基于地下水過濾收集技術(shù)的生態(tài)駁岸設(shè)計(jì)

魯遙 胡志強(qiáng) 祝遵凌

摘要：駁岸作為河流的重要組成部分，是連接水域生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的紐帶，是河流水陸交錯(cuò)帶與河岸帶的銜接部分，也是地表水與地下水動(dòng)態(tài)交換過程的載體。近年來在城市濱水景觀設(shè)計(jì)中的諸多方面都提到了生態(tài)駁岸的設(shè)計(jì)建設(shè)，根據(jù)具有生態(tài)效益材料的不同，可以分為自然原型生態(tài)駁岸、環(huán)保材料生態(tài)駁岸、工程材料生態(tài)駁岸三種類型的生態(tài)駁岸，但在地下水日益枯竭的城市中，能否讓生態(tài)駁岸的“生態(tài)”作用運(yùn)用到地下水過濾收集中，本文首先介紹生態(tài)駁岸的含義與作用，然后在基于分析三種類型生態(tài)駁岸的特點(diǎn)上，探究地下水過濾收集技術(shù)如何運(yùn)用到生態(tài)駁岸設(shè)計(jì)中，為指導(dǎo)實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：生態(tài)駁岸 地下水過濾收集 生態(tài)磚 環(huán)保材料 海綿城市

中圖分類號(hào)：TU986

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2020）06-0152-03

Abstract： As an important part of rivers， revetment is the link between the waterecosystem and the terrestrial ecosystem. It is the interface between the river-landinterlaced zone and the riparian zone， and it is also the carrier of the dynamicexchange process between surface water and groundwater In recent years，many aspects of urban waterfront landscape design have mentioned the designand construction of ecological revetment According to the different eco-efficiencymaterials， it can be divided into three types： natural prototype ecological revetment，environmental protection material ecological revetment， and engineering materialecological revetment Ecological revetment， but in cities where groundwater isincreasingly depleted， can the"ecological"effect of ecological revetment beapplied to groundwater filtration and collection This paper first introduces themeaning and role of ecological revetment， and then analyzes the characteristicsof three typeo of ecological revetment Investigate how groundwater filtration andcollection technology can be applied to ecological revetment design to providereference for guiding practice

Keywords： Ecological revetment Groundwater filtration collection

Ecological bricksEnvironmentally friendly materialo Sponge aty

一、概述

近年來，“海綿城市”概念被不斷提起，海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先等原則，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)了雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，達(dá)到城市地下水的過濾收集，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。而生態(tài)駁岸是指恢復(fù)自然河岸“可滲透性的”人工濱水駁岸，以生態(tài)為基礎(chǔ)、安全為導(dǎo)向的工程方法，最大限度地減少了河流自然環(huán)境的破壞，其能夠切實(shí)確保河岸和河流水體間的水分調(diào)節(jié)與交換，并且還有一定的抗洪強(qiáng)度。前者“海綿城市”的建設(shè)是為了水資源在地下水區(qū)域的滲透收集，后者的生態(tài)駁岸同樣是為了水資源的“可滲透性”，兩者具有相同的設(shè)計(jì)理念，將地下水過濾收集技術(shù)運(yùn)用到生態(tài)駁岸設(shè)計(jì)中去，有著一定的優(yōu)勢及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

二、生態(tài)駁岸的作用

（一）補(bǔ)給枯水、調(diào)節(jié)水域水位：生態(tài)駁岸濱水斜面大體上是運(yùn)用人工改造后的自然材料，以此構(gòu)成良好的滲水性斜面。當(dāng)枯水時(shí)期來臨時(shí)，地下水會(huì)運(yùn)用堤岸反滲到河中，從而達(dá)到補(bǔ)給枯水、調(diào)節(jié)水域水位的效果。此外，在生態(tài)駁岸斜面上種植一些具有凈化水體功效的植被也可以起到涵養(yǎng)水分的作用;而在豐水時(shí)期來臨時(shí)，河水會(huì)朝駁岸斜面上植被區(qū)與駁岸外的道路排水區(qū)域滲透河水至地下水，從而達(dá)到緩解洪澇災(zāi)害的作用。

（二）增強(qiáng)水域自動(dòng)凈化的能力：在生態(tài)駁岸斜面上修建魚道魚巢以及利于浮游生物寄居的生態(tài)磚，可以讓其構(gòu)成不同的水流流速帶和水體的紊流，使得水面上空氣里的氧氣溶于水里，以此提高水體的自動(dòng)凈化能力。

（三）生態(tài)駁岸對水域生物的生存環(huán)境影響起到了重要作用：通過生態(tài)駁岸可以將濱水水底區(qū)域的水生植被和駁岸斜面上的近水植被相互關(guān)聯(lián)，組成一個(gè)相對完整的濱水水域生態(tài)系統(tǒng)。眾所周知，生態(tài)駁岸底端的坡腳魚類巢穴較多、浮游生物聚集較密、水生植物生長帶富集、水流流速變化頻繁，給水生動(dòng)物及濱水植物提供良好的棲息場所及生存環(huán)境。此外，生態(tài)駁岸上的景觀可以種植地被及灌木，給鳥類、昆蟲提供覓食與繁衍的場所，從而構(gòu)建出水陸相結(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)。

三、生態(tài)駁岸的分類

（一）以自然原型為基礎(chǔ)的生態(tài)駁岸：以自然原型為基礎(chǔ)的生態(tài)駁岸指的是在對濱水駁岸的建設(shè)過程中，對其坡度較緩及腹地較大的濱水段，基于保持其本來的自然原生狀態(tài)的前提下，將沿岸的天然石塊排布并種植水生植物相結(jié)合的方式來體現(xiàn)穩(wěn)固濱水駁岸段的一種生態(tài)駁岸形式。在種植水生植物時(shí)應(yīng)該選擇其根系發(fā)達(dá)的植物來穩(wěn)固駁岸底部與中部，例如：高羊茅與結(jié)縷草等，這些柔韌的植物枝葉可順應(yīng)水流，能夠有效地提高護(hù)堤、防洪的能力。

1.該駁岸的特點(diǎn)：第一，岸線景觀較為自然，柔和的自然景觀最令人感到舒適;第二，自然的水生動(dòng)植物能夠產(chǎn)生生態(tài)邊際與水陸生態(tài)結(jié)構(gòu)的效應(yīng)。第三，適用于坡度舒緩的角落范圍內(nèi)，水位落差較小及水流平緩的地塊。

（二）以環(huán)保材料為基礎(chǔ)的生態(tài)駁岸：以環(huán)保材料為基礎(chǔ)的生態(tài)駁岸主要指的是在對濱水駁岸的處理中，運(yùn)用可再生或可降解的材料在駁岸坡腳進(jìn)行護(hù)坡，其次再基于水生植物根系生長以此來穩(wěn)固岸邊，達(dá)到穩(wěn)定的水陸生態(tài)結(jié)構(gòu)。例如：先將樹樁、樹枝插條、竹籬、草袋等環(huán)保材料輔助護(hù)堤，然后駁岸由下至上種植沉水植物、挺水植物及浮葉植物等，以此來鞏固根系。以環(huán)保材料為基礎(chǔ)的生態(tài)駁岸不僅達(dá)到生物鏈結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及防洪護(hù)堤的作用，而且利于水域污染物和垃圾的過濾。

1.該駁岸的特點(diǎn)：第一，岸棲生物豐富，景觀較自然，形成自然岸線的景觀和生態(tài)功能;第二，利于水域自身的進(jìn)化過濾;第三，適用于自然舒緩的坡度，在土壤自然安息的角落范圍內(nèi)。

（三）以結(jié)合工程材料為基礎(chǔ)的生態(tài)駁岸：結(jié)合工程材料的生態(tài)駁岸主要是指在駁岸設(shè)計(jì)建造中，運(yùn)用石材干砌、混凝土預(yù)制、耐水木料、金屬沉箱等構(gòu)筑高強(qiáng)度、多孔性的駁岸。例如：多孔植物生態(tài)磚由于其本身的高透水性，可緩解雙向面的土壓與水壓，防止堤壩出現(xiàn)塌陷或變形的情況;凈水箱生態(tài)駁岸不僅結(jié)構(gòu)整潔美觀，并且有良好的污水凈化效果而且成本較低，占據(jù)空間較小等優(yōu)勢。

1.該駁岸的特點(diǎn)：第一，結(jié)合工程材料的生態(tài)駁岸維系水陸之間與自然岸線透水性間的聯(lián)系，進(jìn)行水陸結(jié)合的綠化種植，可以實(shí)現(xiàn)較為自然的生態(tài)與景觀功能。第二，生態(tài)磚駁岸能夠應(yīng)用到水域流速較快而且駁岸沖刷破壞較大的地段，且能夠應(yīng)用于坡度不同的池岸。第三，該駁岸適用于4米以下高差，坡度70以下的駁岸線，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗洪功能。

綜上分析，對比三種類型的生態(tài)駁岸，可發(fā)現(xiàn)以結(jié)合工程材料為基礎(chǔ)的生態(tài)駁岸適用在城市濱水段的范圍很廣闊，不但具有較好的防洪護(hù)堤的能力和利于水生植物生根生長的基礎(chǔ)空間，而且生態(tài)磚多孔的設(shè)計(jì)利于水生動(dòng)物與浮游微生物的寄居與繁殖，以此達(dá)到凈化水體、涵養(yǎng)水體的功效等，并且具有一定的景觀效益。

四、基于地下水過濾收集技術(shù)的生態(tài)駁岸設(shè)計(jì)

在“海面城市”概念的倡導(dǎo)下，生態(tài)駁岸的設(shè)計(jì)應(yīng)在保證其安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，不僅實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧融洽，而且要最大化地補(bǔ)給日益短缺的城市地下水。因此，將地下水過濾收集技術(shù)及設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于結(jié)合工程材料的生態(tài)駁岸設(shè)計(jì)中必須滿足以下內(nèi)容：

（一）駁岸的組成內(nèi)容：基于地下水過濾收集技術(shù)的生態(tài)駁岸，必須包括凈化河水、過濾地下水、收集地下水、地下水滲透四個(gè)部分。

整體部件為：植被（1）透水混凝土臺(tái)階（2）土壤層（3） -級過濾層（4）二級過濾層（5）磚基水透水路面（6）鵝軟石鋪層（7）混凝土基層（8）生態(tài)磚（9）細(xì)沙墊層（10）混凝土隔板層（11）地下水收集箱（12）相連收集箱與滲透箱的水管（13）地下水滲透箱（14）混凝土墊層（15）透水砂基石（16）地下土層（17）進(jìn)水管（18）混凝土墻（19）過濾網(wǎng)層（20），如圖1。

1.凈化河水部分：凈化河水部分主要由生態(tài)磚所堆疊而成，正如前文所述，生態(tài)磚有著較好穩(wěn)定的生態(tài)效益，并成本較低。其材質(zhì)主要是由園林廢棄物混凝土或火山巖石材制成，生態(tài)磚各個(gè)面設(shè)有多個(gè)透水磚孔i生態(tài)磚內(nèi)部設(shè)有填充土壤與砂石的麻袋，同時(shí)該部分起到保護(hù)河岸的作用。堆疊在上層的生態(tài)轉(zhuǎn)可種植過濾水污染的水生植被，多孔的構(gòu)造利于微生物富集;堆疊在下層的生態(tài)磚可種植沉水植物，達(dá)到固堤的效果。生態(tài)磚大小可根據(jù)河岸長度，水深進(jìn)行相關(guān)尺度設(shè)計(jì)。

相關(guān)說明：一、六面多孔的長方體磚塊，在其每面混凝土磚壁（9（1））都有按照其面長寬比例縮放的長方形孔洞（9（2）），此孔洞如上述滿足微生物富集及過濾廢棄物等生態(tài)功能;二、根據(jù)多個(gè)生態(tài)磚塊的拼接需求，在長方體磚塊其中三個(gè)面中心位設(shè)有方形對接凸口（9（4）），另外三個(gè)面中心位設(shè)有方形對接凹槽（9（3））;在堆疊拼接生態(tài)磚時(shí)可以根據(jù)其凹槽與凸口進(jìn)行拼合，達(dá)到穩(wěn)固的效果;三、生態(tài)磚單體組合在于設(shè)有內(nèi)部支撐柱（9（5）），與之對應(yīng)的為磚蓋頂蓋（9（6））內(nèi)的頂蓋對接凹槽（9（7）），二者可以相互卡扣在一起，達(dá)到單個(gè)生態(tài)磚形成一個(gè)穩(wěn)固的單體，如圖2。

2.過濾地下水部分：過濾地下水部分主要由透水層與一、二級過濾層，透水層包括透水混凝土路面、透水混凝土臺(tái)階、土壤等，其中透水路面旁設(shè)有鵝軟石鋪層，該部分不但利于水分滲透，而且透水混凝土材質(zhì)制成的路面與臺(tái)階利于市民駐足賞景，親水觀景，土壤種植適合當(dāng)?shù)厣L的植被，形成植物觀賞區(qū)域。一、二級過濾層的材質(zhì)分別是園林廢棄物的碎石與細(xì)沙，碎石厚度60～80mm，細(xì)沙厚度90～100mm，二者都起到過濾凈化水分的作用。另外，高于正常水位的地方有進(jìn)水管設(shè)置在駁岸邊，進(jìn)水管埋沒與鵝軟石鋪層中，利于汛期時(shí)，水位高漲，水流進(jìn)管道，再通過一、二層過濾，直至到地下水滲透箱。此外鵝軟石鋪層上方有細(xì)孔不銹鋼網(wǎng)格覆蓋，以防鵝軟石被隨意拿走。

相關(guān)說明：一級過濾層（4）與二級過濾層（5）之間由過濾網(wǎng)層（20）阻隔，過濾網(wǎng)層主要由園林廢棄物布麻構(gòu)成。過濾網(wǎng)層的目的主要是為了阻隔兩級過濾層，防止過濾層混合，同時(shí)過濾雨水，如圖3。

3.收集地下水部分：收集地下水部分主要由地下水收集箱組成，每個(gè)地下水收集箱的外框架材質(zhì)都是由玻璃鋼制成，外框架網(wǎng)格截面長寬均為30mm，框架長寬高均為800mm，內(nèi)部收集箱由pps塑料材質(zhì)制成，具有良好的支撐性與穩(wěn)固性，此外每個(gè)收集箱上都有對應(yīng)的通水管口，可以相互拼接在一起，方便收集的水均勻分配到每個(gè)箱中。箱中設(shè)有活性炭，便于凈化水體。箱壁厚度為150mm。

相關(guān)說明：地下水收集箱（12）的各部分特征，首先，收集箱外部是網(wǎng)格狀框架（12（1）），是由玻璃鋼材質(zhì)制成，框架四面上帶有安置管道（12（5））的圓形孔洞。其次，收集箱內(nèi)部的結(jié)構(gòu)：一、頂端有放置活性炭的過濾網(wǎng)（12（2））與過濾網(wǎng)框架（12（3））;過濾網(wǎng)（12（2））有兩層，一層安置于框架底部，一層覆蓋于框架頂部，中間填充活性炭。二、中端有地下水過濾槽（12（4）），其用于安置過濾網(wǎng)框架（12（3））。過濾槽（12（4》底部有4個(gè)過濾管道（12（7））為六面體錐心管道，其中2個(gè)管道頂端設(shè)有對接凸口（12（11））.另外2個(gè)管道頂端設(shè)有對接凹槽（12（12）），并且都設(shè)有圓形進(jìn)水孔（12（13））。三、底端有地下水收集箱（12（6）），其頂部設(shè)有對接凸口（12（9））與對接凹槽（12（8）），以及凹槽與凸口中央的圓形進(jìn)水孔（12（10）），并且收集箱四面設(shè)有管道（12（5））。四、對于4個(gè)管道（12（5）），其特征在于其中相鄰兩個(gè)管道口為“凸“形管道對接口（12（14）），另外兩個(gè)為“凹“形管道對接口（12（17）），并且4個(gè)對接口上都安置有橡皮圈，如圖4。

4.地下水滲透部分：地下水滲透部分是主要由地下水滲透箱組成，地下水滲透箱的材質(zhì)為玻璃鋼，箱壁厚度為250mm，箱內(nèi)安置有12根玻璃鋼支撐柱，以便支撐箱頂承受上方構(gòu)建物。箱底的透水砂基板，厚度約為250mm。此外，地下水滲透箱的外層均有土工膜包裹。

相關(guān)說明：滲透箱頂蓋（14（1））為長方形，兩邊設(shè)有螺帽孔（14（2》，頂蓋上有長方體凸起塊，高度與螺帽孔一致，同時(shí)頂部設(shè)有6個(gè)螺帽孔（14（4）），其中兩側(cè)中央的螺帽孔對應(yīng)頂蓋中央的螺帽孔，兩者對應(yīng)，可以通過螺絲固定在一起。其余4個(gè)螺帽孔均設(shè)置在箱頂部四角，便于兩個(gè)滲透箱固定在一起。滲透箱外側(cè)壁（14（5））前后兩側(cè)壁設(shè)有“凸”形對接卡扣（14（6））與“凹”形對接卡扣（14（7）），用于多個(gè)滲透箱組裝在一起。所述的“凸“形對接卡扣（14（6））與“凹”形對接卡扣（14（7）），其特征在于兩個(gè)滲水箱相組合時(shí)，后一個(gè)滲透箱通過其“凸“形對接卡扣與前一個(gè)滲透箱的“凹”形對接卡扣（14（7））相互結(jié)合在一起。滲透箱前后側(cè)壁上設(shè)有通水管口，管口類型分別為“凸”形管道接口（14（8））與“凹”形管道接口（14（10））?！巴埂毙喂艿澜涌冢?4（8））與“凹”形管道接口（14（10）），其特征在于利于兩個(gè)滲透箱相組合時(shí)，后一個(gè)滲透箱用過其“凸”形管道接口與前一個(gè)滲透箱“凹”形管道接口相互結(jié)合在一起。透水砂基板（14（9））安置于滲透箱底部凹槽，滲透箱底部安裝砂基板部分為鏤空狀，如圖5。

5.實(shí)施方法：第一，先在土層底下安置透水砂石層，安裝地下水滲透箱（14），再在外圍包裹土工膜，其次在地下水滲透箱（14）上安置地下水收集箱（12），兩者直接用相連收集箱與滲透箱的水管（13）連接，再覆蓋布麻層，放置二級過濾層的細(xì)沙，然后再一層布麻層，放置一級過濾層的碎石，安置兩次過濾層時(shí)都應(yīng)建造擋土墻，對其進(jìn)行固定。其次再這基礎(chǔ)上安置透水混凝土的路面與臺(tái)階以及土壤等植被景觀。

第二，在靠近駁岸的擋土墻一側(cè)，堆積生態(tài)磚（9），構(gòu)成人工式的自然駁岸。

（二）駁岸各組成部分的功能體系：降雨時(shí)，雨水通過透水路面與土壤滲透到一、二級過濾層，再經(jīng)過濾層的過濾后流進(jìn)地下水收集箱中，被箱中的活性炭吸附雜志，凈化，再流進(jìn)滲透箱中，最后滲透到地下水位;河水汛期時(shí)，上漲水位的水體通過第一層生態(tài)磚的透水孔輸送進(jìn)管道達(dá)到過濾層，進(jìn)行之前的過濾收集過程;當(dāng)水位沒過駁岸時(shí)，淹沒駁岸透水磚路面的水體將滲透進(jìn)一、二級過濾層，進(jìn)行過濾收集。

（三）生態(tài)駁岸的植物種植設(shè)計(jì)：地下水過濾收集技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)駁岸設(shè)計(jì)，水生植物的選擇也是關(guān)鍵。生態(tài)駁岸應(yīng)注重水生植物的對于水體修復(fù)的措施，以生態(tài)磚堆疊的階梯式生態(tài)駁岸形成的岸棲生物棲息環(huán)境為基礎(chǔ)，種植符合水體凈化過濾，固堤抗洪的植被至關(guān)重要。生態(tài)磚的堆疊主要以濱水區(qū)駁岸的水深為主;首先，基于中層至底層的生態(tài)磚種植一些過濾氮磷污水的沉水植物，例如：澤瀉科、金魚藻科、小二仙藻科等科屬植物。其次，基于中層至上層的生態(tài)磚種植一些過濾銅、鉛、鋅等污染金屬的挺水植物，例如：天南星科、鳶尾科、禾本科、莎草科等科屬植物。再次，可以種植些用于景觀用途的浮水植物，例如：睡蓮科與龍膽科。最后，生態(tài)駁岸上可以種植濱水的喬灌木，達(dá)到鞏固駁岸的作用。結(jié)語

隨著生態(tài)城市建設(shè)的快速發(fā)展，生態(tài)駁岸設(shè)計(jì)逐漸受到重視，不僅要求駁岸景觀的美觀，還要注重發(fā)揮其生態(tài)功能。伴隨著“海綿城市”的不斷提倡，將地下水過濾收集技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)駁岸設(shè)計(jì)，不僅能夠有效保障駁岸的安全性和穩(wěn)定性，還能最有效化地發(fā)揮駁岸在涵養(yǎng)水源、過濾收集水分等方面的積極作用，體現(xiàn)駁岸的美觀及實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，具有積極的現(xiàn)實(shí)推廣意義。

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