城市河道生态提防的制作方法

本发明属于城市河道堤防建设技术领域，具体涉及一种适合于城市河道进行生态提防系统。

背景技术：

人类生存与自然生态环境密不可分，城市因人口密度大往往存在污染、垃圾和生态系统薄弱等问题，很多城市存在生态失去平衡现象。目前，提高城市环境质量主要有两条途径：一是减少污染；二是提高绿地面积，增强城市景观的自净能力和生态建设，城市生态功能发挥状况是衡量城市景观质量的重要因子。

流经城市的河道含有大量水资源但往往是生态薄弱区域，主要原因是河道治理和生态堤防建设存在困难。传统的河道的治理经历了从单纯满足行洪排涝基本功能到充分重视其生态功能的发展历程。河道的生态治理需秉着尊重自然、维持可持续发展、合理配置植被、协调统一和发挥河流的社会功能等原则。由于河道主要功能用于过流和泄洪，目前对于河道生态提防建设，主要是依据河道两侧护坡和提防上侧区域，该部分区域通常是浆砌石外露面，不易进行深层次生态改造建设。通过在护坡铺设空心砖或砌筑拱形石材能够使部分原土外露用于植被，但植被量有限，仅限于草类植被，甚至够不上生态建设基本要求，大型植被不适合覆盖于护坡区域。提防顶面区域往往处于高位，其上侧属于缺水区域，通常种植部分树木，但树种单一且需要采用灌溉措施。

生态河道建设是指在保证河道安全的前提下,通过建设生态河床和生态护岸等工程技术手段,重塑一个相对自然稳定和健康开放的河流生态系统,能长期维持河道生物多样性和生态平衡,最终构建一个人水和谐的理想环境。

目前我国城市河流整治工程存在的问题主要表现在以下几个方面：

①在河流整治中硬化渠道，导致城市生态系统和水环境的破坏。国内城市的河道治理工程片面追求河岸的硬化覆盖，片面强调河流的防洪功能，而淡化了河流的资源功能和生态功能，破坏了自然河流的生态链，导致生态环境恶化。为保护城市安全，河堤年年加高，并大量建设钢筋混凝土、块石等直立式护岸，河流完全被人工化、渠道化，人工与自然的比例失调，破坏了原有的生态平衡。从生态学角度讲，硬化河床是治标不治本的做法，根本解决不了水污染净化的问题。河道是有自净能力的，自然的河道有大量的生物和微生物，它们都有降解水体污染物的作用，植物还可以向水里补充氧气，有利于防止污染。使用水泥衬底和护坡后，割裂了土壤与水体的关系，使水系与土地及其生物环境相分离，有些生态功能就会随之消失，失去自净能力河道只会加剧水污染的程度。

②裁弯取直，改变了自然流态。俗话说，“水性喜曲”就是说水的流态不是笔直的。但从地形图的规划布置到实地的现状是有一定区别的，实际施工却强调“裁弯取直”。由于河道裁弯后，河道长度缩短，比降变陡，其上下游河段必需进行调整。主要表现为：上游河段水面比降变陡，流速增加，水流挟沙能力增大，导致河床冲刷，水位下降；下游河段来沙量增大，洪峰出现的时间提前。这些调整又会给河道防洪、周围环境带来一些不利影响。

③河道断面单一对生物多样性造成影响。在自然的河流横断面上，浅滩与深潭相间，是生物群落的栖息生长之地，而改造过后的河床常用输水性能好又便于施工的梯形等单一且规则的断面型式，使得水流流速均一化，破坏了原有河道多样性的特征。而河流形态多样性是生物物种多样性的前提，河流形态的规则化、单一化，在不同程度上对生物多样性造成影响。

技术实现要素：

针对城市河道以过流和泄洪为主要目的的河道功能特点，其原有提防不易进行过度生态改造的问题，本发明通过在河道原有提防之外开设新建生态提防，并通过新建生态提防围成水域，在扩建提防和水域之间构建生态系统，能够满足河道提防生态建设需求，而且能够转移河道流水进入联河水域，通过联河水域完整的生态环境对河道水进行滤化和净化处理，以及渔业资源培养。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种城市河道生态提防，在原有河道提防之外的适当低洼区域，通过在低洼区域周围围建新的提防，使原有河道提防和扩建提防之间形成新水域；河道与联河水域之间的部分提防被改造形成改建提防，在河道内且与改建提防对应的位置修建拦河浅坝，位于拦河浅坝上游和下游位置的改建提防底部，分别开设有连通河道和联河水域的通道，各通道的高度分别低于拦河浅坝的高度；位于拦河浅坝上游的通道为引出通道，在引出通道内固定支撑网层并在支撑网层内侧填充限位过滤层形成过滤引出通道，位于拦河浅坝下游的通道为引入通道，在引入通道内固定支撑网层并在支撑网层内侧填充限位过滤层，形成过滤引入通道，河道上游水能够通过滤引出通道向联河水域慢渗，联河水域能够通过过滤引入通道向河道下游慢渗；在联河水域与扩建提防之间建设梯级湿地生态区。

在河道与联河水域之间的改建提防上部，开有引洪通道，引洪通道底部高度低于原有河道提防和扩建提防的高度。

在所述过滤引入通道内的底部修建有用于止水的限高坎，限高坎的上层与过滤引入通道上壁之间为过滤通道。

在所述滤引出通道或过滤引入通道内安装有用于过鱼的管道。在所述管道的端部设置有截止闸。

所述滤引出通道或过滤引入通道内设置闸门机构。

梯级湿地生态区一为多层高度不同的较缓区域生态区，各生态区根据距离水源远近程度种植相应植株，相邻梯级湿地生态区之间以护坡相连，护坡表面铺设空心砖并种植草类植被，各梯级湿地生态区的外缘砌筑有岩石壁垒或砼板，位于岩石壁垒或砼板内侧的区域从上向下依次分别表层土壤层、纤维层和砾石料渗滤层，纤维层和砾石料渗滤层上下延伸贯穿各层梯级湿地生态区，并向下延伸至联河水域内。

梯级湿地生态区二为多层高度不同的较陡生态区，各生态区种植相应植株，不同层梯级湿地生态区之间修建竖向含孔砼板作为隔离支撑层，砼板延伸至原土层之下，每层梯级湿地生态区自上而下依次包含种植土层、玻璃纤维过滤层、焦渣排水层、水泥防水砂浆保护层、水泥基渗透结晶型防水材料层和水泥防水砂浆找平层，所述砼板与找平层对接，上下相邻的梯级湿地生态区至少有玻璃纤维过滤层和焦渣排水层铜陵过砼板上设置的通孔相互连通。

本发明的有益效果：本发明通过在河道原有提防之外开设新建生态提防，并通过新建生态提防围成水域，在扩建提防和水域之间构建生态系统，并通过拦河浅坝驱使河道水流经过联河水域的生态系统，促使河道生态与联河水域生态衔接，满足河道提防生态建设需求，而且能够转移河道水进入联河水域对河道水进行滤化和净化处理，以及渔业资源培养。原有河道仍然具有过流和泄洪功能，而且利用联河水域能够缓解洪涝灾害，因上游洪期导致河道水位上涨到极限时，利用联河水域分担河道洪水压力，因本地雨水径流汇聚至联河水域时，过量雨水经过联河水域向河道转移，达到雨洪资源利用和泄洪目的，在旱季联河水域能够存蓄大量上游河道水，并不限制向下游排放，存蓄用水能够满足生态提防用水量。可见，河道功能和联河水域生态系统能够实现互补，河道在具有基本泄洪引流功能外，还能源源不断为联河水域补充水资源，而联河水域能够进行深层次的生态建设，能够使河道堤防生态化建设达到前所未有的更高程度。

本发能够实现在常年大多数降水少的月份或枯水期，实现河道与联河水域通过过滤引出通道和过滤引入通道实现互通，维持生态平衡和生态建设需求，在少数洪水期时，实现河道与联河水域通过底部的过滤引出通道、过滤引入通道和顶层的引洪通道实现互通，达到消洪功能。

本发明中由于扩建提防为新建提防，不需要满足输水功能，所以可以充分利用梯级湿地生态区进行最大程度的提防生态建设。通过在扩建提防内侧的联河水域内构件梯级湿地生态区，有利于提高扩建提防稳定性，以及在降雨量较大时合理径流的作用，而且能够过滤和吸附地表冲刷的浮沉物，防止其直接进入河道，利用新建生态区域和联河水域能够对雨水资源充分回收利用，且具有过滤净化功能，防止其直接通过河道排放。

本发中利用扩建堤防形成的联河水域，可以在自然的水域横断面上设置浅滩与深潭相间，扩充了原有河道多样性的特征，提供生物群落的栖息生长之地，增加河流形态多样性是生物物种多样性的前提。河道有大量的生物和微生物，它们都有降解水体污染物的作用，植物还可以向水里补充氧气，有利于防止污染。

附图说明

图1是本发明河道生态堤防的一种实例俯视图。

图2是图1河道生态堤防的简化示意图。

图3是图2中a-a剖面结构示意图。

图4是图2中b-b剖面结构示意图。

图5是图2中c-c剖面结构示意图。

图6是图2中d-d剖面结构示意图。

图7是图5的放大结构示意图之一。

图8是图5的放大结构示意图之二。

图9是图8中e-e剖面结构示意图。

图10是图8中f-f剖面结构示意图。

图11是梯级湿地生态区的结构形式之一。

图12是梯级湿地生态区的结构形式之二。

图中标号：1为河道，2为护坡，31为原始提防，32为改建提防，4为拦河浅坝，5为联河水域，6为扩建提防，7为过滤引出通道，8为过滤引入通道，9为梯级湿地生态区，10为导流墙，11为缓冲区，12为原土层，13为限高坎，14为闸门机构，141为闸门，142为提升机构，15为引洪通道，16为纤维过滤层，17为支撑网层，18为管道，19为岩石壁垒，20为底部让位区，21为蓄水池，22为植被区，23为植土层，24为玻璃纤维过滤层，25为焦渣排水层，26为水泥防水砂浆保护层，27为水泥基渗透结晶型防水材料层，28为水泥防水砂浆找平层，29为原土层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1中，城市河道的生态治理能够利用联合水域合理配置植被、协调统一和发挥河道和新建流域的多种功能，采用一种不改变原有河道功能但能充分进行生态建设的堤防，对于河道的治理在满足行洪排涝基本功能的基础上，重视其生态、景观、休闲、娱乐等功能建设。

为了能清楚解释河道生态堤防的建设构造，可以参见图2所述的简化示意图，从图2可以看出，所采用的城市河道生态提防是在原有河道提防之外的适当低洼区域，通过在低洼区域周围围建新的扩建提防66，使原有河道原始提防3131和扩建提防66之间形成新水域，即联河水域5。

联河水域5要求能够与河道1共用水资源，且能够流动实现循环。河道1受疏浚功能限制，其两侧护坡2和原始堤防都不能有深度改造，可以在原河道1的护坡种植草类植物形成植被，在原始堤防顶部修建道路及在路边种植耐干旱树木，完成河道1浅层次生态建设。在联合水域5的大片区域内进行深层次的生态建设，包括生物物种多样性建设。联合水域5内壳采用浅滩与深潭相间的设计，用以扩充了原有河道多样性的特征。联合水域5生态系统还具有很强的污染治理功能，联合水域5有大量的生物和微生物，它们都有降解水体污染物的作用，植物还可以向水里补充氧气，有利于防止污染。

为驱动河道1水流进入联河水域5，需要对河道不进行改造。具体如图2-6所示，对河道1与联河水域之间的部分提防被改造形成改建提防32，在河道内且与改建提防32对应的位置修建拦河浅坝4。位于拦河浅坝4上游和下游位置的改建提防32底部，分别开设有连通河道1和联河水域的通道，各通道的高度分别低于拦河浅坝4的高度。

位于拦河浅坝4上游的通道为引出通道，在引出通道内固定支撑网层并在支撑网层内侧填充限位过滤层形成过滤引出通道7。位于拦河浅坝4下游的通道为引入通道，如图7所示，在引入通道内固定支撑网层并在支撑网层内侧填充限位过滤层，形成过滤引入通道8，河道1上游水能够通过滤引出通道7向联河水域慢渗，联河水域能够通过过滤引入通道8向河道1下游慢渗。

从而，河道1水流能够与联河水域5之间实现互通和流动性，过滤引出通道7和过滤引入通道8能够防止污染物和漂浮物转移，防止对生态系统造成破坏。但基本不影响水生生物的相互游行。

为了防止联河水域5的生态基本用水量，又在过滤引入通道8内的底部修建有用于止水的限高坎13，限高坎13的上层与过滤引入通道8上壁之间为过滤通道。通过限高坎13能够限制从联河水域5排出的最低水位，即当河道1处于旱季枯水期使，河道1上游水流量不足，通过限高坎13能够约束联河水域5向下流过度流动。

在联河水域与扩建提防6之间建设梯级湿地生态区9。梯级湿地生态区9可以有多种实现形式，可以采用目前成熟的梯级植被模式，也可采用如图11或图12所示的梯级湿地生态区，或者两者结合使用。

如图11所示，梯级湿地生态区为多层高度不同的较陡生态区，各生态区种植相应植株，不同层梯级湿地生态区之间修建竖向含孔砼板作为隔离支撑层，砼板延伸至原土层之下，每层梯级湿地生态区自上而下依次包含种植土层23、玻璃纤维过滤层24、焦渣排水层25、水泥防水砂浆保护层26、水泥基渗透结晶型防水材料层27和水泥防水砂浆找平层28，所述砼板与找平层对接，上下相邻的梯级湿地生态区至少有玻璃纤维过滤层24和焦渣排水层25铜陵过砼板上设置的通孔相互连通。

上述梯级湿地生态区主要通过填料的过滤与吸附作用，以及植物根系的吸收作用来净化雨水，由于其能将雨水暂时储存而后慢慢渗入周围土壤，因此可以削减地表雨水的洪峰流量。梯级湿地生态区一般下凹10～20cm，表面种植植物，其填料自上而下通常依次为覆盖物、土壤、粗砂和砾石，底部一般设有排水系统。猜中这种方式的梯级湿地生态区具有对建设、管理技术要求较低、运行能耗小等优点。

如图12所示，梯级湿地生态区也可以采用多层高度不同的较缓区域生态区，各生态区根据距离水源远近程度种植相应植株，相邻梯级湿地生态区之间以护坡相连，护坡表面铺设空心砖并种植草类植被，各梯级湿地生态区的外缘砌筑有岩石壁垒或砼板，位于岩石壁垒或砼板内侧的区域从上向下依次分别表层土壤层、纤维层和砾石料渗滤层，纤维层和砾石料渗滤层上下延伸贯穿各层梯级湿地生态区，并向下延伸至联河水域内。

本实施例采用拦河浅坝4能够对河道1进行截留，从而迫使河道水流进入联河水域5的生态系统。但拦河浅坝4并不限制高水位的河道水通过，当河道水位高于拦河浅坝4时，会从拦河浅坝4上侧直接向下游排放，但仍然有河道底层的水流会进入联河水域5内实现循环流动。

本实施进行改造的改建提防32，也具有与联河水域5实现联合泄洪功能。如图7或图8中所示，在河道1与联河水域之间的改建提防32上部，开有引洪通道15，引洪通道15底部高度低于原有河道提防和扩建提防6的高度。从而当降雨量大导致洪水暴发时，当洪水水位超过引洪通道15但低于原始堤防和扩建堤防时，河道1内的洪水会通过引洪通道15进入联河水域5内，通过联河水域5蓄水和消洪。

从而，本实施例能够实现在常年大多数降水少的月份或枯水期，实现河道1与联河水域5的底层（过滤引出通道7和过滤引入通道8）互通，维持生态平衡和生态建设，在少数洪水期时，实现河道1与联河水域5的底层（过滤引出通道7和过滤引入通道8）和顶层（引洪通道15）同时互通，实现消洪功能。

实施例2：在实施例1基础上，为了实现生物多样化需求，实现河道1与联河水域5之间的水生生物的互通游动，又进一步在滤引出通道或过滤引入通道8内安装有用于过鱼的管道，以促进水生动物相互游动，以及还可以在管道的端部设置有截止闸。

实施例3：在实施例1基础上，进一步还可以在滤引出通道或过滤引入通道8内设置闸门机构14，用于可选择地对河道1与联河水域5之间实施截止操作。例如，处于施工改造目的的建设作业时，需要采取截止操作，或需要放置外来物种侵入时实现截止操作。

实施例4：在联河水域与扩建提防6之间建设梯级湿地生态区9。在本实施例中各梯级湿地生态区的外缘砌筑有岩石壁垒19，如图12所示，位于岩石壁垒或砼板内侧的区域依次设置蓄水池21和植被区22，蓄水池内种植水生植物，蓄水池底部自上而下依次铺设植土层、玻璃纤维过滤层、焦渣排水层、水泥防水砂浆保护层、水泥基渗透结晶型防水材料层和水泥防水砂浆找平层；植被区从上向下依次分别表层土壤层、纤维层和砾石料渗滤层，纤维层和砾石料渗滤层延伸至蓄水池底部的玻璃纤维过滤层和焦渣排水层。