专利名称：多孔栖息单元式生态护岸块体的制作方法
技术领域：
本发明属于河道治理和河流生境恢复技术领域。涉及到对护岸块体多孔隙结构生态作用的研究，特别是如何利用多孔隙结构营造局部小生境、提高糙率、减缓流速，提供鱼类产卵、幼鱼躲避敌害、水生植物生长、水生昆虫筑巢、水生昆虫上岸的场所。
背景技术：
目前，为了尽量保持河道的自然特征及水流多样性，国内外工程技术人员已开始研究生态护岸技术，并提出了一些可以恢复河岸植物生长的生态护岸结构形式，如稳定河岸并提供生境的木本植物栽培技术(woody plantings)和草本植物覆盖技术(Herbaceous cover)、利用自然或合成材料的土壤加固技术(Soil reinforcement)等，但是这些护岸结构往往没有提供鱼类需要藏身的孔隙及水生昆虫上岸的通路，更没有把水生动植物的需求结合在一起，没有体现“生态”的全面涵义，缺乏考虑水生生物对孔隙的利用。
护岸孔隙与水和陆地的环境作用和功能直接相关，既是接近陆地的一部分，又是接近水滨的一部分，是食物、庇护和栖息的重要资源。研究护岸的孔隙特点，从生态机理上对生态护岸进行理论指导和科学分析，可以营造出让更多的物种正常栖息、繁衍的护岸孔隙空间。
本发明经过认真的理论研究，认为，河流中的木块、树根、深潭、浅滩、悬垂植物、卵石、块石或人工材料等形成的孔隙结构构成了鱼类等水生动物不同生命阶段不可或缺的栖息地。从材料上来说，孔隙可分为硬性孔隙和软性孔隙。硬性孔隙主要是由河岸上的天然或人工硬性材料(如块石、混凝土、木桩等)形成的固定形状孔隙结构。软性孔隙主要是岸边土壤、植物根系、悬垂的叶茎等形成的可变形状孔隙结构。孔隙具有重要的生态功能，包括提供避难场所和营巢条件、降低流速、遮蔽阳光、提供通道以及有助于食物链的形成等。鱼类需要贯通性孔隙，便于逃生；而水生昆虫则需要附着在流速低的孔隙空间，一方面保持自身稳定，另一方面逃避掠食者；对于幼虫生长在水中而成虫生长在陆地的昆虫，为了安全重返陆地，需要有迁移的通道及栖身的孔隙，而且孔口最好有水生植物覆盖以提高安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种多孔栖息单元式生态护岸块体，利用块体的内部构造提供鱼类产卵、幼鱼躲避敌害、水生植物生长、水生昆虫筑巢、水生昆虫上岸的场所。特别是本发明在护岸块体内放入填料，形成食物链，促进水生生态系统的恢复与稳定。此外，还能够抵抗局部水动力并保持结构整体性。
本发明的技术方案如下本发明的结构由中空混凝土柱1、镂空孔11、填料2、植生孔3、底部过鱼孔4构成，其特征在于中空混凝土柱1呈立方体，壁上有镂空孔11；后壁5具有植生孔3，与底部7相连；底部7具有2个同等大小的四角形底部过鱼孔4；具有左右互锁的右壁插孔9和左壁插耳12，上下互锁的底部插槽14、底部插槽前分格16、底部插槽后分格15和前上部插耳10a、中上部插耳10b、后上部插耳10c；底部插槽14位于中空混凝土柱1的底部；前上部插耳10a和中上部插耳10b位于中空混凝土柱1的上部四角，后上部插耳10c位于背部固定件12上。
本发明的中空混凝土柱1在施工时要插入填料2。填料可根据河流所要恢复的主要物种来确定，一般情况下放入填木。木头有营造局部小生境的重要作用，由于木头随着时间增加不断腐烂，营养物质逐渐释放到河水中，促进周围有机质生长和微生物聚集，形成食物链。中空混凝土柱1外壁的镂空孔11与内部填木之间形成了缝隙，为鱼类捕食提供了场所。一段时间以后，植生孔3中的植物生境形成，将取代填木的作用。填木消耗后，中空孔转变为水生生物栖息的场所。
后壁5的植生孔3与背面土壤相通，一方面提供了水生植物生长需要的土壤，另一方面，由于不是每种动物都利用现成的孔隙，一些鸟类和昆虫需要利用河边泥土自行修筑巢穴，因此提供了昆虫等栖身和上陆的土壤。
护岸块体底部7位于植生孔3下方，承载植生孔3植被生长之前土壤的少量塌落，并为植物生长提供最初的扎根条件。底部7还有2个等大的底部过鱼孔4，鱼类等水生动物可在其中自由游动。把护岸块体分排搭接之后，底部7起到了挡板的作用，对于水生动物来说可以遮蔽敌害。此外，藻类等也可以在底部7上固着。
护岸块体右壁8上的右壁插孔9和左壁6上的左壁插耳12、底部插槽14和前上部插耳10a、中上部插耳10b、后上部插耳10c起到了侧向和纵向连接的作用。由于左壁插耳12尺寸小于右壁插孔9，前上部插耳10a、中上部插耳10b和后上部插耳10c的尺寸小于底部插槽14、底部插槽前分格16和底部插槽后分格15，所以允许一定的变形，便于在河流弯曲段进行安装。如，当护岸块体高度为0.6m，护岸块宽度为0.6m时，拼装的角度为47°到90°；当护岸块体高度为0.6m，护岸块宽度为0.4m时可以拼装的角度为35°到90°，因此增加了稳定性和护岸块的适应性。
本发明的效果和益处是，充分考虑了孔隙的生态作用，为水生动植物生长提供了需要的空间；根据生态学原理，营造局部小生境；根据水力学原理，提高了护岸糙率，减缓了流速。本发明在满足护岸稳定的前提下，解决硬质护岸对河流生态系统的破坏问题。护岸块体安装简单，有多种安装样式，适合河流的直线段和弯曲段，垂直岸坡或倾斜岸坡。本发明可广泛用于大、中、小型河流的河道治理与河流生境恢复中。
附图1是多孔栖息单元式生态护岸块体侧视图。
图中1中空混凝土柱；2填料；3植生孔；4底部过鱼孔；5后壁；6左壁；7底部；8右壁；9右壁插孔；10a前上部插耳；10b中上部插耳；10c后上部插耳；11镂空孔；12左壁插耳；13背部固定件；14底部插槽。
附图2是多孔栖息单元式生态护岸块体俯视图。
附图3是多孔栖息单元式生态护岸块体正视图。
附图4是多孔栖息单元式生态护岸块体右视图。
附图5是多孔栖息单元式生态护岸块体左视图。
附图6是底部插槽14与前上部插耳10a、中上部插耳10b和后上部插耳10c的连接样式图，图6(a)、图6(b)、图6(c)、图6(d)、图6(e)为5种不同的连接样式，图中15底部插槽后分格；16底部插槽前分格。
附图7是弯曲河段的护岸块铺设俯视图。
附图8是直线段护岸铺设平视图。
附图9是垂直岸坡铺设剖面图。
附图10是图6(c)样式下的倾斜岸坡铺设剖面图。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施方式
。
水平方向的施工安装时，从一端开始逐块衔接，第一排块体的左壁插耳12插入相邻块体的右壁插孔9中。安装之后需要用细土填充植生孔3，并撒入草籽，用回填土填埋背部固定件13，起到固定的作用。在每个护岸块的中空混凝土柱1内放入填料2之后，安装第二排护岸块体。安装时要注意上下部位的咬合，左右仍然利用插槽依次衔接。第三排等以此类推。由于右壁插孔9和底部插槽14允许的最大连接变形缝长为0.15m，因此可以计算出布置成N排护岸时的最小允许曲率半径R。计算结果如表1所示。
表1N排护岸时的最小允许曲率半径计算结果
在允许的最小弯曲半径情况下铺设的护岸块体俯视图见图7所示。直线段护岸铺设平视图见图8所示。
垂直方向的施工施工时，根据岸坡的角度要求可以选择不同的垂向安装样式，见图6所示。底部插槽14内设置的底部插槽前分格16和底部插槽后分格15允许护岸块拼装成5样式。以下对这5样式进行说明。
在图6(a)的样式下，中上部插耳10b紧紧顶住底部插槽前分格16，后上部插耳10c插入底部插槽前分格16内，底部插槽后分格15内不插插耳。
在图6(b)的样式下，中上部插耳10b和后上部插耳10c均插入底部插槽前分格16并紧紧顶住前分格16的两头，底部插槽后分格15内不插插耳。
在图6(c)的样式下，后上部插耳10c插入底部插槽后分格15并紧紧顶住后分格15的前部，中上部插耳10b插入底部插槽前分格16。
在图6(d)的样式下，中上部插耳10b插入底部插槽前分格16，前上部插耳10a紧紧顶住底部插槽后分格15，底部插槽后分格15内不插插耳。
在图6(e)的样式下，中上部插耳10b插入底部插槽前分格16并紧紧顶住前分格16的后部，前上部插耳10a插入底部插槽前分格16，并紧紧顶住底部插槽前分格16前部。
此外，还可以根据实际需要确定护岸块的宽度和高度。如，当护岸块体高度为0.6m，而护岸块宽度从0.6m变化为0.5m和0.4m时，拼装的倾斜角度见表2所示。
表2不同护岸块体宽度下可拼装的倾斜角度计算结果
当填料2的密度小于水的密度时，建议不使用图6(a)和(b)的安装样式，防止填料流失。
权利要求
1.一种多孔栖息单元式生态护岸块体，其结构由中空混凝土柱(1)、镂空孔(11)、填料(2)、植生孔(3)、底部过鱼孔(4)构成，其特征在于中空混凝土柱(1)呈立方体，壁上有镂空孔(11)；后壁(5)具有植生孔(3)，与底部(7)相连；底部(7)具有2个同等大小的四角形底部过鱼孔(4)；具有左右互锁的右壁插孔(9)和左壁插耳(12)，上下互锁的底部插槽(14)、底部插槽前分格(16)、底部插槽后分格(15)和前上部插耳(10a)、中上部插耳(10b)、后上部插耳(10c)；底部插槽(14)位于中空混凝土柱(1)的底部；前上部插耳(10a)和中上部插耳(10b)位于中空混凝土柱(1)的上部四角，后上部插耳(10c)位于背部固定件(12)上。
2.根据权利要求1所述的一种多孔栖息单元式生态护岸块体，其特征还在于中空混凝土柱(1)内插入填料(2)。
3.根据权利要求1所述的一种多孔栖息单元式生态护岸块体，其特征还在于底部插槽(14)内设置的底部插槽前分格(16)和底部插槽后分格(15)构成的拼装角度为35°到90°。
全文摘要
本发明属于河道治理和河流生境恢复技术领域，提供了一种多孔栖息单元式生态护岸块体。本发明的内部结构主要由中空混凝土柱、镂空孔、填料、植生孔和底部过鱼孔构成，同时护岸块体具有左右互锁的右壁插孔和左壁插耳，上下互锁的底部插槽、底部插槽前分格、底部插槽后分格和前上部插耳、中上部插耳、后上部插耳。本发明的效果和益处是可以恢复河流生境，提供幼鱼躲避敌害、水生植物生长、水生昆虫筑巢、水生昆虫上岸的场所。
文档编号A01G9/00GK1944803SQ20061020068
公开日2007年4月11日 申请日期2006年7月14日 优先权日2006年7月14日
发明者许士国, 刘盈斐 申请人:大连理工大学