本实用新型涉及生态环境领域，特别是涉及一种用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通结构，尤其适合于湿地公园园路两侧的水体生态水文连通。
背景技术：
湿地水文状况是湿地环境中最重要的因子之一，湿地位于陆地和水体之间，因而湿地生态系统对水量及其运动方式的改变特别敏感，如果外力直接作用于湿地地表水流和地下水流，就会阻碍湿地水文循环和连通性，进而影响湿地生态系统的稳定。而湿地路基的修筑严重阻断了路基两侧湿地浅层水系的连通，导致植物生长区上游水位上升，下游水位降低，破坏了湿地水系原有平衡，危害了湿地两侧植物生长，同时对该区域湿地生物的迁徙造成阻隔，给湿地生态系统带来严重的负面影响。
为解决以上问题，人们多采用设置涵洞或波纹钢管的办法来增加地表水系连通。但涵洞或波纹钢管的使用仅能在较大范围内提供有限的水系通路和生物迁徙通道，并不能完全缓解湿地生态系统被阻断带来的生态和环境问题。而涵洞或波纹钢管如果设置过密，又会影响路基的稳定性，不利于湿地道路的维护。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对湿地道路建设后导致的道路两侧水文连通性和生物迁徙通道的阻断等问题，提出一种用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通的低影响开发结构，该结构可在保证道路路基稳定的条件下构建水文连通层和湿地生物迁徙通路，防止道路建设后的湿地水文和生态连通性产生较大程度的下降，保证湿地生态系统的稳定。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通结构，包括纵向设置在清淤后的路基槽两侧的砾石石笼集水沟、至少两堵沿路基槽横截面设置的混凝土墙、设置在所述石笼集水沟与混凝土墙之间的第一碎石层，在所述任意相邻的两堵混凝土墙之间的第一碎石层上表面中线位置沿道路横截面设有波纹钢管通路，所述波纹钢管通路轴向为斜L形连通湿地道路两侧浅层水体，所述波纹钢管通路和第一碎石层上铺设碎石形成与混凝土墙等高的第二碎石层，所述第二碎石层上设有底部固定在混凝土墙顶面上的蜂窝钢结构层，所述蜂窝钢结构层上设有橡胶颗粒混凝土层，所述橡胶颗粒混凝土层上设有铺设上层路基，所述上层路基两侧铺设碎石堆形成砾石基底。
优选地，所述砾石石笼集水沟与湿地道路长度相等，宽度为50cm，所述砾石石笼集水沟的顶面与同侧的湿地基底高度相同，所述砾石石笼集水沟中的砾石粒径为10～15cm。
优选地，所述混凝土墙之间的间隔为150～250cm，所述混凝土墙的厚度为30～50cm，所述混凝土墙的高度比湿地道路下游侧的湿地基底高50cm。
优选地，所述第一碎石层上表面与湿地原始基底等高且坡度相同；第二碎石层的上表面与混凝土墙上表面等高，且上表面保证水平；所述第一碎石层、第二碎石层中的碎石粒径为3～5cm。
优选的，所述波纹钢管通路包裹在第二碎石层中，其位置设置在由相邻两堵混凝土墙隔开的每一段第一碎石层段中线位置。
优选地，所述波纹钢管通路由入水端的斜向下波纹钢管与横向波纹钢管连接而成，所述波纹钢管通路的下游端超出路基槽，所述波纹钢管通路的上游端管口高于湿地枯水位水面高度，所述波纹钢管通路的上游端管口设有钢栅格篦子。
优选地，所述波纹钢管通路轴向设置预拱度，当地基残余沉降完成后所述波纹钢管通路的横向波纹钢管段管底与湿地原始基底标高相同且坡度相同。
优选地，所述蜂窝钢结构层为具有蜂窝状孔隙的钢框架层，所述蜂窝钢结构层的表面和底面为3cm厚的碳钢板，所述蜂窝钢结构层中间为多层瓦楞状钢板构成的蜂窝体结构；所述蜂窝钢结构层的厚度为 30～50cm，所述蜂窝钢结构层的孔隙为3～5cm。
优选地，所述橡胶颗粒混凝土层的厚度为50～80cm；所述橡胶颗粒混凝土层中所用橡胶颗粒粒径为2～3cm，且所述橡胶颗粒经1％的硅烷偶联剂浸泡改性。
优选地，所述橡胶颗粒混凝土层的橡胶颗粒混凝土制备步骤包括：
根据混凝土强度标准，将橡胶颗粒以15％的等体积代砂掺量掺入质量比例为7:3的水泥与粉煤灰混合形成的混凝土中。
优选地，所述砾石基底中的碎石粒径为5～10cm；所述钢栅格篦子的孔径为10cm。
本实用新型的另一目的在于提供一种用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通结构的构建方法，包括通过如下步骤构建所述生态水文连通结构：
A、在湿地道路两侧拦截湿地水流并排干，下挖淤泥至稳定地层，形成路基槽，并按路基铺设规范铺设底层路基并平整；
B、在路基槽上方间隔设置混凝土墙，并在相邻混凝土墙之间铺设第一碎石层，在所述第一碎石层被混凝土墙分割的每一段的中线位置埋设波纹钢管通路，所述波纹钢管通路由入水端的斜向下波纹钢管和横向波纹钢管构成，所述波纹钢管通路的内外管壁涂沥青层，所述波纹钢管通路轴向设置0.8～1.2％的预拱度，之后在所述波纹钢管通路和第一碎石层上部铺设碎石，形成第二碎石层，并保证所述第二碎石层与混凝土墙等高且水平；
C、在下层路基两侧路基槽基底上构建石笼集水沟，在第二碎石层与混凝土墙上侧铺设蜂窝钢结构层，所述蜂窝钢结构层固定在混凝土墙上，所述蜂窝钢结构层上侧铺设有橡胶颗粒混凝土层(5)，并在所述橡胶颗粒混凝土层之上按施工要求铺设上层路基。
D、在石笼集水沟、第一碎石层、第二碎石层、蜂窝钢结构层、橡胶颗粒混凝土层和上层路基外侧按地基施工规范铺设厚度由下到上逐渐减小的碎石堆形成砾石基底。
基于上述技术方案，本实用新型的优点是：
本实用新型的用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通结构可有效保障湿地道路两侧水体的连通性，同时具有湿地生物迁徙通道的功能。钢篦子、碎石石笼和碎石堆可以阻拦湿地水体中的植物残体和泥沙等，保证连通结构长时间稳定运行。同时蜂窝钢结构层和橡胶颗粒混凝土层具有较强的抗压能力和较好的弹性形变能力，能显著提高铺设在湿地中的道路稳定性，保障道路安全。此外，橡胶颗粒混凝土层较一般混凝土层具有更好的阻水性，可防止水流通道中的水向上移动破坏道路路基。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为生态水文连通结构态势图；
图2为生态水文连通结构纵截面示意图；
图3为生态水文连通结构横截面示意图；
图4为生态水文连通结构两侧结构示意图；
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
本实用新型提供了一种用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通结构，如图1～图4所示，其中示出了本实用新型的一种优选实施方式。本实用新型在湿地道路的路基中添加由水文联系通路层和保护层构成的生态水文连通结构层，使湿地水流和生物可以较自由的通过路基阻断区域，保证湿地水体作为一个整体的水文连通性和生态系统完整性。
具体地，所述生态水文连通结构包括纵向设置在清淤后的路基槽两侧的砾石石笼集水沟2、至少两堵沿路基槽横截面设置的混凝土墙6、填充设置在所述石笼集水沟2与混凝土墙6之间的第一碎石层8，所述第一碎石层8上相邻两堵混凝土墙6的中线位置沿湿地道路1的横截面埋设波纹钢管通路7，所述波纹钢管通路7的通路轴向为斜L形连通湿地道路1两侧浅层水体，所述波纹钢管通路7和第一碎石层8 上铺设碎石形成与混凝土墙6等高的第二碎石层9，所述第二碎石层 9上设有底部固定在混凝土墙6顶面上的蜂窝钢结构层4，所述蜂窝钢结构层4上设有橡胶颗粒混凝土层5，所述橡胶颗粒混凝土层5上设有上层路基3，上述所有结构两侧铺设碎石堆形成砾石基底10。
如图1所示，在规划拟建设道路的湿地区域范围内根据路基宽度确定需要整理的湿地范围，湿地道路1将湿地分为湿地上游区域A和湿地下游区域B，在路基两侧80～150cm的范围内清理水底淤泥形成路基槽。根据湿地水底地层结构，确定淤泥开挖深度直到稳定的地基层，以保证道路路基整体稳定性。在淤泥清理后，如图4所示，沿规划路基两侧纵向设置砾石石笼集水沟2。优选地，所述砾石石笼集水沟2与湿地道路1长度相等，宽度为50cm，所述砾石石笼集水沟2 的顶面与同侧的湿地基底11高度相同，所述砾石石笼集水沟2中的砾石粒径为10～15cm。
如图2所示，在清理后的湿地基底上沿路基槽横截面浇筑不少于两堵混凝土墙6，混凝土墙6的数量根据道路长度确定，两堵墙之间的间隔以150～250cm为宜，所述混凝土墙6的厚度为30～50cm，所述混凝土墙6的高度比湿地道路1下游侧的湿地基底11高50cm。所述混凝土墙6浇筑完成后，按照道路路基铺设规范回填路基槽，回填厚度由道路下游侧湿地的基底高度决定，保证回填层顶部比下游侧湿地基底11低30～50cm。在石笼集水沟2与混凝土墙6围成的区域内填充碎石，形成第一碎石层8，碎石粒径以3～5cm为宜，整理第一碎石层 8，使其上表面与湿地原始基底等高。
如图3所示，在任意相邻的两堵混凝土墙6之间的第一碎石层8 上表面的中线位置沿湿地道路1的横截面埋设直径为40cm的波纹钢管通路7。优选地，所述波纹钢管通路7的轴向设置预拱度，当地基残余沉降完成后所述波纹钢管通路7的管底与湿地基底11标高相同，坡度与湿地原始基底坡度相同。所述波纹钢管通路7轴向为斜L形，所述波纹钢管通路7由入水端的斜向下波纹钢管与横向波纹钢管连接而成，所述波纹钢管通路7的下游端超出路基槽，所述波纹钢管通路 7的上游端管口高于湿地枯水位水面高度，所述波纹钢管通路7的上游端管口设有钢栅格篦子，所述钢栅格篦子的孔径为10cm。波纹钢管通路7埋设完成后，利用碎石将填平至与混凝土墙6等高，在波纹钢管通路7和第一碎石层8上形成第二碎石层9。
优选地，所述第一碎石层8上架设蜂窝钢结构层4并将其固定在混凝土墙6的顶面上。所述蜂窝钢结构层4为具有蜂窝状孔隙的钢框架层，所述蜂窝钢结构层4的表面和底面为3cm厚的碳钢板，所述蜂窝钢结构层4中间为多层瓦楞状钢板构成的蜂窝体结构。所述蜂窝钢结构层4的厚度为30～50cm，所述蜂窝钢结构层4的孔隙为3～5cm。蜂窝钢结构层4自重轻、强度高、具有良好的蒙皮刚度，同时其防水及抗震性能好，在保证路基整体强度的同时，可以通过蜂窝孔隙为水流提供通路，保证生态水文连通性。
进一步，所述蜂窝钢结构层4之上铺设有橡胶颗粒混凝土层5，所述橡胶颗粒混凝土层5的厚度以50～80cm为宜。所述橡胶颗粒混凝土层5之上继续按路基施工规范铺设上层路基3。
优选地，所述橡胶颗粒混凝土层5的橡胶颗粒混凝土制备步骤包括：
根据混凝土强度标准将橡胶颗粒以15％的等体积代砂掺量掺入质量比例为7:3的水泥与粉煤灰的混凝土中。所述橡胶颗粒混凝土层 5所用的橡胶颗粒粒径为2～3cm，且所述橡胶颗粒经1％的硅烷偶联剂浸泡改性。在此条件下制备的橡胶颗粒混凝土，其抗压强度可超过C30 接近C40等级，其抗折强度略低于C30等级。由于橡胶颗粒混凝土具有不透水、密度小、韧性高、抗裂性能好、变形能力强、力学性能可恢复等特点，所以其具有较好的阻水能力，可防止湿地水流向上移动损坏上层路基3，同时可以减轻上层路基3传递下来的压力和冲击力，保护下层结构。
如图3所示，在上述所有结构两侧铺设碎石堆形成砾石基底10，所述砾石基底10中的碎石粒径为5～10cm，形成完整的湿地道路1的路基结构。在本实用新型中，石笼集水沟2、第一碎石层8、第二碎石层9、波纹钢管通路7和蜂窝钢结构层4共同构成地基的水文连通功能层，路基槽中的混凝土墙6、橡胶颗粒混凝土层5、上层路基3及周围的砾石基底10共同构成附属结构。
为进一步说明本实用新型的用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通结构的结构及其构建方式，以下选取某待修建的湿地园路为例进行说明，该湿地园路的路基宽度为5m，道路为直路，长度为250m，道路上游侧基底高于下游侧基底10cm具体结构及构建步骤如下：
1)、现场准备。
在道路两侧拦截湿地水流并排干，下挖淤泥100cm至稳定地层，形成地基槽；按路基铺设规范铺设底层路基至距道路下游侧湿地的基底30cm并平整。
2)、构建连通结构。
在土基上方每隔200cm设置混凝土墙6，墙体比湿地下游侧基底高出50cm。各混凝土墙6间铺设第一碎石层8，第一碎石层8上表面坡度与湿地原始基底坡度相同，即上游侧厚40cm，下游侧厚30cm。在各第一碎石层8上被混凝土墙6分割的每一段的中线位置埋设波纹钢管通路7，波纹钢管通路7由管径为40cm的斜向下波纹钢管和横向波纹钢管构成，所述波纹钢管通路7的内外管壁涂沥青层。波纹钢管通路7的入水端为斜向波纹钢管，斜管中心线与入水端湿地常水位相平，其入水端固定孔径为10cm左右的钢栅格篦子。所述波纹钢管通路7轴向设置0.8％预拱度，当地基残余沉降完成后，波纹钢管通路7 出水端的管底与出水端湿地底面标高保持相同，横向段钢管坡度与湿地原始基底坡度相同。之后在所述波纹钢管通路7和第一碎石层8上部铺设碎石，形成第二碎石层9，并保证第二碎石层9与混凝土墙6 等高。
3)、构建附属结构。
在下层路基两侧路基槽基底上构建石笼集水沟2，其厚度为50cm，其顶面与其同侧的原湿地基底11高度相同，所述石笼集水沟2中的砾石粒径为10～15cm。
在第二碎石层8与混凝土墙6上侧铺设30cm厚的蜂窝钢结构层 4，蜂窝钢结构层4固定在混凝土墙6上，蜂窝孔隙以3～5cm为宜。在蜂窝钢结构层4上侧铺设50cm厚的橡胶颗粒混凝土层5，并在橡胶颗粒混凝土层5之上按施工要求铺设上层路基3。
石笼集水沟2、第一碎石层8、第二碎石层9、蜂窝钢结构层4、橡胶颗粒混凝土层5和上层路基3外侧按地基施工规范铺设厚度由下到上逐渐减小的碎石堆形成砾石基底10，以对路基各层以及连通结构进行保护。
本实用新型的用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通结构在普通路基中加入了生态水文连通功能层，保证路基具有一定的过水能力和生物迁徙功能，其各结构具体功能如下：
混凝土墙为路基中提供了基础的稳定框架，同时可以将蜂窝钢结构层和橡胶颗粒混凝土层受到的压力向下传递，保护蜂窝钢结构层和橡胶颗粒混凝土层的安全稳定。
第一碎石层与第二碎石层可以连通道路两侧湿地上、下游的浅层地下水和地表水，具有水文联通功能。
波纹钢管通路可以构成道路两侧湿地上、下游的生物迁徙通道，同时具有水流通道的功能。
蜂窝钢结构层具有联系道路两侧湿地上、下游的地表水功能，同时蜂窝结构具有较高的抗压能力，可在保证湿地路基稳定的同时保护其下方的第一碎石层、第二碎石层和波纹钢管通路结构。
橡胶颗粒混凝土与普通混凝土相比，具有较好的弹性和阻水性等特性，其阻水性可以防止路基下侧的水向上移动而对路基造成破坏，而较好的弹性可以使该层具有良好的缓冲能力，保证其下侧的结构不受破坏。
本实用新型的用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通结构的具体工作原理如下：
湿地上游入水端、湿地浅层地下水及湿地表层水流经地下或石笼过滤进入石笼集水沟并通过地下的第一碎石层、第二碎石层流向出水口端部。当湿地上游水量较大时，水流通过有钢篦子结构的波纹钢管通路及其上层的蜂窝钢结构层流向出水口端部。同时湿地水生生物亦可通过波纹钢管通路或其上层的蜂窝状孔隙向下游迁徙。在水到达出水口端时，经过碎石石笼及其后侧的碎石堆形成的砾石基底渗流入下游湿地区域。而在水量较大时通过波纹钢管通路及其上层的蜂窝钢结构层流出的水流由于出水段碎石石笼和砾石基底的阻挡以较缓的流速流入下游湿地区域。保证湿地道路两侧的湿地水文连通和生态系统的连通，同时减少了水流对下游土基的冲刷。
本实用新型的用于湿地道路两侧浅层水体的生态水文连通结构可有效保障湿地道路两侧水体的连通性，同时具有湿地生物迁徙通道的功能。钢篦子、碎石石笼和碎石堆可以阻拦湿地水体中的植物残体和泥沙等，保证连通结构长时间稳定运行。同时蜂窝钢结构层和橡胶颗粒混凝土层具有较强的抗压能力和较好的弹性形变能力，能显著提高铺设在湿地中的道路稳定性，保障道路安全。此外，橡胶颗粒混凝土层较普通混凝土层具有更好的阻水性，可防止水流通道中的水向上移动破坏道路路基。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。