本发明涉及环境保护领域，尤其涉及一种渠道整治工程的生态修复方法。
背景技术：
混凝土护坡及护底是水利行业比较常用的一种处理方式，虽然技术比较成熟，机械化程度较高，施工成本能够得到控制，质量能够保证，但是由于水泥自身的性质，不具备耐久性及生态环保的特点。为了响应国家号召，各种生态环保材料应运而生。
中国发明专利文件授权公告号cn201710655266.3，其公布了一种渠道污染底泥生态修复方法，虽然改变了渠道污染底泥的性质，阻止了底泥中的重金属等污染物的释放，并提高了渠道的水质净化功能，但是无法解决淤泥外运这一难题。因此，在采用生态环保材料的前提下，如何做到阻止污染物的释放，并解决淤泥外运的问题，便成为本发明欲改进的目的之一。
同时，由于渠道两端净化路径短，受水源水质影响较大，所以渠道两端治理难度大，不确定性因素较多。水环境的生态治理相对较为漫长，应根据时间和区域的不同而制定不同的目标。
技术实现要素：
为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种渠道整治工程的生态修复方法，以解决淤泥外运、水质净化、降低工程对农业灌溉、行洪排涝影响等问题。
本发明提供了一种渠道整治工程的生态修复方法，包括如下步骤：
步骤1：在河岸侧设置底泥堆放区，对渠道底部的淤泥以及护坡边的腐土进行清理，其中的淤泥加入渠道修复剂并堆放在底泥堆放区，在疏浚后的渠道水流通道中设置原位覆盖区，原位覆盖区的底泥铺设有覆盖层，覆盖层的填料为粘土和渠道修复剂的混合物，然后再将底泥堆放区处理后的底泥回填至覆盖层上部完成修复；
步骤2：布置堤岸线，新建堤岸线拟布置于现有堤岸外侧，局部作适当调整以使堤线平顺，两端与自然高地衔接，形成防洪封闭圈，加固堤段的堤线与原堤线基本保持一致；
步骤3：根据渠道的实际状态分别确定渠道横断面以及对应的渠道纵断面；
步骤4：计算护岸冲刷深度确定护岸基脚埋深以及计算堤顶高程确定河段防洪堤的堤顶安全超高；
步骤5：堤身填筑，堤身填筑前清除表层覆土，待堤身填筑后表层覆土返还；
步骤6：根据工程区水文特性、地质、地形条件、布置特点及施工进度，工程施工导流方式采用分期导流；
步骤7：护坡固化，包括生态固化护坡以及草皮护坡。
在本发明的某些实施方式中，在步骤3中，对于防洪能力满足要求的河段，则随弯就势，沿河坎或岸坡修建防护措施，基本保持渠道现状行洪断面，岸坡坡比不陡于1:1.5；对于防洪能力不满足防洪要求的或是现状堤防质量存在较大安全隐患的河堤，则需要通过清淤清障、新建或加固堤防工程来使该河段满足防洪要求。
在本发明的某些实施方式中，步骤4中平顺护岸冲刷深度的计算包括水流平行于岸坡产生的冲刷深度以及水流斜冲防护岸坡的冲刷深度。
在本发明的某些实施方式中，水流平行于岸坡产生的冲刷深度通过
在本发明的某些实施方式中，水流斜冲防护岸坡的冲刷深度通过
在本发明的某些实施方式中，水流的局部冲刷流速通过
在本发明的某些实施方式中，施工期在需要修建围堰进行施工的河段修筑纵向围堰及上、下游横向围堰，若两岸均有加固改造工程的可采用此道纵向围堰先围住一岸上下游进行一边的施工，施工完毕后拆除其上下游围堰，修筑另一岸上下游围堰，进行另一岸的工程施工；施工期间，每个施工段的围堰根据施工需要进行修筑，逐段往下游移动，基坑内的积水和雨水等汇入集中排水沟后，通过水泵抽排至渠道。
在本发明的某些实施方式中，所述生态固化护坡还包括如下步骤：
a、对目标渠道进行分段围堰或者局部围堰降水；
b、清理渠道边坡，清除垃圾杂草并根据设计要求放线和初步整形，多余浮土清入河床内；
c、按一定水灰比加入水和渠道修复剂搅拌成浆体备用；
d、根据河床底泥厚度、河床宽度、挖机可工作半径计算方量，再根据该方量和设计材料掺量加入制备好的浆料；
e、充分搅拌混合，并放置3小时，3小时后将混合好的底泥贴于河坡上，单次贴坡厚度以混合底泥不滑坡流淌为标准，如果设计标准厚度大于单次贴坡厚度，则分两日施工；
f、坡面整平并养生，养生以保持坡面湿润为主；
g、植被覆盖，铺设草坪或者喷播草籽。
在本发明的某些实施方式中，确定工程区地震动峰值加速度以判断是否进行抗震设计。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
原位固化，淤泥不外运，将渠道中挖出的受重金属污染底泥加入渠道修复剂，堆填在底泥堆放区，然后待渠道疏浚后，铺设覆盖层，再将底泥堆放区处理后的底泥回填至覆盖层上部完成修复，同时在疏浚后的渠道水流通道中设置原位覆盖区，施工难度小，通过建立立体式河床底泥空间，修复层中产生大量微孔，在透气透水基础上又增加过滤功能，也为日后微生物提供附着基材，有助于渠道水体自净，并保持水质稳定，促进本土微生物对渠道水质改良作用，使渠道水体维护达到低成本和长效可持续的目的，快速起效，短时间恢复渠道通水能力，降低工程对农业灌溉、行洪排涝影响。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明提供了一种渠道整治工程的生态修复方法，所述方法具体包括如下步骤：
步骤1：在河岸侧设置底泥堆放区，对渠道底部的淤泥以及护坡边的腐土进行清理，其中的淤泥加入渠道修复剂并堆放在底泥堆放区，在疏浚后的渠道水流通道中设置原位覆盖区，原位覆盖区的底泥铺设有覆盖层，覆盖层的填料为粘土和渠道修复剂的混合物，然后再将底泥堆放区处理后的底泥回填至覆盖层上部完成修复。
在本发明实施例中，所述渠道修复剂为申请号cn201810888927.1中的生态修复药剂，所述渠道修复剂与底泥搅拌混合过程产生的气泡快速固定在底泥层中，进而形成微空腔，使底泥形成多孔结构并具有过滤功能，建立立体式河床底泥空间，也为日后微生物提供附着基材，有助于渠道水体自净。
步骤2：布置堤岸线，新建堤岸线拟布置于现有堤岸外侧，局部作适当调整以使堤线平顺，两端与自然高地衔接，形成防洪封闭圈，加固堤段的堤线与原堤线基本保持一致。
在本发明实施例中，所述堤岸线的布置原则包括：
堤线应考虑与河势流向相适应，并与大洪水的主流线大致平行，两岸堤距应满足行洪需要，必要时应退岸清障，保证渠道有足够的过水断面。
堤线应力求平顺，各堤段平缓连接，不得采用折线或急弯。
堤防工程应尽可能利用现有的堤防和有利地形，避开软弱地基、深水地带或或是透水地基，修筑在土质较好、比较稳定的滩岸上，并留有适当宽度的滩地，以利于行洪。
堤线布置应尽量避免占压耕地、拆迁房屋等建筑物，以节省工程投资和便于管理。
尽可能维持渠道自然岸线，保证行洪安全的前提下考虑与周边环境及生态环境相协调。
步骤3：根据渠道的实际状态分别确定渠道横断面以及对应的渠道纵断面。
在本发明实施例中，渠道横断面的设计是形态和几何尺寸的设计，受渠道平面形态、地貌特征功能、河漫滩状况经及适宜的枯水水面宽度等因素的影响。对于防洪能力满足要求的河段，则随弯就势，沿河坎或岸坡修建防护措施，基本保持渠道现状行洪断面，渠道岸坡应与周围地形和环境相协调，力求自然，岸坡坡比不陡于1:1.5；对于防洪能力不满足防洪要求的或是现状堤防质量存在较大安全隐患的河堤，则需要通过清淤清障、新建或加固堤防工程来使该河段满足防洪要求。
而对于渠道纵断面而言，其中，渠道比降决定着水流能量、泥沙输移经及地貌变化，如果坡降太小，有可能产生泥沙淤积问题；如果坡降太大，可能会导致河床下切问题。因此，渠道的纵断面以保持自然状态为主，局部有微小变化，在保证防洪安全的前提下，充分发挥渠道的多样性。
步骤4：计算护岸冲刷深度确定护岸基脚埋深以及计算堤顶高程确定河段防洪堤的堤顶安全超高。
平顺护岸冲刷深度按下式确定。
水流平行于岸坡产生的冲刷深度计算：
式中：hb为局部冲刷深度(m)，从水面起算；hp为冲刷处的水深(m)，以近似设计水位最大深度代替；vcp为平均流速(m/s)；v允为河床面上允许不冲流速(m/s)；n为与护坡在平面上的形状有关，取n＝1/4。
水流斜冲防护岸坡的冲刷深度计算：
式中：δhp为从河底算起的局部冲深(m)；α为水流流向与岸坡的交角；m为防护建筑物迎水面边坡系数；d为坡脚处土壤计算粒径(m)，取0.02m；νj为水流的局部冲刷流速(m/s)。
式中：b1为河滩宽度，从河槽边缘至坡脚距离(m)；q1为通过河滩部分的设计流量(m3/s)；h1为河滩水深(m)；η为水流流速分配不均匀系数。
例如，经计算，局部冲刷深度为0.10-0.20m时，护岸基脚埋深为局部冲深加0.3m的超深，此时护岸基脚埋深取0.5m。
步骤5：堤身填筑，堤身填筑前清除表层覆土，待堤身填筑后表层覆土返还。
施工过程中，应严格控制砂砾石填筑的质量，不允许淤泥、杂填土上堤，为了保护新老堤身的紧密结合，清基厚度取为30cm，老堤坡应挖成台阶状，以便分层填筑，要求填筑土料ip＝10～20，渗透系数不大于1×10-4cm/s，压实度不小于0.91，分层填筑压实，每层厚度20cm。
堤身填筑过程中，堤防(或大体积)的填筑拟采用挖掘机装料，自卸汽车运料，推土机平料，使用振动碾(或打夯机)压实，边角部位的碾压可采用小型压实设备如打夯机压实。小部位的回填可采用人工施工的方法。
填筑干容重合格率不小于90％，且不合格的部位不得集中，不合格干容重不得低于设计干容重的97％。回填土筑到最后一层时，应注意面层土料整平、碾压，并确保面层平整、符合设计规范要求。粘土料填筑应满足压实度不小于0.9的要求，砂卵石料填筑应满足相对密度不小于0.65的要求。建筑物周边回填土方，应在建筑物强度达到设计强度50％～70％的情况下施工，回填拟采用反铲挖掘机挖装，自卸汽车运输，推土机或人工铺筑、打夯机夯实的方法施工。土方填筑可利用开挖能利用的料，不足部分采用料场料。
步骤6：根据工程区水文特性、地质、地形条件、布置特点及施工进度，工程施工导流方式采用分期导流。
其中，施工期在需要修建围堰进行施工的河段修筑纵向围堰及上、下游横向围堰。若两岸均有加固改造工程的可采用此道纵向围堰先围住一岸上下游进行一边的施工，施工完毕后拆除其上下游围堰，修筑另一岸上下游围堰，进行另一岸的工程施工。
施工期间，每个施工段的围堰根据施工需要进行修筑，逐段往下游移动，基坑内的积水和雨水等汇入集中排水沟后，通过水泵抽排至渠道。
围堰布置：上游围堰布置在距施工段上游约10m处，下游围堰布置在距施工段下游约10m处，纵向围堰布置在距岸坡脚约10m处。
围堰设计：围堰采用均质土围堰，其迎、背水面边坡坡比均为1:1.5，堰顶宽1.0m。
步骤7：护坡固化，包括生态固化护坡以及草皮护坡。
所述生态固化护坡还包括如下步骤：
a、对目标渠道进行分段围堰或者局部围堰降水；
b、清理渠道边坡，清除垃圾杂草并根据设计要求放线和初步整形，多余浮土清入河床内；
c、按一定水灰比加入水和渠道修复剂搅拌成浆体备用；
d、根据河床底泥厚度、河床宽度、挖机可工作半径计算方量，再根据该方量和设计材料掺量加入制备好的浆料；
e、充分搅拌混合，并放置3小时，3小时后将混合好的底泥贴于河坡上，单次贴坡厚度以混合底泥不滑坡流淌为标准，如果设计标准厚度大于单次贴坡厚度，则分两日施工；
f、坡面整平并养生，养生以保持坡面湿润为主；
g、植被覆盖，铺设草坪或者喷播草籽。
所述草皮护坡按照施工准备、测量放样、场地整理、表土预备、铺设、草种播种、完工清理、管理与养护以及交工验收的顺序实施。
施工测量放样按照《工程测量规范与条文说明》(gb50076—93)标准实施。测量仪器采用经纬仪、水准仪。在具体的测量放线以前，先要根据施工平面图，布设方格网，方格网距以20米为宜，打好控制桩并做好保护。整个放样测量工作必须遵守“从整体到局部，先控制后碎部”的原则。
表土铺设为工程开始前，在草皮施工区域内按照图纸布置和要求，并结合现场情况根据要求进行地表面进行平整、翻松、铺设表土等工作，以保证草皮的成活。
场地平整是清理坝坡内的多余砂土以及不利于草皮生长或影响景观的杂物等。按施工图平面等高线尺寸形状和剖面图的要求进行地面的整平。本着“高铲低填”的原则进行整理。施工机械采用0.4斗容量小型挖掘机、小型推耙机细造机造型。在缓坡部位不能使用机械施工的，进行整理的采用人工整理。为使表层土疏松，有利于植物生长，深翻耕作层，用机械把20—30cm深的耕作层翻松，并将大块土打碎，并将砾石、树根、树桩、和其它垃圾应清除并运至监理同意的地点废弃，使工作区原状土形成种植土。对部分土壤理化性能差的区域进行土壤的改良和处理。有的放矢地进行处理。
工作场地经平整和处理后，应进行表土的铺设，当表土过分潮湿或不利于铺设时，不应进行铺设。铺设后将表土滚压，保持坝坡符合设计坡比，利用排水沟排水。
播种草种的施工顺序为施工准备→土层准备→草种选购→运输→播种→浇水及施肥→管理与养护。
施工材料：草种：选种应具有耐旱、耐涝、容易、蔓面大、根部发达、茎低矮强壮和多年生长的特性。肥料：肥料的含量应有不低于10％的氨、15％的磷酸盐和10％的碳酸钾；或根据土壤肥力状况选定成份含量。混合肥料则由10％的有机肥、20％的化肥、70％的表土均匀拌和而成。含有不低于上述有效营养成分的液体化肥出可使用。水：种植用水或养护用水应无油、酸、盐或其他对植物生长有害的物质，并应符合《农田灌溉水质标准》(gb5084-1992)要求。
施工要求：地表面：按照表土铺设的施工要求进行地表面的整理和准备。草种的选购与运输：选购的所有草种应符合现行关于植物病害及昆虫传染的法规定，在草种选定后将有关的检疫证明送达监理人。种植：按水土保持工程布置的要求，标出种植地段、位置及品种轮廓，并进行放样，在种植中近表土铺设的要求进行种植地面的整理和准备并得到监理人员的认可。除平铺外，在边坡较高较陡之处也可铺设，即在坡脚处向上钉铺，用小尖木桩或竹签将草皮钉固在边坡上，种植后应进行浇灌。
需要说明的是，所述方法还包括确定工程区地震动峰值加速度以判断是否进行抗震设计。
本发明所述渠道整治工程的生态修复方法相较于现有技术，具有如下有益效果：
1、原位固化，淤泥不外运，将渠道中挖出的受重金属污染底泥加入渠道修复剂，堆填在底泥堆放区，然后待渠道疏浚后，铺设覆盖层，再将底泥堆放区处理后的底泥回填至覆盖层上部完成修复，同时在疏浚后的渠道水流通道中设置原位覆盖区，施工难度小，建立立体式河床底泥空间，修复层中产生大量微孔，在透气透水基础上又增加过滤功能，也为日后微生物提供附着基材，有助于渠道水体自净，并保持水质稳定；
2、封闭底泥层，通过对表层20-30cm淤泥的生态修复并加盖生态覆膜层，阻止内源主要污染物对水体的影响，以及调节底泥酸碱度，改变有害物质向水体释放能力，提高底栖微生物活力，促进本土微生物对渠道水质改良作用，使渠道水体维护达到低成本和长效可持续的目的；
3、通过在现场配置修复浆液，利用曝气装置原位喷洒并搅拌，或直接喷洒覆盖于河床上；
4、在充分了解水下地形、驳岸形式、水源水质、土著植物种类等状况的情况下，利用现有的基底多样性，优化功能区分布，提升渠道水质净化效率，并分别进行堤防固化、护坡和护岸的重建，快速起效，短时间恢复渠道通水能力，降低工程对农业灌溉、行洪排涝影响。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书内容所做的等效替换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。