一种鱼巢式生态护岸系统及其建构方法与流程

本发明涉及水生态修复技术领域，具体涉及一种鱼巢式生态护岸系统及其建构方法。

背景技术：

传统的河流护岸工程往往局限于防洪、排涝、岸坡稳定和水土流失治理等基本功能，在护岸工程设计中，为了控制河势和确保河道的防洪安全，着力于运用块石、混凝土等硬质材料的结构设计，而很少考虑河道的生物繁衍栖息、景观、娱乐等其他功能。由于护岸形式的单一性，使河流栖息地的多样性受到破坏，而生境多样性是生物群落多样性的基础，从而进一步破坏了生物群落的多样性，影响河流生态系统的健康。

近年来，利用植物与土木工程相结合的生态护岸技术快速发展，在河岸带绿化、景观、亲水以及增强河道自净能力等方面取得了令人满意的效果，但多侧重于植被和景观效果，而很少考虑水生动物繁衍、栖息的需求。

传统护岸和生态岸坡很少设计有孔洞和巢穴，又缺少适宜附着基质，不适于产粘、沉性卵鱼类的产卵、受精和孵化，使得多种鱼类失去了自然的繁衍条件，不利于为鱼类提供生存环境。因此，将岸坡工程防护措施与植被防护和鱼类栖息地保护相结合，在保证稳固又与周围环境景观相协调的绿色植被的基础上，研发鱼巢式生态护岸结构具有十分重要的现实意义。

我国对鱼巢式生态护岸技术的研究相对较晚，近年来，逐步认识到该问题的重要性。国内许多研究者针对河湖水体人工鱼巢、鱼巢式护岸构建都做过有效的努力，形成了一些不错的技术方案。如：《鱼巢式生态护岸砖》(中国专利申请号201520316522.2)在砖基体中间设计“z”字形凹槽，底部设通孔，可供植物生长，同时也可让鱼类栖息、产卵；《通透型生态鱼巢砖》(中国专利申请号201320803019.0)采用中空的长方体结构，设计了一种通透型生态鱼巢砖；《一种混凝土预制人工鱼巢护坡及其制造与施工工艺》(中国专利申请号201510036393.6)采用若干混凝土箱型鱼巢构建鱼巢护坡，混凝土鱼巢箱底壁敞开、上壁封闭，前壁设有鱼门，内设超细纤维人工水草，取得了不错的实践效果；《生态鱼巢自锁砌块》(中国专利申请号201120246230.8)提供一种结构合理，具有自锁功能，且可为水族提供更大活动空间的生态鱼巢自锁砌块；《生态型鱼巢构件》(中国专利申请号201320124304.x)设计了一种新型鱼巢构件，构件左右两侧中部位置设有圆形孔并与中间的方形鱼巢空腔连通，具有结构稳定性强、节约成本、适合一定变形等优点。上述技术方案各有特点，但如何基于鱼类繁衍栖息考虑设计合理的护岸结构，仍然是一个需要长期关注、研究的技术难题。

技术实现要素：

基于上述现有技术，本发明提供了一种鱼巢式生态护岸系统及其建构方法，该系统结构简单，施工方便，便于鱼类繁衍、栖息，有利于水体中鱼类资源的保护与维持，有助于形成一个良好的河流生态环境。

该系统的构建方法简单，构建成本低。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种鱼巢式生态护岸系统，包括斜披式护岸基础和沿斜坡式护岸基础自下而上码放的n层鱼巢，位于上层的鱼巢的底部固定于下层鱼巢的顶部上，n层鱼巢整体为台阶式结构，每层鱼巢由多个鱼巢单元体预制件沿斜坡式护岸基础长度方向依次连接而成，所述的鱼巢单元体预制件为混凝土框架式结构，鱼巢单元体预制件包括顶板和底座，顶板和底座相互平行，鱼巢单元体预制件内设有附着基质，各层鱼巢与斜坡式护岸基础之间的空隙内填充有1#鹅卵石，各层鱼巢的底部上放置有2#鹅卵石。

所述的鱼巢单元体预制件还包括多根斜柱、边沿立柱和中间立柱支撑，鱼巢单元体预制件呈四棱台状，鱼巢单元体预制件的纵截面呈直角梯形，顶板为透水板，底座为方格网状结构，顶板的面积小于底座的面积，顶板通过多根斜柱、边沿立柱和中间立柱支撑在底座上，各斜柱的下端固定安装于底座对应的边沿上，各斜柱的上端固定于顶板对应的边沿上，各边沿立柱的下端固定于底座对应的边沿上，各边沿立柱的上端固定于顶板对应的边沿上，各中间立柱的下端固定于底座的网格交叉点处，各中间立柱的上端固定于顶板对应位置处，顶板与各斜柱连接的边沿上设有立挡板，立挡板位于各斜柱上方，立挡板垂直于顶板，立挡板与顶板整体呈l型结构。

底座上固定安装斜柱的边沿上设有斜挡板，各斜柱的底部固定于斜挡板上，斜挡板的垂直高度与立挡板的高度相同。

从底层鱼巢到n-1层鱼巢中，各层鱼巢顶部的立挡板与位于其上层的鱼巢的斜挡板之间覆盖有土壤层，最上层鱼巢的立挡板与斜坡式护岸基础顶部之间覆盖有土壤层，各土壤层的厚度等于立挡板的高度，各土壤层上种植有多年生耐淹草本植物。

所述的附着基质为聚乙烯纤维，附着基质粘附于各斜柱、各中间立柱和各边沿立柱上。

1#鹅卵石的直径为2#鹅卵石的直径的3-6倍。

一种鱼巢式生态护岸系统的构建方法，包括如下步骤：

1、鱼巢单元体预制件的预制：

根据鱼巢单元体预制件的结构预制鱼巢单元体预制件；

2、开挖基槽：

在斜坡式护岸基础底部沿斜坡式护岸基础长度方向开挖基槽；

3、鱼巢单元体预制件的码放与安装：

沿斜坡式护岸基础自下而上码放的n层鱼巢，位于上层的鱼巢的底部位于下层鱼巢的顶部上，使n层鱼巢整体为台阶式结构，底层鱼巢安装于基槽上，各层鱼巢由多个鱼巢单元体预制件沿斜坡式护岸基础长度方向依次连接而成，左右以及上下的两相邻鱼巢单元体预制件通过钢筋困扎固定，每安装完一层鱼巢，在该层鱼巢与斜坡式护岸基础之间的空隙内填充1#鹅卵石，接着在该层的底部上放置有2#鹅卵石；

4、覆土：

从底层鱼巢到n-1层鱼巢中，在各层鱼巢顶部的立挡板与位于其上层的鱼巢的斜挡板之间覆盖土壤层，最上层鱼巢的立挡板与斜坡式护岸基础顶部之间覆盖有土壤层，各土壤层的厚度等于立挡板的高度；

5、草本植物的栽种：

在各土壤层上播种或移栽多年生耐淹草本植物，多年生耐淹草本植物播种或移栽完成后，前两周内每天浇水一次。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：、

1)本发明克服了传统护岸生境单一、均质化的缺点，采用通透的中空结构，内设聚乙烯纤维作为附着基质，为鱼类产卵、幼鱼避难、觅食提供了场所，满足鱼类等水生生物安全繁衍生息的需要，达到对水生动物群落生存环境的保护和修复，将鱼类栖息地保护与岸坡治理有机统一起来。

2)本发明多层鱼巢整体结构为台阶式结构，各层鱼巢表层覆土并栽种草本植物，可对经河岸带进入水体的污染物起到滞留和净化作用。同时，鱼巢单元体顶部采用聚合物纤维混凝土透水工艺，有利于水陆之间的物质循环，内部聚乙烯纤维有利于微生物自然附着，显著增强了对河水和地表径流污染的自然净化能力。

3)本发明的鱼巢单元体预制件采用预制构件技术，施工时，只需在岸上空旷场地先预制好鱼巢单元体，工程现场安装方便简单，普通施工人员就能够操作，不仅大大提高了施工速度，还可以进行水下安装施工，最大程度减少现场施工对水环境的影响，另外预制件更加有利于岸坡的整体稳定性。

附图说明

图1为鱼巢式生态护岸系统的结构示意图。

图2为鱼巢单元体预制件的结构示意图。

图3为图2的主视图。

图4为图2的左视图。

图5为底座的结构示意图。

其中，1-斜坡式护岸基础、2-鱼巢、3-鱼巢单元体预制件、4-顶板、5-底座、6-附着基质、7-1#鹅卵石、8-2#鹅卵石、9-斜柱、10-边沿立柱、11-中间立柱、12-立挡板、13-斜挡板、14-土壤层、15-多年生耐淹草本植物、16-x向水泥梁、17-z向水泥梁。

具体实施方式

下面结合附图对发明的鱼巢式生态护岸系统进行详细说明。

本发明提供的鱼巢式生态护岸系统的结构如图1所示，该系统包括斜披式护岸基础1和沿斜坡式护岸基础自下而上码放的n层鱼巢2，n层鱼巢整体为台阶式结构，本实施例中，n等于2、3、4、5或6。每层鱼巢2由多个鱼巢单元体预制件3沿斜坡式护岸基础长度方向依次通过钢筋捆扎而成，相邻层鱼巢中，上层鱼巢的底部通过钢筋捆扎在下层鱼巢的顶部上。

所述的鱼巢单元体预制件3为混凝土框架式结构，鱼巢单元体预制件3呈四棱台状，鱼巢单元体预制件3的纵截面呈直角梯形。如图2、图3和图4所示，鱼巢单元体预制件3包括顶板4、底座5、多根斜柱9、多根边沿立柱10和多根中间立柱11。顶板4为采用聚合物纤维混凝土透水工艺制作的透水板，顶板的尺寸为：长×宽×厚＝80cm×50cm×4cm。如图5，底座5为由6根x向水泥梁16和5根z向水泥梁17纵横垂直交错构成的方格网状结构，底座的整体尺寸为：长×宽＝80cm×58.2cm，x向水泥梁16和z向水泥梁17的横截面呈方形，其尺寸为4cm×4cm，x向水泥梁16等间距排列，间离为11.2cm。最左边的两根z向水泥梁17之间的间距为14.8cm，右边的四根z向水泥梁17等间距排列，间距为7.8cm。

底座上最左边的z向水泥梁17上设有斜挡板13，斜挡板13呈放行条状，斜挡板13与底座5的夹角为75°，斜挡板的垂直高度为10cm。

斜柱9有6根，6根斜柱9均匀分布于斜挡板13和顶板4之间，相邻斜柱9之间的距离为11.2cm，各斜柱9与底座5的夹角为75°。各斜柱9的下端固定于斜挡板13上，上端固定于顶板4对应的边沿上。

中间立柱11有12根，中间立柱的尺寸为：长×宽×高＝4cm×4cm×26cm。各中间立柱11的下端固定于底座5的网格交叉点处，上端固定于顶板4对应位置处。

边沿立柱10有10根，边沿立柱的尺寸为：长×宽×高＝4cm×4cm×26cm。其中6根边沿立柱10的下端固定于最外边两x向水泥梁16与z向水泥粱17的交叉处，上端固定于顶板4对应的边沿上，另外6根边沿立柱10的下端固定于最右边z向水泥梁17与x向水泥梁16的交叉处，上端固定于顶板4对应的边沿上.

顶板4与各斜柱9连接的边沿上设有立挡板12，立挡板12呈方形条状，顶板尺寸为：长×宽×厚＝80cm×50cm×4cm。立挡板12位于各斜柱9上方，立挡板12垂直于顶板4，立挡板12与顶板4整体呈l型结构。

各斜柱9、各中间立柱11和各边沿立柱10上粘附有供鱼类繁殖产卵和微生物繁殖的附着基质6，附着基质6为聚乙烯纤维，聚乙烯纤维的长度为2-4cm。

各层鱼巢2与斜坡式护岸基础1之间的空隙内填充有直径为30cm～50cm的1#鹅卵石7，各层鱼巢2的底部上放置有直径为5cm～15cm的2#鹅卵石8。

从底层鱼巢到n-1层鱼巢中，各层鱼巢顶部的立挡板12与位于其上层的鱼巢的斜挡板13之间覆盖有10cm厚的土壤层14，最上层鱼巢的立挡板12与斜坡式护岸基础1顶部之间覆盖有10cm厚的土壤层14，各土壤层14上种植有多年生耐淹草本植物15。

下面结合上述的鱼巢式生态护岸系统的结构对上述的鱼巢式生态护岸系统的构建方法进行详细说明。

上述的鱼巢式生态护岸系统的构建方法如下：

1、鱼巢单元体预制件的预制：

根据鱼巢单元体预制件的结构采用预制构件技术预制鱼巢单元体预制件，包括模具制作、钢筋骨架安放、浇筑、开模取件和聚乙烯纤维安装等过程；

2、开挖基槽：

在斜坡式护岸基础底部采用小型挖掘机沿斜坡式护岸基础长度方向开挖基槽，基槽宽度为0.65m、深度为0.15m；

3、鱼巢单元体预制件的码放与安装：

沿斜坡式护岸基础自下而上码放的n层鱼巢，位于上层的鱼巢的底部位于下层鱼巢的顶部上，使n层鱼巢整体为台阶式结构，底层鱼巢安装于基槽上，各层鱼巢由多个鱼巢单元体预制件沿斜坡式护岸基础长度方向依次连接而成，左右以及上下的两相邻鱼巢单元体预制件通过钢筋困扎固定，每安装完一层鱼巢，在该层鱼巢与斜坡式护岸基础之间的空隙内填充1#鹅卵石，接着在该层的底部上放置有2#鹅卵石；

4、覆土：

从底层鱼巢到n-1层鱼巢中，在各层鱼巢顶部的立挡板与位于其上层的鱼巢的斜挡板之间覆盖10cm厚的土壤层，最上层鱼巢的挡板与斜坡式护岸基础顶部之间覆盖10cm厚的土壤层；

5、草本植物的栽种：

在各土壤层上播种或移栽多年生耐淹草本植物，多年生耐淹草本植物播种或移栽完成后，前两周内每天浇水一次，浇水水量不宜过大，避免对土层的冲刷。

该系统在出现淤积时应进行冲洗，以保证其持久发挥作用，栽种的草本植物过度茂密时应进行收割，防止其腐烂污染水体。