專利名稱：一種砂質(zhì)河道生態(tài)減滲方法和生態(tài)減滲砂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種河道生態(tài)減滲方法和生態(tài)減滲的新材料，尤其適合于北方干旱地區(qū)砂質(zhì)河道生態(tài)減滲工程，其IPC國(guó)際專利分類號(hào)為E02B 3/00。
背景技術(shù)：
這里所涉及的干旱地區(qū)砂質(zhì)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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源短缺更趨嚴(yán)重，受干旱影響的時(shí)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(dòng)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(guó)的廣泛重視，河流生態(tài)修復(fù)需求越來(lái)越大。河流水量的多少和有無(wú)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(guó)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(duì)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(duì)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(duì)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(rùn)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(duì)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(duì)前兩者對(duì)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(shí)，一旦受洪水沖刷可能會(huì)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(diǎn)，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利用天然材料的河道減滲方法，同時(shí)，提供一種完全由天然材料構(gòu)成，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(shí)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)方案是一種砂質(zhì)河道生態(tài)減滲方法，包括以下步驟(1)選當(dāng)?shù)亓骄鶆?、不含雜質(zhì)的砂質(zhì)料場(chǎng)，清除表層雜土、植物根莖，取下層勻質(zhì)細(xì)砂，最大粒徑不應(yīng)超過(guò)2mm ；將當(dāng)?shù)丶?xì)砂和膨潤(rùn)土混合，配制成生態(tài)減滲砂，其中，當(dāng)?shù)丶?xì)砂的干重含量為75 85%，膨潤(rùn)土的干重含量為25 15% ；
3
(2)清除河床基底雜草、碎石，并開挖至設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高程，平整壓實(shí)；開挖出的砂作為保護(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(shí)處理；基礎(chǔ)處理結(jié)束后，在施工范圍內(nèi)均勻?yàn)⑺?，使基礎(chǔ)砂層潤(rùn)濕深度不小于15cm ；(4)在平整壓實(shí)的基礎(chǔ)上鋪設(shè)步驟(1)配制的生態(tài)減滲砂，以振動(dòng)碾均勻壓實(shí)，形成減滲層，減滲層厚度為10 20cm ；相鄰碾壓面的搭縫寬度不應(yīng)小于10cm，機(jī)械碾壓不到的部位采用輔助夯具夯實(shí)，與結(jié)構(gòu)物交接處采用膨潤(rùn)土填縫夯實(shí)；(5)減滲層施工完成后，需在表面均勻?yàn)⑺疂?rùn)濕，再在減滲層上面回填鋪設(shè)步驟 (2)中開挖出的所述砂作為保護(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(gè)河道斷面，邊坡減滲層應(yīng)延伸高出設(shè)計(jì)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)明同時(shí)提供一種適用于砂質(zhì)河道的生態(tài)減滲砂，由當(dāng)?shù)丶?xì)砂和膨潤(rùn)土混合配制而成，其中，當(dāng)?shù)丶?xì)砂的干重含量為75 85%，膨潤(rùn)土的干重含量為25 15%。所述膨潤(rùn)土優(yōu)選鈉基膨潤(rùn)土。本發(fā)明提供的河道生態(tài)減滲方法和生態(tài)減滲砂，采用的是兩種天然材料，而且其中主要成分是工程現(xiàn)場(chǎng)材料，就地利用，造價(jià)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，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(huì)和生態(tài)效益。
四

圖1為用生態(tài)減滲砂進(jìn)行河道減滲處理的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為砂保護(hù)層；2為減滲層；3為平整壓實(shí)的基礎(chǔ)。
五具體實(shí)施例方式本發(fā)明的技術(shù)方案是大量的工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上得到的，根據(jù)這些工程實(shí)踐和試驗(yàn)證明，我國(guó)北方干旱地區(qū)砂質(zhì)河道內(nèi)或附近的細(xì)砂，都符合本發(fā)明的技術(shù)方案中當(dāng)?shù)丶?xì)砂要求，可以適用于本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的北方干旱地區(qū)砂質(zhì)河道生態(tài)減滲方法，利用本發(fā)明的生態(tài)減滲砂作為減滲材料，施工完成后，形成的河道減滲結(jié)構(gòu)如圖1所示，有3個(gè)結(jié)構(gòu)層，生態(tài)減滲砂作為減滲層2置于中間位置，底部是平整壓實(shí)的基礎(chǔ)3，上面是砂保護(hù)層1。在工程施工中，本發(fā)明的北方干旱地區(qū)砂質(zhì)河道生態(tài)減滲方法，主要包括以下步驟(1)選當(dāng)?shù)亓骄鶆颉⒉缓s質(zhì)的砂質(zhì)料場(chǎng)，清除表層雜土、植物根莖，取下層勻質(zhì)細(xì)砂，最大粒徑不應(yīng)超過(guò)2mm ；將當(dāng)?shù)丶?xì)砂和膨潤(rùn)土混合，配制成生態(tài)減滲砂，其中，當(dāng)?shù)丶?xì)砂的干重含量為75 85%，膨潤(rùn)土的干重含量為25 15% ；(2)清除河床基底雜草、碎石，并開挖至設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高程，平整壓實(shí)；開挖出的砂作為保護(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(shí)處理；基礎(chǔ)處理結(jié)束后，在施工范圍內(nèi)均勻?yàn)⑺?，使基礎(chǔ)砂層潤(rùn)濕深度不小于15cm ；
(4)在平整壓實(shí)的基礎(chǔ)上鋪設(shè)步驟(1)配制的生態(tài)減滲砂，以振動(dòng)碾均勻壓實(shí)，形成減滲層，減滲層厚度為10 20cm ；相鄰碾壓面的搭縫寬度不應(yīng)小于10cm，機(jī)械碾壓不到的部位采用輔助夯具夯實(shí)，與結(jié)構(gòu)物交接處采用膨潤(rùn)土填縫夯實(shí)；(5)減滲層施工完成后，需在表面均勻?yàn)⑺疂?rùn)濕，再在減滲層上面回填鋪設(shè)步驟 (2)中開挖出的所述砂作為保護(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(gè)河道斷面，邊坡減滲層應(yīng)延伸高出設(shè)計(jì)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)減滲砂，由當(dāng)?shù)丶?xì)砂和膨潤(rùn)土兩種天然材料進(jìn)行混合配制而成。根據(jù)河道不同的減滲設(shè)計(jì)，當(dāng)?shù)丶?xì)砂在生態(tài)減滲砂中的干重含量為75 85%，膨潤(rùn)土在生態(tài)減滲砂中的干重含量為25 15%。具體的配比選擇，必須根據(jù)工程當(dāng)?shù)氐乃Y源狀況確定材料配制比例，控制含水
率，保障均勻混合。膨潤(rùn)土選擇。膨潤(rùn)土一般有鈉基膨潤(rùn)土和鈣基膨潤(rùn)土，選擇鈉基膨潤(rùn)土為佳，其減滲效果略好，且具有更好的工程穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)丶?xì)砂的選擇，選當(dāng)?shù)亓骄鶆?、不含雜質(zhì)的砂質(zhì)料場(chǎng)，清除表層雜土、植物根莖，取下層勻質(zhì)細(xì)砂，最大粒徑不應(yīng)超過(guò)2mm。實(shí)施例1 將當(dāng)?shù)丶?xì)砂與膨潤(rùn)土按照干重比75 25的比例，充分混合，配制成生態(tài)減滲砂。實(shí)施例2:將當(dāng)?shù)丶?xì)砂與膨潤(rùn)土按照干重比80 20的比例，充分混合，配制成生態(tài)減滲砂。實(shí)施例3:將當(dāng)?shù)丶?xì)砂與膨潤(rùn)土按照干重比85 15的比例，充分混合，配制成生態(tài)減滲砂。本發(fā)明的生態(tài)減滲砂，在壓實(shí)度為92%的條件下，在當(dāng)?shù)丶?xì)砂與膨潤(rùn)土的干重比為85 15條件下，滲透系數(shù)約為1. OX 10_6cm/s 1. 0X 10_7cm/s，當(dāng)膨潤(rùn)土含量達(dá)到或超過(guò)20%時(shí)，滲透系數(shù)可達(dá)1. 0 X 10_8cm/s 5. 0 X 10_9cm/s。根據(jù)工程實(shí)際需求，對(duì)減滲要求高的優(yōu)選采用20%膨潤(rùn)土含量方案，對(duì)減滲要求不高的，可采用15%膨潤(rùn)土含量方案，生態(tài)減滲砂鋪設(shè)厚度可選擇10 20cm。
權(quán)利要求
1.一種砂質(zhì)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)亓骄鶆?、不含雜質(zhì)的砂質(zhì)料場(chǎng)，清除表層雜土、植物根莖，取下層勻質(zhì)細(xì)砂，最大粒徑不應(yīng)超過(guò)2mm ；將當(dāng)?shù)丶?xì)砂和膨潤(rùn)土混合，配制成生態(tài)減滲砂，其中，當(dāng)?shù)丶?xì)砂的干重含量為75 85%，膨潤(rùn)土的干重含量為25 15% ；(2)清除河床基底雜草、碎石，并開挖至設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高程，平整壓實(shí)；開挖出的砂作為保護(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(shí)處理；基礎(chǔ)處理結(jié)束后，在施工范圍內(nèi)均勻?yàn)⑺够A(chǔ)砂層潤(rùn)濕深度不小于15cm ；(4)在平整壓實(shí)的基礎(chǔ)上鋪設(shè)步驟(1)配制的生態(tài)減滲砂，以振動(dòng)碾均勻壓實(shí)，形成減滲層，減滲層厚度為10 20cm ；相鄰碾壓面的搭縫寬度不應(yīng)小于10cm，機(jī)械碾壓不到的部位采用輔助夯具夯實(shí)，與結(jié)構(gòu)物交接處采用膨潤(rùn)土填縫夯實(shí)；(5)減滲層施工完成后，需在表面均勻?yàn)⑺疂?rùn)濕，再在減滲層上面回填鋪設(shè)步驟O)中開挖出的所述砂作為保護(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(gè)河道斷面，邊坡減滲層應(yīng)延伸高出設(shè)計(jì)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(rùn)土為鈉基膨潤(rùn)土。
3.一種適用于砂質(zhì)河道的生態(tài)減滲砂，由當(dāng)?shù)丶?xì)砂和膨潤(rùn)土混合配制而成，其中，當(dāng)?shù)丶?xì)砂的干重含量為75 85%，膨潤(rùn)土的干重含量為25 15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生態(tài)減滲砂，其特征在于，所述膨潤(rùn)土為鈉基膨潤(rùn)土。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適合于北方干旱地區(qū)砂質(zhì)河道的生態(tài)減滲方法和生態(tài)減滲新材料，其IPC國(guó)際專利分類號(hào)為E02B 3/00。河道生態(tài)減滲方法，主要步驟包括配制生態(tài)減滲砂，清理河道，基礎(chǔ)壓實(shí)，鋪設(shè)減滲層，回填保護(hù)層。本發(fā)明的生態(tài)減滲砂，由當(dāng)?shù)丶?xì)砂和膨潤(rùn)土混合配制而成，其中，當(dāng)?shù)丶?xì)砂的干重百分比為75～85％，膨潤(rùn)土的干重百分比為25～15％。本發(fā)明采用的是兩種天然材料，而且其中主要成分是工程現(xiàn)場(chǎng)材料，就地利用，造價(jià)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，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(huì)和生態(tài)效益。
文檔編號(hào)E02B3/02GK102296563SQ201110137718
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)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, 吳敬東, 尹玉冰, 常國(guó)梁, 易作明, 李其軍, 潘衛(wèi)國(guó), 竇寶松, 錢文倉(cāng), 陳秀軍, 黃炳彬 申請(qǐng)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