專利名稱：一種河道生態(tài)減滲方法和生態(tài)減滲土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種河道減滲的新材料，尤其適合于北方干旱地區(qū)砂礫石河道生態(tài)減滲工程。其IPC國際專利分類號為E02B 3/00。
背景技術(shù)：
這里所涉及的干旱地區(qū)砂礫石河湖一般位于流域中上游，河床質(zhì)主要由砂、礫或卵石構(gòu)成，透水性大，而干旱地區(qū)往往水資源稀缺，少量的河道水源多因河床質(zhì)透水性大而處于潛流狀態(tài)，受全球氣候變化影響及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源短缺更趨嚴(yán)重，受干旱影響的時間和空間范圍均明顯擴(kuò)大，眾多河流經(jīng)常處于干涸狀態(tài)。河流是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是地球生命的重要支持系統(tǒng)，為動植物的生存和發(fā)展提供了基礎(chǔ)，是生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性、系統(tǒng)連續(xù)性、生態(tài)穩(wěn)定性的保障，也是人類不可或缺的生命線。目前，河流生命健康狀態(tài)已經(jīng)得到世界各國的廣泛重視，河流生態(tài)修復(fù)需求越來越大。河流水量的多少和有無則成為干旱地區(qū)河流生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵。水是河流生命健康及發(fā)揮其生態(tài)功能的決定性因子。我國北方大部分城市干旱缺水，河流水量小甚至干涸，難以滿足河流生態(tài)修復(fù)需求。針對干旱地區(qū)有限的水資源量，砂礫石河流生態(tài)修復(fù)工程中對河道進(jìn)行減滲處理是必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，用于河道減滲的材料大致有以下幾種1.混凝土，一般采用現(xiàn)澆或是于塊石、預(yù)制板結(jié)合對河道進(jìn)行進(jìn)行硬護(hù)砌；2. 土工膜，直接鋪設(shè)進(jìn)行防滲；3.膨潤土防水毯， 直接鋪設(shè)進(jìn)行防滲；4.粘土，鋪設(shè)一定厚度的粘土層進(jìn)行防滲。前兩者雖能起到較好的防滲效果，但對河道自然生態(tài)系統(tǒng)存在不良影響，有損水相、土壤相、氣相和生物相的相互聯(lián)系，破壞了河流自然生態(tài)系統(tǒng)，河水失去自凈能力，水質(zhì)惡化加快；第三種材料相對前兩者對自然生態(tài)系統(tǒng)影響略小，但在河道中增加一難降解的異物層，與自然河道不太協(xié)調(diào)，同時，一旦受洪水沖刷可能會被成片欣起；第四種材料粘土層防滲則生態(tài)效果良好，但在山區(qū)砂礫石河道中存在抗沖刷能力弱的缺點，也有部分地區(qū)粘土資源短缺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種完全采用天然材料，能有效減少河道水體滲漏，并可維持河床垂向通透性，又利于河道生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展，而且經(jīng)濟(jì)實用，適于干旱地區(qū)不同河床質(zhì)滲漏嚴(yán)重河道的生態(tài)減滲方法和減滲材料。為河道生態(tài)修復(fù)(或河道景觀構(gòu)建)提供更多可選減滲材料。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種河道生態(tài)減滲方法，包括以下步驟(1)選當(dāng)?shù)赝临|(zhì)均勻、不含雜質(zhì)的壤土土場，清除表層雜土、植物根莖，取下層原狀壤土，將該當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土進(jìn)行充分混合，配制成生態(tài)減滲土，其中，當(dāng)?shù)厝劳恋母芍睾繛?0 90%，膨潤土的干重含量為20 10% ；
(2)將河道上的淤泥、雜物清除，并開挖至設(shè)計基礎(chǔ)高程，平整壓實；開挖出的砂礫料作為保護(hù)層回填料備用；(3)施工作業(yè)范圍內(nèi)的坑、槽、溝應(yīng)進(jìn)行回填平整夯實處理；基礎(chǔ)處理結(jié)束后，在施工范圍內(nèi)均勻灑水，基礎(chǔ)層潤濕深度不小于15cm ；(4)在平整壓實的河床上先鋪設(shè)當(dāng)?shù)厝劳?，壓實，形?cm厚壤土找平層，再鋪設(shè)步驟(1)中配制的生態(tài)減滲土，壓實，形成減滲層，要求密實度不小于92% ；機(jī)械碾壓不到的部位采用輔助夯具夯實，與結(jié)構(gòu)物交接處采用膨潤土填縫夯實；(5)減滲層施工完成后，在表面均勻灑水潤濕，再在減滲層上面回填步驟O)中開挖出的所述砂礫料作為保護(hù)層，保護(hù)層厚度應(yīng)在50cm以上；(6)所述減滲層和保護(hù)層應(yīng)當(dāng)覆蓋整個河道斷面，邊坡減滲層應(yīng)延伸高出設(shè)計常水位30cm以上，保護(hù)層同步向上順延并完全覆蓋減滲層。本發(fā)明提供的生態(tài)減滲土，由當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土混合配制而成，其中，當(dāng)?shù)厝劳恋母芍睾繛?0 90%，膨潤土的干重含量為20 10%。所述膨潤土優(yōu)選鈉基膨潤土。本發(fā)明提供的河道生態(tài)減滲方法和生態(tài)減滲土，采用的是兩種天然材料，而且其中主要成分壤土可以就近取材，造價低廉，與天然河道渾然一體，可以達(dá)到較好的減滲效果，既能滿足河流生態(tài)修復(fù)減滲保水要求，又能保持河流生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展，并且對以再生水為源水的河道下滲水體具有一定的水質(zhì)凈化效果，尤其是對水體中TP有較好的凈化效果，去除率達(dá)50%以上。該材料可以應(yīng)用于河流、湖泊、濕地的減滲工程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。
四

圖1為用生態(tài)減滲土進(jìn)行河道減滲處理的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為保護(hù)層；2為減滲層；3為壤土找平層；4為平整壓實的基礎(chǔ)。
五具體實施例方式本發(fā)明的技術(shù)方案是大量的工程實踐的基礎(chǔ)上得到的，根據(jù)這些工程實踐和試驗證明，我國北方干旱地區(qū)砂質(zhì)河道附近的壤土，都符合本發(fā)明的技術(shù)方案中壤土的要求，可以適用于本發(fā)明的技術(shù)方案。利用本發(fā)明生態(tài)減滲土作為減滲材料的河道減滲處理方法，采用本發(fā)明的生態(tài)減滲土作為減滲層2，形成的河道生態(tài)減滲結(jié)構(gòu)如圖1所示，有4個結(jié)構(gòu)層，底部為平整壓實的基礎(chǔ)層4，其上是壤土找平層3 (減滲層2厚度大于IOcm時也可取消該層)，之上是關(guān)鍵的減滲層2，在減滲層2上面還應(yīng)設(shè)一砂礫石保護(hù)層1。本發(fā)明的河道生態(tài)減滲方法，包括以下步驟(1)選當(dāng)?shù)赝临|(zhì)均勻、不含雜質(zhì)的壤土土場，清除表層雜土、植物根莖，取下層原狀壤土，將該當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土進(jìn)行充分混合，配制成生態(tài)減滲土，其中，當(dāng)?shù)厝劳恋母芍睾繛?0 90%，膨潤土的干重含量為20 10% ；(2)鋪設(shè)生態(tài)減滲土之前需要將河道上的淤泥、雜物清除，并開挖至設(shè)計基礎(chǔ)高程，平整壓實；開挖出的砂礫料作為保護(hù)層回填料備用；
(3)施工作業(yè)范圍內(nèi)的坑、槽、溝等需要先進(jìn)行回填平整夯實處理?；A(chǔ)處理合格后，在施工范圍內(nèi)均勻灑水，基礎(chǔ)層潤濕深度不小于15cm ；(4)在平整壓實的河床上先鋪設(shè)當(dāng)?shù)厝劳?，壓實，形?cm厚壤土找平層3，再鋪設(shè)步驟(1)中配制的生態(tài)減滲土，壓實，形成減滲層2，要求密實度不小于92%;機(jī)械碾壓不到的部位采用輔助夯具夯實，與結(jié)構(gòu)物交接處采用膨潤土填縫夯實；(5)減滲層2驗收完成后，需在表面均勻灑水潤濕，再在減滲層上面回填步驟(2) 中開挖出的所述砂礫料作為保護(hù)層1，保護(hù)層厚度應(yīng)在50cm以上。(6)所述減滲層2和保護(hù)層1應(yīng)當(dāng)覆蓋整個河道斷面，邊坡減滲層應(yīng)延伸高出設(shè)計常水位30cm以上，保護(hù)層同步向上順延并完全覆蓋減滲層。本發(fā)明的生態(tài)減滲土，是通過將當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土兩種天然材料進(jìn)行混合配制而成，當(dāng)?shù)厝劳猎谏鷳B(tài)減滲土中的干重含量為80 90%，膨潤土在生態(tài)減滲土中的干重含量為20 10%。配制生態(tài)減滲土?xí)r需要注意如下幾點(1)壤土選擇。選當(dāng)?shù)赝临|(zhì)均勻、不含雜質(zhì)的壤土土場，清除表層雜土、植物根莖， 取下層原狀壤土。(2)膨潤土選擇。鈉基膨潤土相對鈣基膨潤土的減滲效果略好，減滲系數(shù)可提高約 1 2倍，且具有更好的工程穩(wěn)定性。(3)配制比例的選擇。宜根據(jù)工程當(dāng)?shù)氐乃Y源狀況確定具體、合理的材料配制比例。(4)配制工藝。將壤土與膨潤土混合均勻，要求混合料粒徑不大于4mm。實施例1 對于減滲要求高的工程，將當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土按照干重比80 20的比例，充分混合，配制成生態(tài)減滲土。鋪設(shè)厚度為10 20cm的減滲層，壓實度為92%，滲透系數(shù)可達(dá)l(T8Cm/S。實施例2 對于減滲要求不高，具有一定量的地下水回補(bǔ)要求的減滲處理，將當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土按照干重比90 10的比例，充分混合，配制成生態(tài)減滲土。鋪設(shè)厚度為10 20cm的減滲層，壓實度為92%，滲透系數(shù)可達(dá)10-6cm/s。實施例3:對于一般的河道，將當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土按照干重比85 15的比例，充分混合，配制成生態(tài)減滲土。鋪設(shè)厚度為10 20cm的減滲層，壓實度為92%，滲透系數(shù)為 107cm/s0本發(fā)明的生態(tài)減滲土，能夠滿足我國北方干旱地區(qū)砂礫石河道的生態(tài)減滲需求。
權(quán)利要求
1.一種河道生態(tài)減滲方法和減滲結(jié)構(gòu)，包括以下步驟(1)選當(dāng)?shù)赝临|(zhì)均勻、不含雜質(zhì)的壤土土場，清除表層雜土、植物根莖，取下層原狀壤土，將該當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土進(jìn)行充分混合，配制成生態(tài)減滲土，其中，當(dāng)?shù)厝劳恋母芍睾繛?0 90%，膨潤土的干重含量為20 10% ；(2)將河道上的淤泥、雜物清除，并開挖至設(shè)計基礎(chǔ)高程，平整壓實；開挖出的砂礫料作為保護(hù)層回填料備用；(3)施工作業(yè)范圍內(nèi)的坑、槽、溝應(yīng)進(jìn)行回填平整夯實處理；基礎(chǔ)處理結(jié)束后，在施工范圍內(nèi)均勻灑水，基礎(chǔ)層潤濕深度不小于15cm ；(4)在平整壓實的河床上先鋪設(shè)當(dāng)?shù)厝劳粒瑝簩?，形?cm厚壤土找平層，再鋪設(shè)步驟 (1)中配制的生態(tài)減滲土，壓實，形成減滲層，要求密實度不小于92% ；機(jī)械碾壓不到的部位采用輔助夯具夯實，與結(jié)構(gòu)物交接處采用膨潤土填縫夯實；(5)減滲層施工完成后，在表面均勻灑水潤濕，再在減滲層上面回填步驟O)中開挖出的所述砂礫料作為保護(hù)層，保護(hù)層厚度應(yīng)在50cm以上；(6)所述減滲層和保護(hù)層應(yīng)當(dāng)覆蓋整個河道斷面，邊坡減滲層應(yīng)延伸高出設(shè)計常水位 30cm以上，保護(hù)層同步向上順延并完全覆蓋減滲層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)減滲方法，其特征在于，所述膨潤土為鈉基膨潤土。
3.—種生態(tài)減滲土，由當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土混合配制而成，其中，當(dāng)?shù)厝劳恋母芍睾繛?80 90%，膨潤土的干重含量為20 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生態(tài)減滲土，其特征在于，所述膨潤土為鈉基膨潤土。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種河道生態(tài)減滲方法和生態(tài)減滲新材料，其IPC國際專利分類號為E02B3/00。河道生態(tài)減滲方法，主要步驟包括配制生態(tài)減滲土，清理河道，基礎(chǔ)壓實，鋪設(shè)減滲層，回填保護(hù)層。本發(fā)明的生態(tài)減滲土，由當(dāng)?shù)厝劳僚c膨潤土混合配制而成，其中，當(dāng)?shù)厝劳恋母芍睾繛?0～90％，膨潤土的干重含量為20～10％。本發(fā)明采用兩種天然材料，其中主要成分壤土可以就近取材，造價低廉，與天然河道渾然一體，既能滿足河流生態(tài)修復(fù)減滲保水要求，又能保持河流生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展，并且對以再生水為源水的河道下滲水體具有一定的水質(zhì)凈化效果。可以應(yīng)用于河流、湖泊、濕地的減滲工程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。
文檔編號E02B3/02GK102251499SQ201110137728
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者于小蘋, 何春利, 葉芝菡, 易作明, 王理許, 竇寶松, 胡曉靜, 錢文倉, 陳秀軍, 項娜, 高振宇, 黃炳彬 申請人:北京市水利科學(xué)研究所, 北京智澤山水生態(tài)環(huán)境技術(shù)有限公司