生态浮岛湿地设计说明.docx

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生态浮岛湿地设计说明

生态浮岛湿地设计说明

1工程概况

1・1水库概况

xx水库坝址位于xx县xx镇xx村，属xx河水系。

坝址距xx镇8km,距xx县城29kn）,保护下游0.65万人口、0.7万多亩耕地的生命财产与安全，地理位置较为重要。

该水库集水面积为18.05km',坝址以上河道干流长度10km,干流平均坡降5.4%。

水库正常蓄水位52.2n）（85高程系统，下同），设计洪水位53.54m,正常库容430万nf,校核洪水位54.03m，总库容643.9m3；死水位45.7m,死库容40万代。

是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合效益的小

（1）型水库。

1.2项目概况

近年来，xx水库水环境污染等问题日益严重，水库水生态现状及存在的问题如下：

（1）水生态现状

1XX水库周边有大量农田，农田种植生产过程中为保证农作物生产和收获，经常使用大量肥料（化肥、有机肥）和农药等农用化学品，这些物质在土壤累积，在降雨及灌溉的驱动下，肥料中的氮磷以及农药中的有机组分等通过径流等向水库迁移，造成水库水体污染。

2XX水库居民畜牧养殖污水和生活污水随意排入水库，导致水库水质浑浊，沿线河床均有不同程度的淤积，富营养化严重，水质较差。

（2）存在的问题

1农田面源污染；

2水生态修复能力不足。

针对上述问题，本次通过对生态系统的构建，新建生态浮岛，利用水生植物可吸收水中的污染物质，净化水质，促进生态链的有机循环，实现库区生态修复、植物净化水质，并兼具景观功能，为两栖动物提供栖息地。

2设计依据

1）中华人民共和国水法；

2）中华人民共和国防洪法；

3）中华人民共和国河道管理条例；

4）《灌溉与排水工程设计标准》（GB50288-2018）；

5）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）；

6）《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007）；

7）《疏浚工程技术规范》（JTJ319-99）o

3浮岛池设计

3.1生态浮岛技术

生态浮岛是利用漂浮栽培技术在被污染的水体中种植挺水植物和陆生植物，利用植物直接吸收水体中的氮、磷等营养元素，同时在植物根系形成生物膜，利用微生物的分解和代谢作用有效去除水中的有机污染物和其他营养元素。

绿狐尾藻属小二仙草科狐尾藻属，原产地为南美洲，作为景观植物引入我国已有200多年。

绿狐尾藻系多年生沉水或浮水草本植物，下部沉于水中，上部挺出水面，高度一般可达30cm,根状茎匍匐于水下或淤泥中。

叶片二型，水面以下呈丝状，黄绿色，而水面以上呈羽毛状，翠绿色，小叶片4-6片轮生。

花腋生，淡黄色或白色，小米粒大小，直径1.5-2mm,在中国不能正常结实，主要为无性繁殖。

在春夏季由于生长迅速，冬季生长缓慢。

植株对水体中养分的吸收能力强，用于治理水体污染。

图3.1-2生态浮岛实物图

生态浮岛设计

典型的湿式有框浮岛组成包括4个部分：

浮岛框体、浮岛床体、浮岛基质、浮岛植物。

1浮岛框体。

浮岛框体要求坚固、耐用、抗风浪，目前一般用PVC管、不锈钢管、木材、毛竹等作为框架，本项目浮岛框体采用不锈钢管，该管无毒无污染，持久耐用，重量大，能承受较大冲击力。

2浮岛床体。

浮岛床体是植物栽种的支撑物，同时是整个浮岛浮力的主要提供者。

本项目使用的是聚苯乙烯泡沫板。

这种材料具有成本低廉、浮力强大、性能稳定的特点，而且原材料来源充裕、不污染水质、材料本身无毒疏水，方便设计和施工，重复利用率相对较髙。

3浮岛基质。

浮岛基质用于固定植物植株，同时要保证植物根系生长所需的水分、氧气条件及能作为肥料载体，因此基质材料必须具有弹性足、固定力强、吸附水分、养分能力强，不腐烂，不污染水体，能重复利用特点，而且必须具有较好的蓄肥、保肥、供肥能力，保证植物直立与正常生长。

本项目使用的浮岛基质为海绵。

4浮岛植物。

植物是浮岛净化水体主体，需要满足以下要求：

适宜当地气候、水质条件，成活率高，优先选择本地种；根系发达、根茎繁殖能力强；植物生长快、生物量大；植株优美，具有一定的观赏性；具有一定的经济价值。

本项目使用绿狐尾藻。

3・2生态浮岛湿地设计

根据实地勘察，生态浮岛湿地位于xx水库库尾，在丰水期时是水库的淹没水面，在枯水期时为外露滩地，根据《中华人民共和国防洪法》第二十七条，建设跨河、穿河、穿堤、临河的桥梁、码头、道路、渡口、管道、缆线、取水、排水等工程设施，应当符合防洪标准、岸线规划、航运要求和其他技术要求，不得危害堤防安全，影响河势稳定、妨碍行洪畅通。

为了不影响水库的防洪库容，本次设计生态浮岛湿地为下挖式生态浮岛湿地，这样既不影响水库的防洪库容，还能增加水库的调蓄库容，又能使生态浮岛湿地常年保持水生植物所需的最小水深。

本次设计生态浮岛湿地尺寸为长170m*宽70m,面积11900m2o设计水深1.33m。

生态浮岛湿地地理位置图

护砌方案比选如下表：

生态浮岛湿地护砌加固设计方案比较表

比较内容

方案一

方案二

方案三

护砌加固要点

联锁式植草砖+浆砌石脚槽

浆砌石挡墙

格宾宿壇

主要工程量

土方开挖2.3万用，联锁式植草

砖202m3,浆砌石脚槽344m3

土方开挖2.5

万沖，浆砌石挡

墙1584m3

土方开挖2.7万nP,格宾挡壇

1200m3

估算投资

130万元

155万元

140万元

方案优点

於连锁块是专门为明渠和受低中型波浪作用的边坡提供有效、耐久的防止冲刷、护坡的作用。

独特的连锁性设计使每一个生态砖块被相邻的四个生态砖块锁住，这样保证每一块的位置准确并避免发生侧向移动。

生态砖铺面块提供一个稳定、柔性和透水性的坡面保护层。

按照国际通用的生态混凝土设计，在混凝土中添加了醋酸纤维等高分子物质，使暁连锁块在强度不变的情

况下更有利于水生植物生根和力生动物繁衍。

暁块的形状与大力都适合人工铺设，施工简单方便，造价较低，生态环保。

硬质护坡耐久

性好

格宾挡墙整体性比较好，由高强度钢丝编织的网笼再由绑丝绑扎到一起，可抵抗局部变形，而整体不会被破坏，內部填充石料的结构使其中间缝隙较多，透水性好，不会造成雨水或者水流的雨淤积，另外这种结构，经长期土壤灰尘的堆积，可形成适合植被生长的环境对环境影响小，另外还有施工简单快捷，寿命长等特点

方案缺点

无

对地基承载力

要求高，抗倾覆

能力弱，造价高

糙率大，易勾覆漂流物

结论

推荐方案

比较方案1

比较方案2

三个方案相比较。

方案一投资最小，且施工简单方便，造价较低，生态环保。

方案二投资最大，不经济。

方案三，投资次之，但糙率大，易勾覆漂

流物，影响库区美观。

最终推荐方案一最为生态浮岛湿地护砌加固处理措施。

3.3联锁式植草砖护坡设计

1）联锁式栓块生态护坡护岸原理

栓连锁块是专门为明渠和受低中型波浪作用的边坡提供有效、耐久的防止冲刷、护坡的作用。

独特的连锁性设计使每一个生态砖块被相邻的四个生态砖块锁住，这样保证每一块的位置准确并避免发生侧向移动。

生态砖铺面块提供一个稳定、柔性和透水性的坡面保护层。

按照国际通用的生态混凝土设计，在混凝土中添加了醋酸纤维等髙分子物质，使殓连锁块在强度不变的情况下更有利于水生植物生根和水生动物繁衍。

栓块的形状与大小都适合人工铺设，施工简单方便。

外型尺寸及工程参数如下：

殓连锁块外型尺寸及工程参数

几何尺寸

重量

长度

（mm）

宽度

（mm）

厚度

（mm）

容重

（kN/m）

接地净

面积

（m2）

重量

（kg）

单位面积重量（kg/m2）

开

孔

率

500

300

100

20〜24

0.094

13.5〜

16.0

145〜172

25

2）联锁式砌块生态护坡技术要求a：

护坡前进行边坡地基处理，清除杂草、树根、突出物，用适当的材料填充空洞并振实，使边坡表面平整、密实；b：

从下边沿开始联锁铺设三行联锁式护坡砖，砖的长度方向沿着水流反向铺设，下沿第一行砖有一半砌入趾墙中，与毛石或混凝土趾墙相锚固，下沿的第二行联锁砖的下边沿与趾墙墙面相交；

c：

从左（或右）下角铺设其他护坡砖，铺设方向与趾墙平行，不得垂直趾墙方向铺设，以防产生累计误差，影响铺设质量；d：

将联锁砖铺设至上沿挡墙内，砌筑上沿挡墙，使上沿部分联锁砖与上沿挡墙锚固；如需进行联锁砖面层色彩处理时，清除联锁砖表面浮灰及其它杂物、污染，如需水洗时，可用水冲洗，待水干后即可进行色彩处理；e：

用干砂、碎石或土填充砖孔和接缝；

f：

检查坡面平整度，对不符合的局部地区进行二次处理，直至达到设计

•6

标准。

3）联锁砖护岸结构布置

联锁砖护岸顶部设置0.3mX0.4m现浇C20栓封顶，下部设置土工布反滤,底部设置浆砌石基座0.8mX1.0m。

桧封顶及浆砌石基座均每隔10ni设一道伸缩缝，内嵌沥青杉板。

典型设计图如下。

联锁式混凝土块护坡

3.4堰坝设计

（1）引水渠道断面水力要素按明渠均匀流公式进行计算，其公式如

下：

Q=AC—

式中：

Q—渠道设计流量，m7s；A—渠道过水断面面积,

H

2.25m2；

C—谢才系数一33.82,

R—水力半径,R=A/x—0.37；

x—湿周一-6.16；

i—渠道比降一1/2000；

n—渠床糙率系数，土渠取n二0.025

・7

根据以上计算公式可得Q二1.03m7so

（2）堰坝溢流宽度确定

堰坝为开敞式宽顶堰，按以下公式计算下泄流量:

按堰流公式计算:

3

Q=

式中：

oS——淹没系数；

m流量系数；b

——溢流宽度；

H——包括行近流速在内的堰上水头；

g——重力加速度。

堰坝泄流计算成果表3.4.1

宽顶堰，2.5<6/H<10各一堰的厚度；H—堰上作用水头

边墩形状：

直角1,八字形2,圆弧形3,流线形4

闸墩形状：

矩形1,尖角形2,半圆形3,尖圆形4,流线形5.

底坎：

直坎1,圆坎2.

边墩型

闸墩型

底坎型

孔数

坎高

P（m）

堰底高程

（m）

陂上水

位（m）

下游水

位（m）

单孔宽

B（m）

1

1

1

1

0.5

48.65

49.15

47.32

3

计算流量

Q（m3/s）

堰静

水头

H（m）

Ho3/2

hs/HO

淹没系数各

流量系数

m

边墩系

数

闸墩系数

侧收缩系数£

1.57

0.50

0.35

0.000

1.000

0.35

1

0.8

0.967

（3）堰坝稳定及应力计算

计算工况：

选择最不利的工况：

为正常挡水工况。

其抗滑稳定分析采用抗剪断公式计算，经采用《重力坝稳定及基底应力计算》标准程序计算。

计算公式为：

广（!

>_U）+cS

“刀.8

式中：

广一抗剪断摩擦系数；

抗剪断凝聚力系数；

工接触面以上的总铅直力（不包括扬压力）；

工P-接触面以上的总水平力；U

—作用在接触面以上的扬压力；

A—接触面的面积。

应力计算公式为：

B~B2

式中：

丫“—作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和；工M—作用于计算截面以上全部荷载对截面形心的力矩总和;

B—计算截面的长度。

计算成果详见表。

堰坝抗滑稳定计算成果表

表3.4.1

抗滑稳定安全系数

基底应力（Kpa）

地基承载力R

k

[k]

omax

omin

地基土类别

[R]

34.60

3

21.50

10.