本实用新型涉及河道护岸结构,特别涉及一种生态化河道护岸结构。
背景技术：
持续推进生态文明建设是国家“十三五”期间的重要发展方向，水利部将水生态文明建设作为在更深层次、更广范围、更高水平上推动民生水利发展的重要任务，是促进人水和谐、推动生态文明建设的重要实践。而长期以来，传统的河道护岸工程主要致力于防洪、排涝、引水和航运等基本功能，着力于运用混凝土、浆砌块石等硬质材料的设计思路，较少考虑河道的生态、景观等其他功能。河道人工化、渠道化，割裂了水体和土壤的关系，从而导致了水生态环境和陆域生态环境的有机联系受到影响，水土之间的循环系统及天然河道的自我净化能力遭到破坏，使河道滨岸带的生物失去了赖以生存的环境及水体水质遭到破坏，生态环境恶化。
为了响应国家“海绵城市”发展战略，落实有关海绵城市建设中河湖水系生态防护指标要求，在满足城市河道安全的基础上，提高河道建设的生态、景观性，实现“水清、岸绿、景美”的城市河道愿景，申请人进行了河道护岸生态化改造设计研究。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于针对传统的河道护岸工程所存在的问题而提供一种生态化河道护岸结构，以在满足城市河道安全的基础上，提高河道建设的生态、景观性，实现“水清、岸绿、景美”的城市河道愿景。
本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种生态化河道护岸结构，包括沿河岸线设置的浪流消纳区、河岸生态系统区，其特征在于，在所述浪流消纳区与河岸生态系统区之间设置有水生生态系统构建区。
在本实用新型的一个优选实施例中，在所述浪流消纳区上间隔设置有水生生态系统构建区与河道水体之间的互通通道。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述浪流消纳区为一L型钢筋砼挡墙，在所述L型钢筋砼挡墙上间隔设置有凹槽，所述凹槽构成所述水生生态系统构建区与河道水体之间的互通通道。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述L型钢筋砼挡墙的高程高于最高通航水位0.3m。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述水生生态系统构建区由一生态水槽构建而成。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述生态水槽内设置有景石台阶。
在本实用新型的一个优选实施例中，在所述生态水槽的槽底先铺设一层砂石混合料层，然后再在砂石混合料层上铺设一层种植土层。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述砂石混合料层的厚度为150mm，种植图层的厚度为150～350mm。
在本实用新型的一个优选实施例中，在所述生态水槽常水位时水深为 300～500mm。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述河岸生态系统区由一个水域到陆域的全斜坡式的仿自然岸坡构成。
在本实用新型的一个优选实施例中，在所述河岸生态系统区与所述水生生态系统构建区的连接处采用大体积景观黄石堆砌二级挡墙。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述二级挡墙的高程高于最高通航水位0.5m。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述仿自然岸坡为1:2.0～5.0。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述仿自然岸坡由基底层、无纺土工布反滤层和植草土工格室层组成，其中所述无纺土工布反滤层位于所述基底层上，所述植草土工格室层位于无纺土工布反滤层上。
在本实用新型的一个优选实施例中，在所述仿自然岸坡的坡顶设置有景观护栏。
在本实用新型的一个优选实施例中，在所述景观护栏的岸侧设置有步道平台。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述步道平台包括亲水步道和人行步道。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述河岸生态系统区为一亲水平台。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述亲水平台与所述水生生态系统构建区之间设置有景观护栏。
由于采用了如上的技术方案，本实用新型的生态化河道护岸结构具有如下优点：
(1)本实用新型将传统护岸分为浪流消纳区、水生生态系统构建区和河岸生态系统区。各区域结合各自作用、特点差异化设计，满足了不同习性的动植物生长需要，维护河道生态系统的健康。
(2)生态水槽作为功能显著的河道滨岸带生态系统构建区，利用前沿浪流消纳区挡墙对船行波浪、流的遮挡掩护，维持生态水槽区域内平稳的水域环境，是鱼、虾、蛙产卵的最佳之处，同时也是小型浮游动物、鱼类、鸟类等的栖息地，喜水植物在生态水槽中错落布置，为生物群提供一个稳定的生长空间，也为两栖动物、各类昆虫等提供一个有价值的繁衍环境，满足了不同习性的动植物生长需要，维持河道滨岸带生态系统的稳定和健康。
(3)健康的河流生态系统是河流自我净化水质的根本。本实用新型构建了健康稳定的河道滨岸带生态系统，生物种类增多，植物生长茂盛，这些都能提高河流水体的水质和自我净化能力。此外，改造后的生态水槽可以有效的截留降雨径流产生的面源污染物、削减初期雨污的入河量。因此本实用新型体现海绵城市六字诀中“净”化的设计理念，充分发挥植被、土壤、湿地等对水质的自然净化作用。
(4)本实用新型充分体现了绿色、生态、环保的设计理念，方案中未引入过多的人工硬性材料。防护区生态水槽与河道水体的交互面，点缀景观石、以及生态水槽中的石台阶可部分考虑利用拆除挡墙块体，实现了废物有效利用的环保理念。
(5)船行波在越过挡浪结构后，继而对自然景观区仿自然岸坡造成冲刷，导致岸坡土壤不断流失，对植物的生存和护坡的稳定均造成威胁。因此实用新型中护坡采用植草土工格室新型护坡结构，施工期利用土工格室的相互作用整体受力使种植客土固定存留于边坡表面，待喷播的草籽、灌木种子成活后将主要依靠植被抵御坡面破坏。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型实施例2的结构示意图。
图3为本实用新型实施例3的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的生态化河道护岸结构基于现状硬质护岸，在满足城市河道基本防洪、排涝及通航功能基础上，通过结构创新改造，景观设计，增强河道的生态景观功能，达到人和自然和谐互通的设计理念。
在设计过程中，根据上述生态护岸设计理念和吸取国内外已有生态护岸结构型式的设计经验，确定生态化河道护岸结构的设计思路。
本实用新型生态化河道护岸结构主要分为3个部分：浪流消纳区，水生生态系统构建区，河岸生态系统区。三个区域的结构设计如下：
浪流消纳区设计：首先，城市河道需兼顾通航功能，针对航道的水流和船行波计算结果，确定出航道的重点防护区。这个区域受船行波的冲刷较为严重，需要采用强度和稳定性较高的传统护岸结构。其主要作用是抵挡船行波和水流对岸坡的冲刷，为后方生态系统构建区和自然景观区提供保证。
水生生态系统构建区结构设计：这个区域的设计就是为了构建一个良好的生态系统，提供给动植物、微生物一个优越的生存环境。
本次设计中生态平台区采用的结构是生态水槽(后方陆域控制范围较宽时可构造滨水生态湿地)，这种结构对于滨岸带生态系统的恢复和健康发展提供一个很好的空间。水生动物可以在水槽内栖息、产卵和繁殖，各类水生植物也可在写生长演替，这样一来就为野生动、植物的自然恢复和健康发展创造了优越的条件。
河岸生态系统区结构设计：该区域为陆地生态系统和水生生态系统的交错区，设计的目的是创造一个从水域到陆域的斜坡过渡环境，设计中尽可能恢复自然形态，改变传统护岸明显人工痕迹的不足，给城市增添一道亮丽的自然景观。陆域宽度足够的话，此部分还能为游人加设一个亲水平台，为人类和大自然的交流提供一个可靠的平台。
下面实施例以上海河道为例来详细说明本实用新型。
1、特征高程设计
(1)特征水位
航道设计最高通航水位：3.00m；
航道设计最低通航水位：2.00m；
设计高水位：3.70m；
常水位：2.50～2.80m。
(2)主要特征高程
1)堤防顶标高
根据《堤防工程设计规范(GB50286-98)》，堤防顶标高为防汛高水位+超高，为达到堤防顶标高要求，标高取4.20m。
2)L型钢筋砼挡墙顶高程
本河道常水位为2.5～2.8m，L型钢筋砼挡墙顶高程取值过高，则不利生态环境改善，取值过低则不能有效阻挡船行波的破坏作用。为了更加合理确定L 型钢筋砼挡墙高程，还需进行船行波波高的计算分析。
根据上海市工程建设规范《内河航道工程设计规范(DG/TJ08-2116-2012)》船行波波高计算公式，
公式补充:
经计算，船行波波高范围为0.4～0.6m，平均约0.5m。则L型钢筋砼挡墙顶高程取常水位2.8m+船行波平均波高0.5m＝3.3m。
同时参考国内外相关生态护岸试验研究成果，L型钢筋砼挡墙顶高程位于设计通航最高水位以上30cm时效果很好，即L型钢筋砼挡墙顶高程为最高通航水位3.0+0.3m＝3.3m。因此，综合考虑确定L型钢筋砼挡墙顶高程为3.30m。
3)生态水槽高程
水生生态系统构建区的生态水槽高程，以水生植物的生长条件为主要考虑因素，一般布置挺水类水生植物。挺水类植物的最适宜生长水深一般为0.5m左右，改建挡墙底板面高程2.0m，植物生长所需植土厚度为0.3m～0.5m左右，故生态水槽底部泥面高程取2.3～2.5m，从而使生态水槽在常水位条件下可保持 0.3～0.5m的水深条件。
4)亲水步道高程
陆域控制范围富裕情况下，可在生态水槽后一个具有亲水功能的步道平台。步道平台的高程以常水位期间不受船行波影响，且设计最高通航水位时基本不漫顶为原则。根据上海市工程建设规范《内河航道工程设计规范 (DG/TJ08-2116-2012)》的有关要求，防护结构顶高程应不低于以下三者之高值：设计最高通航水位以上设计船行波爬高；设计最高通航水位以上1倍设计船行波波高；设计最高通航水位以上0.5m，则亲水步道高程为最高通航水位 3.0m+0.5m＝3.5m。同时考虑到生态水槽及防浪墙对船行波的削弱作用，水槽后侧在正常情况下，水位一般不会高过3.5m，故取值3.5m，允许校核高水位出现时淹没。
实施例1
参见图1，图中给出的一种生态化河道护岸结构，包括沿河岸线设置的浪流消纳区100、河岸生态系统区200，其在浪流消纳区100与河岸生态系统区200 之间设置有水生生态系统构建区300。
浪流消纳区100利用现有的L型钢筋砼挡墙110，考虑护岸生态景观要求，将原有的L型钢筋砼挡墙110拆除至3.0m高程，再在L型钢筋砼挡墙110顶堆砌景观黄石至防护高程3.30m。
在L型钢筋砼挡墙110上间隔设置有凹槽111，凹槽111构成水生生态系统构建区300与河道水体之间的互通通道。水生生态系统构建区300由一生态水槽310构建而成。
生态水槽310作为小型水生动植物生存系统，在生态水槽310的底部先铺设150mm的砂石混合料层320，便于河道水体经凹槽111流入后经底层砂石混合料层320通道相互流通，在砂石混合料层320上再铺设150～350mm厚的种植土层330。生态水槽310前沿靠近L型钢筋砼挡墙110的防护区，考虑部分船行波越浪的影响，宜选择生长健壮水生植物，可供选择的品种有长根草、千屈菜等。而生态水槽310中主要选择生长旺盛，自我繁殖和更新能力强的植物品种，为动植物和微生物的生存提供一个良好的生存环境，可供选择的品种有香蒲、黄菖蒲、黄馨等。
河岸生态系统区200由一个水域到陆域的全斜坡式的仿自然岸坡210构成。仿自然岸坡210由基底层211、无纺土工布反滤层212和植草土工格室层213组成，其中无纺土工布反滤层212位于基底层211上，植草土工格室层213位于无纺土工布反滤层212上。仿自然岸坡210的坡度为1：2.0。为方便居民临水赏景，在仿自然岸坡210坡顶设置景观栏杆400。该区域主要选择景观效果好，能够美化护岸两边环境的植物品种，可供选择的品种有狼尾草、大叶黄杨等。在所述仿自然岸坡上采用景观石点缀。
在景观护栏400的岸侧设置有步道平台500。步道平台包括亲水步道和人行步道。
实施例2
参见图2，图中给出的一种生态化河道护岸结构，包括沿河岸线设置的浪流消纳区100a、河岸生态系统区200a，其在浪流消纳区100a与河岸生态系统区 200a之间设置有水生生态系统构建区300a。
浪流消纳区100a利用现有的L型钢筋砼挡墙110a，L型钢筋砼挡墙110a 的高程4.20m。
每间隔50m，在现有的L型钢筋砼挡墙110a拆除至2.0m的高程处，每段开口长1m,作为水生生态系统构建区300a与河道水体之间保持水体畅通及小型水生动物的互通通道。避免船行波对互通通道后方生态水槽310a土体的淘刷作用，在互通通道处堆叠景观黄石，高程到2.80m，同时为防止生态水槽310a内土体通过叠石间孔隙流失，在叠石缝隙间用碎石填充，待植物长成后，叠石与植物根系成为相互交融的有机体。
水生生态系统构建区300a由一生态水槽310a构建而成。生态水槽310a作为小型水生动植物生存系统，在生态水槽310a的底部先铺设150mm的砂石混合料层320a，便于河道水体经互通通道流入后经底层砂石混合料层320a通道相互流通，在砂石混合料层320a上再铺设150～350mm厚的种植土层330a。生态水槽310a前沿靠近L型钢筋砼挡墙110a的防护区，考虑部分船行波越浪的影响，宜选择生长健壮水生植物，可供选择的品种有长根草、千屈菜等。而生态水槽 310a中主要选择生长旺盛，自我繁殖和更新能力强的植物品种，为动植物和微生物的生存提供一个良好的生存环境，可供选择的品种有香蒲、黄菖蒲、黄馨等。
河岸生态系统区200a由一个水域到陆域的全斜坡式的仿自然岸坡210a构成。在仿自然岸坡210a与生态水槽310a的连接处采用大体积景观黄石堆砌二级挡墙220a。二级挡墙220a的高程为3.5m。
仿自然岸坡210a由基底层211a、无纺土工布反滤层212a和植草土工格室层213a组成，其中无纺土工布反滤层212a位于基底层211a上，植草土工格室层213a位于无纺土工布反滤层212a上。仿自然岸坡210的坡度为1：5。为方便居民临水赏景，在仿自然岸坡210a坡顶设置景观栏杆400a。该区域主要选择景观效果好，能够美化护岸两边环境的植物品种，可供选择的品种有狼尾草、大叶黄杨等。在所述仿自然岸坡上采用景观石点缀。
在景观护栏400a的岸侧设置有步道平台500a。步道平台包括亲水步道和人行步道。
在仿自然岸坡210a上采用景观石点缀。为方便居民在低水位时更亲水游玩，在生态水槽310a设置有景石台阶，方便游人垂钓赏景。
实施例3
参见图3，图中给出的一种生态化河道护岸结构，包括沿河岸线设置的浪流消纳区100b、自然景观区200b，其在浪流消纳区100b与自然景观区200b之间设置有水生生态系统构建区300b。
浪流消纳区100b利用现有的L型钢筋砼挡墙110b，L型钢筋砼挡墙110b 的高程4.20m。
每间隔50m，在现有的L型钢筋砼挡墙110b拆除至2.0m的高程处，每段开口长1m,作为水生生态系统构建区300b与河道水体之间保持水体畅通及小型水生动物的互通通道。避免船行波对互通通道后方生态水槽310b土体的淘刷作用，在互通通道处堆叠景观黄石，高程到2.80m，同时为防止生态水槽310b内土体通过叠石间孔隙流失，在叠石缝隙间用碎石填充，待植物长成后，叠石与植物根系成为相互交融的有机体。
水生生态系统构建区300b由一生态水槽310b构建而成。生态水槽310b作为小型水生动植物生存系统，在生态水槽310b的底部先铺设150mm的砂石混合料层320b，便于河道水体经互通通道流入后经底层砂石混合料层320b通道相互流通，在砂石混合料层320b上再铺设150～350mm厚的种植土层330b。生态水槽310b前沿靠近L型钢筋砼挡墙110b的防护区，考虑部分船行波越浪的影响，宜选择生长健壮水生植物，可供选择的品种有长根草、千屈菜等。而生态水槽 310b中主要选择生长旺盛，自我繁殖和更新能力强的植物品种，为动植物和微生物的生存提供一个良好的生存环境，可供选择的品种有香蒲、黄菖蒲、黄馨等。
自然景观区200b由采用亲水平台，高程3.5m。为保障安全，亲水平台与生态水槽310b之间设置有景观护栏400b。
在亲水平台的岸侧设置有步道平台500b。步道平台500b包括亲水步道和人行步道。
该实施例的生态化河道护岸结构适用于周边居民、企事业单位分布较多的岸段，为沿岸居民河边散步提供了一条人行步道，方便周边居民休闲、观赏。