的采集标本 11
图表 11 实验参数 12
图表 12 Sangro 河流域 13
图表 13 Muzza运河位置 14
图表 14 PVC镀锌雷诺护垫护岸(用浮桥铺设) 14
图表 15 PVC镀锌雷诺护垫护岸(用浮桥铺设) 14
图表 16 运河的现状(1994) 15
图表 17 Ticino河位置 15
图表 18 1971年的雷诺护垫防护工程。
15
图表 20枯水季节河流的现状(1994),从照片中同时也可看出防护的基础层。 16
图表 21 Arno 河位置 16
图表 22 1955年刚建成的防护工程 17
图表 23 1959年的防护工程 17
图表 24 1984年防护工程 17
图表 25 Alento河位置 17
图表 26 工程完工数年后的同一地区 18
图表 27 1994年时的防护工程:注意在低层水道上的格宾已经彻底被水生植物所覆盖。
18
图表 28 Foro河段新开凿的河渠 19
图表 29 1989防护工程全景 19
图表 30覆盖在河床上的厚厚的树木及植被(1994) 19
图表 31 Sangro河位置 19
图表 32 格宾丁坝防护侧视图 20
图表 33 防护工程的全景及细节 20
图表 34 Sinello河位置 21
图表 35 这幅图片现实了正在建设中的施工地点 (1982) 21
图表 36 同一地区在1997年的景象 21
图表 37 整治工程后环境的变化 23
图表 38 用麦克垫轻护面 24
图表 39 图表 40 24
图表 41 雷诺护垫防护示意 25
图表 42 雷诺护垫表面的植物囊 25
图表 43 格宾护岸插枝 26
图表 44 格宾护岸 26
图表 45 加筋格宾结构防护 26
图表 46 加筋格宾结构示意 27
摘 要
随着社会的发展与人类的进步,水利工程与周围环境的融合性受到日益广泛的关注,人与环境的和谐共处也开始日益受到重视。
对于河岸与堤坡的稳定性防护及其冲刷防护问题而言,在采用传统的设计标准及规范的同时还必须能够提供切实的生物工程解决办法,以达到最大限度的水土保持效果,达到工程与环境的良好融合,对于异常脆弱的湿地环境而言,即使对于周边环境的微小影响都有可能导致无法逆转的环境变化,所以如何尽量减少工程对于环境的破坏与影响将更为重要,与此同时,该工程还必须有助于周边生态环境的迅速重建,在此过程中,水土保持以及地下水系间良好的水交换将起到非常巨大的作用。
本论文不仅是一本技术手册,更是从综合学科的角度应用生物工程技术的具有普遍意义的指引。
Francesco Ferraiolo
Francesco Ferraiolo是奥夫切尼。马克菲尔公司的技术总监。
该公司是一个跨国集团的核心企业,该企业主要为公路、铁路、水利等广泛的工程领域提供水土保持与稳定及冲刷防护等问题的综合生态解决方案并提供相关产品。
Francesco Ferraiolo生于1953年,1978年获博洛尼亚大学土木水利工程学位。
1979年开始任职于马克菲尔公司并先后在不同岗位工作。
1982年至1988年负责马克菲尔公司位于罗马的技术部门;1989年开始负责协调意大利公司的技术与研发项目以及旗下所有子公司相关马克菲尔学术文章和设计软件的发展。
现为意大利AIPIN(生物工程协会)董事会董事,意大利土工技术与水力协会成员,IGS(国际土工材料协会)成员。
他还积极参与了意大利国内及国际各项有关材料(钢丝网产品,土工合成材料)及其应用(护堤岸,土壤加强结构等)相关标准的制定并在相应标准委员会任职。
1 河道整治工程的一般特性
1。1 混凝土水道
人类往往由于因为自身利益去改造河道并忽视对于水土的保持及生态环境的重建而导致了与自然生态环境间的“不协调”关系。这种情况的出现是因为我们忘记了所有的河流及其生态环境是要随着其动植物所居住的典型的湿地环境的变化而不断发展的。
随着人口增长及工业的发展,以及贸易往来和社会交流的需要而发展的交通,人类与河流的关系开始进一步发展。尽管今天我们仍不可能忽视低地洪水的问题,以及保护公路、铁路及工业区的需要,我们也一定不能忘记自然水体是一个生物进化实体,应该受到保护并避免过度的改造。
慎重的态度,正确且具逻辑性的环保方法,恰当的材料,是保护环境不受改变的必要因素。正确的设计方法应包括完整的河流及流域分析,从而确定河岸塌陷的原因及其可能的修复工程。。
图表 1 混凝土护岸工程:该护岸采用过多衬层隔离自然河岸,其试图用石头表面来美化护岸但失败的效果。
图表 2采用混凝土衬层的运河河道,其表面完全没有生机。
我们经常听到河流及其流域的地下水不能再共生共存。这只有在以下情况才会出现:
当使用混凝土结构将河流与其周围环境几乎完全隔绝时;
当毫无顾忌地将沙石砂砾从河床移除,从而导致降低(如果不是完全破坏)河流自身的生物净化能力时;
当过宽的混凝土铺面破坏了河岸沿线的自然生态环境,从而阻碍了植物生长和动物的迁徙时;
当使用了过大的天然或混凝土制石块,妨碍了河岸通路并干扰了正常的维护工作时。
图表 3 混凝土块护岸
1。2 格宾及雷诺护垫结构
格宾和雷诺护垫的透水性结构设计使其能够自然地融入周围环境中,为河岸与地下水层之间不断的水交换提供了足够的过滤作用,有利于水土保持工作。除此之外,他们还有利于保持水的自我净化的自然特性,从而防止河道受到污染。
由于格宾和雷诺护垫都是用小石块填充,因此它们有着与自然河岸相类似的粗糙表面。这样,它们不改变水体的流动状态,并且能防止高流速的形成。而较高的水流速度不仅会导致冲刷侵蚀的发生(会导致进一步整治的需要),而且会阻碍河流与地下水层的水交换过程(水交换过程利于洪水的减小及枯水期的缩短)。
格宾和雷诺护垫和透水性也能促进亲水性灌木、草类及树木的生长,而且它们可以促进自然环境的再生及河流生态系统的平衡,消除那些可能限制生物生长的因素,在水土环境非常脆弱的湿地环境中,格宾和雷诺护垫相比于传统的防护结构将更能够保证环境的整体性不受影响,并维护湿地中原始的植物群落及动物种群的正常生活及繁衍。
。众所周知,被严重冲刷侵蚀的高地河岸单位面积生物数量很低,就是由于河道泄流导致很差的水交换而造成的。相反,一个被保护了的河岸其上的植被能自然生长,单位面积生物数量也高。
图表 4 格宾和雷诺护垫结构和自然融合的过程得益于河流与地下水层的水交换
这个过程利于微生物群的形成,而微生物是自然水生食物链中极为重要的元素,更是湿地环境种不可或缺的重要角色。
图表 5格宾和雷诺护垫结构和自然融合的过程得益于河流与地下水层的水交换
2 关于格宾及雷诺护垫结构对环境影响的研究
2。1 研究方法
旨在研究采用格宾及雷诺护垫结构进行防护的河岸地区的自然环境质量的一项独立研究工作被指派给尼诺。
马尔丁诺先生 (项目经理) ,塞吉奥。马尔切夫斯基教授(技术管理者),以及由7位来自不同学科的专家组成的专家组对意大利国内的七个河流流域进行了为期一年的勘察。这项工作对如下受保护的水道河岸新生生态系统的特点及质量进行了研究(图 6): 位于意大利北部的 Ticino 河,Muzza运河,位于意大利中部的Arno河,位于意大利南部的 Alento河, Foro河, Sangro河及 Sinello河。
图表 6进行调查的地点示意图
2。2 研究内容
专家组对以下(如图7所示)不同方面的因素进行了分析,并通过对以下不同因素的考虑对河区进行分类:
要将被研究河区进行分类,应从以下几个因素来考虑:
河流流域的地质状况;
铺设格宾和雷诺护垫之后的气候条件;
河道水文特征;
原存在的生态系统的特征;
工程完工后的河床沉积物(主要为淤泥)的数量和特点。
工程结构及周围环境的植物生长情况,及其对新生态系统的自然结构的影响;
进行分析工作时,还应考虑以下方面:
生活在这些流域的小哺乳动物数量应做为一个指标来印证生态系统的平衡;
生存于被研究河道深层的微生物群的数量应做为流域区生态系统的环境质量参数;
为了对该研究结果进行有效和实际有力的诠释,必须同时对同属于Sangro河 及 Ticino河生态系统而未受保护的区域进行分析。
图表 7Arno 河 – Gaussen Bagnouls 温度及降雨量图 (1955-88)
图表 8 Arno 河护岸堤脚部位沉积淤泥的粒度测量
图表 9Arno 河河岸的植被结构
图表 10 小哺乳类动物的采集标本
图表 11 实验参数
图表 12 Sangro 河流域
3 研究计划
Muzza 运河
Muzza运河将 Adda河河水输导到Tavazzano城 (米兰)的热电厂。
雷诺护垫防护工程处于良好状态,由于持续的维护护垫完全被茂盛的植物覆盖。草类(早熟禾,鸡脚草,天鹅燕麦草)及灌木类(黑莓)植物生长繁茂:从不同的喜水生物存留来看,该区水土保持状况较好且水质良好。
对小型无脊椎动物的研究分析表明该地区生活着广范围的28种物种,其中7种属于淡水鱼,尽管小哺乳动物的取样结果不是同样积极,但这可能是因为受到维护工作时的干扰所致。
图表 13 Muzza运河位置
图表 14 PVC镀锌雷诺护垫护岸(用浮桥铺设)
图表 15 PVC镀锌雷诺护垫护岸(用浮桥铺设)
图表 16 运河的现状(1994)
Ticino 河
被研究区域位于Buffalora城 (诺瓦纳)附近SS11公路的上游左岸沿线。
因为靠近一个野生动植物保护区并有Ticino自然生态公园,该区环境极具价值。1971年采用雷诺护垫护岸,并在抛石基层上做了护层。目前该钢丝网格保存完好,整体防护结构处于良好状态。
图表 17 Ticino河位置
该区植被生长茂密,由浓密的灌木丛及其上覆盖的乔木类植物(白柳- 柳木- 新疆杨等)构成,尤其是在河岸沿线及其周围,有大量的生物物种。
图表 18 1971年的雷诺护垫防护工程。
图表 20枯水季节河流的现状(1994),从照片中同时也可看出防护的基础层。
Arno 河
本河道整治工程是针对临近Bibbiena(Arezzo)地区Arno河左岸的修复。
河流弯道处的护岸导致该地区的河床出现沉降:格宾护层很好地适应了这种变化,并通过自身结构上的小幅变化保持了护岸的稳定性。目前,格宾结构完全没有影响自然水体与地下水间的水交换,并在其上大量覆盖了灌木、树木以及水生植物。
在枯水线75cm上的第一级格宾台阶上也长满了柳树林,其下还长满了茂盛的灌木丛。
图表 21 Arno 河位置
图表 22 1955年刚建成的防护工程
图表 23 1959年的防护工程
图表 24 1984年防护工程
Alento河
图表 25 Alento河位置
流经Francavilla al Mare(Pescara)市郊的Alento河左岸修复工程于1984年投入建设,河流横断面被彻底重新开挖。
河流底部采用格宾结构防护,河岸则是采用雷诺护垫。
虽然泥沙淤积量不大,但得益于充分的水交换,河岸的雷诺护垫上仍然长满了灌木植物、草以及低矮树木。
在近水地带,格宾结构的表面及周围被柳树所覆盖,下部也长满了低矮灌木,护坡结构整体上被植被良好覆盖。
对于小型哺乳动物的分析研究显示该地区已经吸引了大范围物种的迁移。
图表 26 工程完工数年后的同一地区
图表 27 1994年时的防护工程:注意在低层水道上的格宾已经彻底被水生植物所覆盖。
Foro 河
位于Francavilla al Mare (Pescara)南部三公里的Foro河流入Adriatie海。对于它的防护工程建设于1984至1985年,采用0。23m厚度的雷诺护垫。
由于被淤泥以及当地各种喜湿植物群落所覆盖,原来的格宾护岸结构现在已经完全无法看到。
图表 28 Foro河段新开凿的河渠
图表 29 1989防护工程全景
图表 30覆盖在河床上的厚厚的树木及植被(1994)
Sangro河
图表 31 Sangro河位置
本次调查的地区位于Za Menga(Chieti)附近,距离该河的三角洲数公里。
河流护岸工程完成于1981年,是在河底赛格格宾的上面使用格宾结构,河流的底部并没有完全防护,同时还建设了小型的丁坝以防止河水对河岸的冲击。
这些小型丁坝与良好的水质一同与周围的生态环境有机地结合在一起(图32)。
这些丁坝有力地促进了泥沙的淤积,从而促进了大量水生植物的生长。从水生生物学的角度来看,与未受防护的上游临近地区相比较,本工程的效果是非常明显的。
图表 32 格宾丁坝防护侧视图
图表 33 防护工程的全景及细节
Sinello河
本分析是针对位于16号州际公路上的桥梁下游的Sinello河右岸(图34)。
本次工程对河流横截面进行了修正,河岸上铺设了0。25m厚的雷诺护垫并辅之以格宾丁坝。如今该河岸上已经覆盖了厚厚的一层树木、灌木及草类和禾本科植物。由于在河岸基脚采用了格宾丁坝,引致大量的泥沙淤积,喜水性树木也开始在上面生长。
许多当地的植物种类甚至包括在意大利非常少见的兰花都开始在上面形成了厚厚的覆盖层(图36)。
图表 34 Sinello河位置
图表 35 这幅图片现实了正在建设中的施工地点 (1982)
图表 36 同一地区在1997年的景象
4 研究成果与结论
为正确反映本次研究的成果,很有必要区分如下三种环境地点:
格宾结构上生长了新的植被的地点;
部分受到防护的受洪水侵犯的平原地区;
拥有相同河流生态系统的未受防护的地区。
试验显示由金属网格构成的格宾与雷诺活动有效防止了水土的流失,且没有危害和/或阻止植被的生长。在有雷诺护垫的堤岸外侧,此种结构更进一步引致了不仅植物也有动物的迁移。
数年的泥沙淤积在堤岸上铺设的此种结构促进了植被的迁移。
在Abruzzo地区的三条河流(Alento,Foro和Sinello)由于经过了彻底的改造,仅仅数年时间泥沙淤积就达10cm之厚,从土壤学的角度来说,已经可以承载复杂的植被生态系统。这对于湿地环境的整治具有非常重要的借鉴意义。
Muzza运河以小斜坡及适度的淘刷为特点,在此有可能观察到一个典型的基底多卵石且适度水位变化的案例,在此案例中,通过利用水生生物学的方法证明能够促进建立一个适合复杂生态生存的地层结构。
5 结果分析
简而言之,此种结构能够有效防止水土的卢氏,且无论从引致物种的种类、结构还是数量上都与传统的自然生态系统相似。
在Sinello与Alento河上出现的Apodemus falvicollis显示出此种结构具备一个复杂的生态系统。
从生长的生物群落来看,其水生生态系统也与富鹅卵石的自然高河岸相似。
特别有趣的是,在Muzza运河上,包括在意大利非常少见的phelocherius aestivalis及棘鱼在内的所有迁移致此的生物群落共同构成了一个生物共同体。
按照采纳的评估标准,这样的生态系统是一个高质量的系统。
合理的评估必须还要考虑生态系统恢复所需要的周期。工程建设过程中对环境的影响最大,这主要是源于自然路肩、河床及原生态微环境将被大面积的防护工程所取代,而且初期没有植被。
新的工程完成后,特殊的生态系统将很快在此结构上生成,如果维持其不受干扰,则很快会达到高质量的生态环境。本次研究显示,被研究的防护系统正处于构建良好生态环境的中间阶段,还远未达到其未来的理想状态。
图表 37 整治工程后环境的变化
由于格宾与雷诺护垫的结构性优点,它可以控制土壤流失,促进植被生长,并促进新的生态系统的自我恢复,有时候,尽管彻底开挖了水道,但正确的铺设格宾和雷诺护垫仍然能够改善原有的不良生态系统(参见Muzza运河)。
6 利用双绞合网的土壤生物工程学技术
6。1 双绞合网
经验告诉我们,为充分发挥格宾与雷诺护垫的功效,我们需抱有对环境重建进行设计的观念,而不仅仅是将它们简单地放在自然之中。
植被与格宾/雷诺护垫能够共存并且互相促进。
因为格宾和雷诺护垫内充满了石头、土壤及植物根茎,所以其耐久力也得到了提高。
同时,植被在生长初期还将此结构视为庇护所。在将自然生态与人工物质相结合用于抵御冲刷的防护工程中,格宾/雷诺护垫结构可以说成为了一个里程碑。
我们必须认识到,所有的植物由生长初期至形成稳定结构前,都需要一个能够抵御水利灾害的庇护所。
这是运用多学科的设计思想解决土壤流失及冲刷问题,同时保持整体平衡的明显例证。以下是根据我们的研究并已证明其适应性的有意义的建议。
轻护面
对于河水切应力较小的情况下(5-10kg/m2),可以采用麦克垫并辅之以水力播种和/或插枝。当河流冲刷较轻的情况下,可以采用人工柴笼护岸,而冲刷较严重的则需使用雷诺护垫。
图表 38 用麦克垫轻护面
图表 39 图表 40
重护面
当在较高切应力及强冲刷地段进行堤岸防护就必须应用雷诺护垫。
在雷诺护垫上插枝非常简单。雷诺护垫上可以排列一个或多个装有泥土的植物囊,以使插枝易于生根。这种植物囊可以根据工程需要来促进植物的生长。
图表 41 雷诺护垫防护示意
图表 42 雷诺护垫表面的植物囊
6。
2 加固工程
重力式挡墙结构
当需要保护、加固或支撑河岸时,重力加固工程是非常有效的。植被的生长可以通过简单的插枝来完成(图45)。
图表 43 格宾护岸插枝
图表 44 格宾护岸
加筋格宾结构
当需要局部或整体性地加固河岸而又缺少足够的石料时,可以采用镀锌覆塑双绞合钢丝网结构的加筋格宾结构。
图表 45 加筋格宾结构防护
图表 46 加筋格宾结构示意
7 总结
以格宾、雷诺护垫为代表的具有较强透水性的柔性结构能够有效保证水体与地下水系间的水交换,防止水土流失,尽量减少建设时对于环境的破坏与影响,并促进周边生态环境的重建,对于开始日益重视环保问题的中国而言,具有极其巨大的意义。
中国幅员辽阔,也是深受各种水利灾害影响极深的国家,原有的各种水利防护工程往往在保护河岸的同时,也阻断了水体与地下水间的水交换,影响了植被的自然生长,并最终导致水土流失,如果不能保证防护工程周边生态环境的重建,中国将很可能出现更多的“黄河”和“黄土高原”,传统的以浆砌石及混凝土为代表的刚性防护结构开始日益被发达国家所抛弃,更具环保性的柔性防护结构开始得到日益广泛的应用,并已经过国外百余年工程实践的证明,而格宾及雷诺护垫是经过广泛的理论论证及工程实践认可的良好的柔性防护结构,它能够有效保证自然的水交换,防止水土流失,并促进周边水土环境的重建。
与此同时,随着人类居住空间的不断扩大,自然环境开始受到越来越大的影响,即使如“扎龙”这样的国家级湿地环境也开始受到日益严重的侵蚀,并威胁到国家一级保护动物-丹顶鹤的生存。各类机构及团体开始致力于研究如何为中国众多的湿地环境构建必要的防护工程,以使其尽量远离人类的影响并免受自然的灾害,与此同时,这些防护工程还必须能够有效防止水土流失,并促进工程建设后的极其脆弱的湿地自然生态环境的恢复,传统的以浆砌石、混凝土等为代表的刚性防护结构根本无法满足此要求,而格宾及雷诺护垫不啻为一个理想的解决办法。
。收起