生態(tài)型魚(yú)槽磚應(yīng)用研究

宋 睿，高禮洪

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州 310014）

0 前言

近些年來(lái)，隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，全國(guó)各地大多數(shù)河道均被過(guò)度索取而缺乏有效保護(hù)，使得流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境遭受到嚴(yán)重破壞，其中的水生動(dòng)植物出現(xiàn)不同程度的減少或消失。浙江省麗水市甌江干流南山段亦出現(xiàn)了上述問(wèn)題。由于人們對(duì)甌江的保護(hù)意識(shí)較為薄弱，河道挖砂、周?chē)墓I(yè)廢水、城市生活污水對(duì)甌江生態(tài)環(huán)境的破壞尤為嚴(yán)重。著眼于麗水甌江自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞的現(xiàn)狀，該項(xiàng)課題研究以麗水甌江水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)示范段試點(diǎn)工程為突破口，開(kāi)展甌江流域河流生態(tài)岸線研究和應(yīng)用[1]。其中南山段首次將生態(tài)型魚(yú)槽磚作為示范段建設(shè)工程，為甌江的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的恢復(fù)、生物種群的恢復(fù)、岸坡穩(wěn)定等方面做了很大貢獻(xiàn)，取得了較好的成果，可在類(lèi)似流域生態(tài)岸線修復(fù)中推廣應(yīng)用，不足之處在以后研究中總結(jié)改進(jìn)。

1 工程概況

麗水甌江水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)工程（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“麗水甌江工程”）南山段位于麗水市蓮都區(qū)南山開(kāi)發(fā)區(qū)碧湖大橋至江濱路道路之間的甌江河岸及河灘地。該項(xiàng)工程的目標(biāo)是建設(shè)和完善甌江干流南山區(qū)段的生態(tài)防洪工程，保護(hù)與修復(fù)自然岸線與生態(tài)系統(tǒng)。工程的重要任務(wù)包括自然河灘的保護(hù)與修復(fù)，水生動(dòng)植物生存環(huán)境的保護(hù)與修復(fù)，采砂河道的生態(tài)修復(fù)與重建等。

麗水甌江干流南山段因河道挖砂、周?chē)墓I(yè)廢水、城市生活污水對(duì)甌江的破壞尤為嚴(yán)重，麗水市水利局會(huì)同華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院在對(duì)區(qū)域地形、地質(zhì)、水文等資料仔細(xì)分析后，參考自然條件相近的先進(jìn)地區(qū)的水利工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，積極探索創(chuàng)新，經(jīng)多次討論研究決定在甌江干流南山段河道護(hù)岸中首次引進(jìn)生態(tài)型魚(yú)槽磚護(hù)岸構(gòu)件。

麗水甌江南山區(qū)段試點(diǎn)工程魚(yú)槽磚護(hù)岸試驗(yàn)段長(zhǎng)約 180 m。該項(xiàng)工程魚(yú)槽磚護(hù)岸試驗(yàn)段位置選在甌江南山段河流岸線兩個(gè)突起的半島內(nèi)部水域的臨岸區(qū)域，如圖1所示。該環(huán)島水域內(nèi)常年風(fēng)平浪靜且水流流速較小，為魚(yú)類(lèi)及兩棲動(dòng)物較好利用魚(yú)槽磚護(hù)岸棲息、繁殖提供有利的自然條件。由試驗(yàn)段建成后的效果可以看出，目前該試驗(yàn)段魚(yú)槽磚護(hù)岸在為水生動(dòng)植物的生存環(huán)境的保護(hù)與修護(hù)中起到了良好的推動(dòng)作用。

圖1 麗水甌江水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程南山段魚(yú)槽磚位置布置圖

2 生態(tài)型魚(yú)槽磚主要功能

傳統(tǒng)的硬質(zhì)護(hù)岸——漿砌塊石、干砌塊石等護(hù)岸雖然安全性、耐久性較高，但是破壞了水體生物鏈，使得水體中具有凈化水質(zhì)功能的生態(tài)系統(tǒng)被破壞。而魚(yú)槽磚作為一種新型的硬質(zhì)護(hù)岸與傳統(tǒng)的硬質(zhì)護(hù)岸不同，由于它的多孔性能，可形成水流的紊流，在水中造成不同的流速帶，增加水中的溶解氧，有利于魚(yú)類(lèi)和其他的好氧生物的生存，從而增加河流生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，提高水體的自?xún)裟芰?，同時(shí)與傳統(tǒng)的硬質(zhì)護(hù)岸一樣可保證護(hù)岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，并比大部分柔型護(hù)岸抗水流沖刷效果更好[2]。

生態(tài)型魚(yú)槽磚屬于剛性護(hù)岸的一種，它的外形猶如一個(gè)正方體，內(nèi)部有正方體空腔，分層布置于河道護(hù)岸之中與河道相通，磚體的空腔即在河道中構(gòu)筑起魚(yú)槽，為魚(yú)類(lèi)及水生生物棲息、繁殖提供生存空間。同時(shí)，由于水流帶起的泥沙等遇到墻體減速后，在重力的作用下會(huì)沉積在魚(yú)槽磚的空腔內(nèi)部，這些沉積下的沖積物能夠給一些水生植物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，形成一個(gè)水生植物、水生動(dòng)物等各種水生生物共存的空間。在河流行洪季節(jié)，生態(tài)型魚(yú)槽磚能有效地抵御外界流速的變化對(duì)魚(yú)類(lèi)等水生生物造成的危害，為它們提供一個(gè)安全的避難場(chǎng)所。在該項(xiàng)工程中生態(tài)型魚(yú)槽磚的應(yīng)用，既解決了甌江南山段河道岸坡的安全性、耐久性和美觀性，而且亦能保持良好的排水性，有利于甌江水生動(dòng)植物生息，完成了自然河灘的保護(hù)與修復(fù)，水生動(dòng)植物生存環(huán)境的保護(hù)與修復(fù)的工程任務(wù)，達(dá)到了該項(xiàng)魚(yú)槽磚試驗(yàn)段建設(shè)目的。

3 生態(tài)型魚(yú)槽磚結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為了提高水環(huán)境質(zhì)量，兼顧生物多樣性保護(hù)，麗水甌江南山段護(hù)岸采用具有連貫空腔通道的鋼筋混凝土生態(tài)型魚(yú)槽磚結(jié)構(gòu)[3]，以滿足魚(yú)類(lèi)等水生態(tài)生物和兩棲動(dòng)物安全繁衍生息的需要，以達(dá)到對(duì)甌江干流水生動(dòng)植物群落的生存環(huán)境保護(hù)與修復(fù)的目的（見(jiàn)圖2）。

目前我國(guó)河道護(hù)岸工程對(duì)于魚(yú)槽磚的應(yīng)用較少，仍處于研究階段。該項(xiàng)麗水甌江工程南山試驗(yàn)區(qū)段魚(yú)槽磚護(hù)岸工程根據(jù)已有的理論知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)，參照少量的圖片資料，初步提出了在甌江該區(qū)段應(yīng)用了魚(yú)槽磚尺寸，該尺寸將在以后的研究和應(yīng)用中不斷優(yōu)化，以滿足不同魚(yú)類(lèi)的習(xí)性要求。確定魚(yú)槽磚的尺寸首先要以主要保護(hù)的魚(yú)類(lèi)的平均長(zhǎng)度作為參考依據(jù)，磚內(nèi)空腔要滿足累累轉(zhuǎn)身的需求，經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，選擇體長(zhǎng)小于 25 cm 的水生動(dòng)物（魚(yú)類(lèi)）為保護(hù)對(duì)象，所以確定空腔長(zhǎng)度為50 cm 較為合適，加上前后壁的厚度，磚體長(zhǎng)度取為 80 cm，為了尺寸的協(xié)調(diào)，可將寬度選擇與長(zhǎng)度一致，高度取 70 cm。為了滿足不同魚(yú)類(lèi)的水流習(xí)性的需求，擴(kuò)大空腔長(zhǎng)度，將多塊魚(yú)槽磚連接起來(lái)，打通左右內(nèi)壁，可形成多塊魚(yú)槽磚連貫的空腔通道。該項(xiàng)工程即采用單塊、兩塊、三塊魚(yú)槽磚相連接的整體布置方式，在實(shí)際工程中幫助保護(hù)與恢復(fù)水生生物的生存環(huán)境的過(guò)程中起到了非常好的效果。由于甌江魚(yú)槽磚護(hù)岸的采用的是上下雙層結(jié)構(gòu)，且為增強(qiáng)護(hù)岸的安全穩(wěn)定性，下層采用前后雙排布置。為提高魚(yú)槽磚空腔的利用效率，該項(xiàng)工程在上下層磚體空腔和下層雙排磚體空腔之間設(shè)置聯(lián)通孔，使得魚(yú)槽磚在水平空間及垂直空間上形成相互貫通的整體（見(jiàn)圖3）。

圖2 麗水甌江水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程南山段魚(yú)槽磚（枯水季節(jié)）實(shí)景

綜上，麗水甌江工程南山區(qū)段試點(diǎn)工程魚(yú)槽磚護(hù)岸長(zhǎng)約 180 m，魚(yú)槽磚壁厚 15（20）cm，外框尺寸為 80 cm×80 cm×70 cm（長(zhǎng)×寬×高），內(nèi)部魚(yú)槽空腔尺寸為 50 cm×50 cm×35 cm（長(zhǎng)×寬×高），在岸邊空曠的場(chǎng)地上采用 C25 混凝土預(yù)制成塊，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求在魚(yú)槽磚預(yù)制塊中相應(yīng)位置預(yù)留 20 cm×20 cm 的聯(lián)通孔和方便施工時(shí)使用的吊鉤。

4 生態(tài)型魚(yú)槽磚優(yōu)點(diǎn)

新型魚(yú)槽護(hù)岸的建設(shè)，一方面為魚(yú)類(lèi)等水生生物和兩棲動(dòng)物提供了一個(gè)安全繁衍生息的空間，保護(hù)了生物的多樣性；另一方面護(hù)岸墻身空腔可消除部分的船形波，降低了護(hù)岸運(yùn)營(yíng)期的維修率。設(shè)置多孔性構(gòu)造，為水生動(dòng)物、兩棲動(dòng)物，如魚(yú)類(lèi)、蛙類(lèi)等提供良好的棲息，繁殖的環(huán)境，因地制宜地保留自然植物形態(tài)，充分保證河流生態(tài)系統(tǒng)與陸域生態(tài)系統(tǒng)之間的銜接[4]。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)少量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，生態(tài)型魚(yú)槽磚護(hù)岸主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

圖3 麗水甌江工程南山段兩塊（三塊）魚(yú)槽磚護(hù)岸連接示意圖

（1）施工進(jìn)度快：獨(dú)特的預(yù)制結(jié)構(gòu)使魚(yú)槽磚護(hù)岸施工方便快捷，施工速度與傳統(tǒng)的漿砌塊石等護(hù)坡結(jié)構(gòu)相比可提高 10 倍左右，節(jié)省大量的時(shí)間和勞動(dòng)力。

（2）適用性廣泛：施工時(shí)開(kāi)挖面積小，該護(hù)岸對(duì)地基基礎(chǔ)要求較低，可安全應(yīng)用于軟土、淤泥質(zhì)土、膨脹土、濕陷性土等特殊地質(zhì)條件。該項(xiàng)工程魚(yú)槽磚護(hù)岸正好能夠適用由于甌江流域挖砂產(chǎn)生的厚淤泥質(zhì)土地基。

（3）安全抗震：魚(yú)槽磚護(hù)岸可以承受較大的位移而不至于失穩(wěn)破壞，對(duì)小規(guī)模基礎(chǔ)沉陷或短暫的非常荷載組合（如地震、高地下水位等）具有高度的適應(yīng)能力，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、力學(xué)性能卓越。即使產(chǎn)生局部基礎(chǔ)沉陷，魚(yú)槽磚護(hù)岸維修及維護(hù)也較為方便。

（4）節(jié)約成本：魚(yú)槽護(hù)岸結(jié)構(gòu)體積小，材料（混凝土）用量少，使用壽命長(zhǎng)，拆卸后可重復(fù)使用。相比其他形式護(hù)岸結(jié)構(gòu)綜合成本可節(jié)省 30%以上，具有長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

（5）生態(tài)環(huán)保：魚(yú)槽磚護(hù)岸能夠發(fā)揮天然的水土交換循環(huán)作用，使工程對(duì)環(huán)境的擾亂程度減少至最小，并使人工構(gòu)造物與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，達(dá)到生態(tài)的目的。

5 生態(tài)型魚(yú)槽磚施工注意事項(xiàng)

魚(yú)槽磚施工應(yīng)依靠完整和準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)勘察資料、項(xiàng)目部合理的計(jì)劃和安排、使用符合設(shè)計(jì)要求的混凝土、按照合理的施工步驟合理組織施工生產(chǎn)。同時(shí)施工中還必須有施工監(jiān)理及地方水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)的監(jiān)督及檢查，確保工程是按程序按規(guī)范保證施工質(zhì)量。

該項(xiàng)工程施工單位首先選擇魚(yú)槽磚預(yù)制場(chǎng)地，最好是距離魚(yú)槽磚護(hù)岸布置位置不遠(yuǎn)的空曠平地上進(jìn)行預(yù)制。同時(shí)要保證魚(yú)槽磚的堆放場(chǎng)所，安放時(shí)要選擇符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品，破損和不滿足要求的產(chǎn)品應(yīng)禁止使用。

麗水甌江工程試驗(yàn)段原地形因過(guò)度采砂在護(hù)岸基礎(chǔ)底部形成較厚的淤泥層，施工時(shí)先采用拋大塊石方案進(jìn)行拋石擠淤基礎(chǔ)處理。拋石到常水位以下 1.4 m 高程附近開(kāi)始機(jī)械整平，隨后用二片石進(jìn)行人工細(xì)平，基礎(chǔ)處理后需達(dá)到設(shè)計(jì)要求的高程和強(qiáng)度，并通過(guò)施工單位自檢和監(jiān)理單位核查后才可安裝魚(yú)槽磚護(hù)岸。在拋石基礎(chǔ)上按照一塊、兩塊及三塊魚(yú)槽磚連接整體相間布置的方式安放，魚(yú)槽磚之間用砂漿勾縫，使魚(yú)槽護(hù)岸成為一個(gè)整體，有利于南山段岸坡安全穩(wěn)定。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)麗水甌江南山區(qū)段魚(yú)槽磚試驗(yàn)段工程，根據(jù)需保護(hù)的水生動(dòng)物（魚(yú)類(lèi)），初步提出應(yīng)用到甌江南山段的魚(yú)槽磚基本結(jié)構(gòu)尺寸。本文旨在通過(guò)此次甌江流域水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)示范段建設(shè)工程，對(duì)新型河道護(hù)岸構(gòu)件——生態(tài)型魚(yú)槽磚做相關(guān)研究，重點(diǎn)介紹其概念、主要功能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工注意事項(xiàng)以及其優(yōu)勢(shì)。本文研究成果表明，生態(tài)型魚(yú)槽磚在河道水流流速變化較快時(shí)能夠?yàn)轸~(yú)類(lèi)和其他兩棲動(dòng)物提供一個(gè)安全的避難場(chǎng)所，有助于河道生物多樣性的保護(hù)，也為魚(yú)槽磚在類(lèi)似流域生態(tài)岸線修復(fù)工程提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

[1] 徐榮華.生態(tài)護(hù)岸技術(shù)在麗水市河道治理中的應(yīng)用[J].浙江水利科技，2011（,5）.

[2] 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料所.幾種生態(tài)型護(hù)岸材料[J].中國(guó)水利，2006，(17).

[3] 王興勇，郭軍，劉樹(shù)坤，陳興茹.生生態(tài)型魚(yú)槽磚水力特性研究[J].水利學(xué)報(bào)，2007,(38).

[4] 蔣屏，董福平.河道生態(tài)治理工程——人與自然和諧相處得實(shí)踐[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2003.