xuhaifeng299 - 2008-11-7 9:37:00
摘 要：针对传统重力式挡墙护岸工程费用高、维修频繁、破坏生态、影响景观等缺点，自嵌式植生挡土墙技术，无需砂浆，直接干垒，本身结构可以为水生动植物生长提供空间，利用植物修复和生态护岸技术达到对水质的净化。既满足挡墙的要求，又在景观、环保及河道防污治污防洪等综合效果方面具有优势。本文对这种挡土墙的特点和在水环境中的应用方面做了阐述。
关键词：自嵌式植生挡土墙；水环境；植物修复；生态护岸；景观
Application of Self-anchored green retaining wall in water environment
Abstract: According to traditional gravity retaining wall disadvantages, such as high cost, effecting landscape, frequent repair act, the paper introduces the self-anchored green retaining wall which can sole such problems. In various water environments, it provides space for the growth and development of aquatic animals and plants. Also it’s structure creates the condition for purifying water using the technology of Phytoremediation and ecological embankment. Not only it can reach requirement of retaining wall but also have the advantage of landscape, environmental protection, pollution prevention, flood control etc. This paper discusses the characteristic, structure principle,and application of self-anchored green retaining wall in water environment.
Key words: Self-anchored green retaining wall; water environment; Phytoremediation; ecological embankment; landscape
我国水环境问题形势严峻，江河湖的水质呈现出恶化的趋势，在满足水利工程水利功能的前提下，利用水生动植物营造水景，美化环境，改善河湖水质越来越引起人们的重视。传统的混凝土护岸挡墙，虽可以满足加固岸边的作用，但耐久性差，局部破坏可导致更大破坏，加上本身难以植草，造成沿河岸一片灰色，影响城市和河道景观，不透水性也破坏了自然生态系统，加剧水质恶化。在国外，早在20世纪60年代就出现了联锁型干垒挡土块最并得到广泛应用[1-3]，自嵌式植生挡土结构作为一种新型挡土结构是对这种结构的引进和创新。此结构以预制混凝土块为建筑材料，无需砂浆砌筑直接层层错位干垒而成，依靠带有后缘的块与块之间嵌锁作用和以及加筋体防止滑动倾覆；块体生态孔可实现快速绿化，起到植物修复作用。“鱼槽设计”也为鱼类等水生动物产卵提供场所。挡而不隔的渗透性可保证河岸与河流水体之间的物质交换，实现生态护岸功能。目前，该技术已开始在我国水利工程中得到应用[4-6]。
1 我国水环境现状及植物修复技术
据近期的水资源评价反映，我国七大水系、主要河流，湖泊、近岸海域及部分地区的地下水都受到不同程度的污染[7,8]。水环境污染主要包括江河水污染问题和湖泊、水库的氮、磷等营养物质富营养化等方面。随着经济发展及水利现代化进程的加快，国家提出了在本世纪末使全国水生态系统得到基本修复的目标。为了实现这一目标，以植物修复为主的生态修复技术的研究及应用成为了当今水环境污染综合治理领域的热点[9-13]。近年来，该技术已经广泛地应用到我国江、河、湖、库等水体污染治理上，并有了许多成功的工程实例。例如，滇池东北岸的植物修复工程、长江流域植物修复工程、长江口杭州湾海洋植物修复工程、云南抚仙湖、星云湖植物修复工程等[8]。
植物修复技术对水环境的净化机理主要是：在适宜的生长条件下，与水中微生物、藻类等生物共同作用的水生植物，根据其自身特点，将水中的富营养化物质，如N、P、重金属污染物等吸收在根、茎、叶等不同部位，从而既提供自身的营养需求，又达到净化水质的作用。它的理论基础是基于仿生学的理论对自然界恢复能力的人工强化[9]。
与其他水环境污染治理的方法相比，植物修复技术主要有以下几个方面的优点[8]：(1)植物修复可以现场进行，减少了运输费用和人类直接接触污染物的机会；(2)对水体的富营养化物质、有机污染物、重金属污染物等有良好的处理效果；(3)能实现水体营养平衡，改善水体的自净能力；(4)工程造价相对较低，不需耗能或低耗能；(5)在治理水体的过程中，无须投放药剂，不会形成二次污染。
2自嵌式植生挡土墙简介
自嵌式植生挡土墙，由自嵌式植生挡土块、塑胶棒、加筋材料、滤水填料和土体组成。独特的后缘设计使得墙体砌筑成了简单的“堆码”，楔形结构可形成任意曲线墙体，具有传统钢筋混凝土或毛石挡土墙无法比拟的环境装饰效果。基本尺寸：400mm×305mm×150mm（长×宽×高），具体细部构造见图1，其中植生孔A回填土壤种植水生植物，B孔填级配碎石。挡土块实物图见图2。
与其它挡土墙系统相比自嵌式植生挡土墙做了很多改进：
① 相对柔性结构。它对挡土墙基础要求不高，能承受一定的位移与沉降而不产生明显的应力集中，因此特别适应在松软基础上应用。
② 采用干垒成墙，允许水持续透过挡土墙，而这一透水作用有效降低了挡土结构后水压力作用。也是由于这个特性，在河、渠护岸中应用，可以促进挡墙外河水与挡墙内地下水交换，提高了河道渠道的自净能力，也有利于各种水生物生长，是保持生态环境的良好挡土墙结构。
③ 砌块挡土结构可以在现场设计挡土墙位置、层位、高度与施工方法。可以改变砌块形状、大小并在相当困难的场地施工(即可不用机械施工)，而无浆砌的施工方法可以大大提高施工速度，缩短建设工期。
建成后自嵌式植生挡土墙生态景观效果见图3。
3自嵌式植生挡土墙的工作原理
自嵌式植生挡土结构是依靠自嵌式挡土块干垒而形成的柔性挡土结构。主要依靠自嵌式挡土块块体自重来抵抗动静荷载，达到稳定的作用。此结构无须砂浆砼施工，依靠带有凸缘的块与块之间嵌锁作用和自身重量来防止滑动倾覆。自嵌式植生挡土块也可水平分层布置拉接网片构成加筋挡土墙，土体中的拉接网片使块体挡土墙与土体成为一个整体，从而加大了墙身宽度和重量[14]。这样砌块和加筋土共同作用相当于重力式挡土墙抵抗土压力和顶部荷载等的破坏作用。自嵌式植生挡土墙因砌块后缘槽口的存在自然形成12°的坡度，使墙体重心偏内，增加墙体在侧向土压力作用下的抗倾覆能力。自嵌式植生挡土墙结构如图4所示。
自嵌式植生挡土墙块具有良好的耐腐蚀性、耐水性和抗冻性，适于各种临水工程；结构上，它是柔性重力式结构，能适应较大的整体沉降和一定程度的不均匀沉降，允许块体微小的位移。流水条件下的堤岸一定程度的沉降和位移是难以避免的。比较各种类型混凝土护岸，它的适应性更强；从水力学角度，采用墙身和墙趾同时排水的干垒挡土墙排水结构(见图4)，比较传统的砖石结构，自嵌式植生挡土墙系统排水效果更好，墙体水压力较小，稳定性更好。所以，无论从材性、结构还是水力学各种角度上考虑，自嵌式植生挡土墙挡土墙都是适用于各种水环境工程如河堤、湖泊护岸、水渠、海滨堤岸等。另外，方便快捷的施工、美观自然的装饰效果和相对经济的投入在临水工程中也一样能得到充分体现。
自嵌式植生挡土墙挡土墙用于临水工程时，必须考虑水速、水位急降以及浮冰等因素的影响，通常须采用加筋土挡土墙结构并使用适当的滤水材料，墙趾应得到有效的保护以抵御流水冲刷和侵蚀，冬季尚须考虑适当的措施防止浮冰的破坏。
4自嵌式植生挡土墙在水环境中的特点
1) 自嵌式植生挡土墙墙面上生态孔可以植草、种花，墙体填土中可以种小型乔木，各种水环境中，水下部分可以种植水草。块体后缘内孔A（见图1）用于填充植生土壤，立体式的植生效果，景观化良好。研究表明[9]，水生植物对水体具有良好的净化效果，可以有效去除水体中的氮、磷，能耗低，简单易行。同时植物的根系可以穿过挡土块，达到固化墙体的作用；
2) 长期的水力作用带起的泥沙等物遇到墙体的阻挡减速后，在重力的作用下会沉积在内孔A和B内，提供水生植物生长的土壤，而积淀的矿物元素更是植物的生长所需，实现可持续的绿化效果；
3) “鱼巢”设计和生长起来的水生植物为鱼类产卵繁殖提供场所，发挥了“以鱼养水”的作用，为水体的整体生态平衡起到一定的作用；
4) 自嵌式植生型挡土墙由于不用砂浆，挡而不隔的渗透性可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能，有效抑制藻类的生长繁殖，发挥水体自净作用，并调整生态循环系统，重建河道以及河堤的生态系统。同时具有一定的抗洪强度；
5结论
水体富营养化已经成为当前河湖管理中的一个重大难题。利用水生植物净化河湖等水体必将具有非常广阔的发展前景。自嵌式植生挡土墙充分利用植物修复和生态护岸技术达到对水环境的改善。无砂浆构砌的渗透性可使得河岸与河流水体之间物质交换，发挥了水体的自净作用，提高水生动植物的成活率。且能以迅速、低成本和可持续的最优技术实现挡土墙的绿化，为水环境中的挡土结构向景观化、生态化发展提供了新的途径。
参考文献
[1] Chungsik Yoo and Kwang-Moon Lee，Instrumentation of Anchored Segmental Retaining Wall[J].Geotechnical Testing Journal, 2003, 26 (4): 382-389
[2] Telleria Micheal D. A Study in Segmental Retaining Walls[J]. Builder and Developer Magazine , 2001,3: 1-3
[3] Koerner Robert M. and Soong Te-Yang, Geosynthetic reinforced segmental retaining walls[J].Geotextiles and Geomembranes, 2001, 19, (6): 359-386
[4] 王锭一. 自嵌式挡土墙的应用与研究[J].福建建设科技, 2007,3:5-7
[5] 盛蓉,潘明华. 自嵌式加筋挡土墙在河道整治工程中的运用[J]. 江苏水利, 2007, 8:13-17
[6] 郑炳寅, 郑克红, 何运水. 优凝舒布洛克自嵌式景观挡土墙在水利工程中的应用[J]. 水利科技与经济2006,10: 708－709.
[7] 雷川华, 吴运卿. 我国水资源现状、问题与对策研究[J]. 节水灌溉, 2007, 4: 41－43.
[8] 王会肖, 王红瑞. 中国水环境水生态的若干问题及其对策[J]. 科学对社会的影响, 2006,1:21-26
[9] 胡晓东, 阮晓红, 宫莹. 植物修复技术在我国水环境污染治理中的可行性研究[J]. 云南环境科学2004, 23(1): 48－50.
[10] 董哲仁, 刘倩, 曾向辉. 受污染水体的生物一植物修复技术[J].水利水电技术, 2002, 33(2): 1—4.
[11] 李明传. 水环境生态修复国内外研究进展[J]. 中国水利, 2007, 11: 25—27.
[12] 白成勇, 张 昕. 利用水生植物建设城市河湖优美水环境[J]. 北京水利, 2004, 2: 34－35.
[13] 龚海涛, 吴涛. 生物修复技术在江苏水环境整治中的应用[J]. 污染防治技术, 2005, 18(5): 5—7.
[14] 王锭一. 自嵌式挡土墙的应用与研究[J]. 福建建设科技2007, 3: 5－7.
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关键词：自嵌式植生挡土墙；水环境；植物修复；生态护岸；景观
Application of Self-anchored green retaining wall in water environment
Abstract: According to traditional gravity retaining wall disadvantages, such as high cost, effecting landscape, frequent repair act, the paper introduces the self-anchored green retaining wall which can sole such problems. In various water environments, it provides space for the growth and development of aquatic animals and plants. Also it’s structure creates the condition for purifying water using the technology of Phytoremediation and ecological embankment. Not only it can reach requirement of retaining wall but also have the advantage of landscape, environmental protection, pollution prevention, flood control etc. This paper discusses the characteristic, structure principle,and application of self-anchored green retaining wall in water environment.
Key words: Self-anchored green retaining wall; water environment; Phytoremediation; ecological embankment; landscape
我国水环境问题形势严峻，江河湖的水质呈现出恶化的趋势，在满足水利工程水利功能的前提下，利用水生动植物营造水景，美化环境，改善河湖水质越来越引起人们的重视。传统的混凝土护岸挡墙，虽可以满足加固岸边的作用，但耐久性差，局部破坏可导致更大破坏，加上本身难以植草，造成沿河岸一片灰色，影响城市和河道景观，不透水性也破坏了自然生态系统，加剧水质恶化。在国外，早在20世纪60年代就出现了联锁型干垒挡土块最并得到广泛应用[1-3]，自嵌式植生挡土结构作为一种新型挡土结构是对这种结构的引进和创新。此结构以预制混凝土块为建筑材料，无需砂浆砌筑直接层层错位干垒而成，依靠带有后缘的块与块之间嵌锁作用和以及加筋体防止滑动倾覆；块体生态孔可实现快速绿化，起到植物修复作用。“鱼槽设计”也为鱼类等水生动物产卵提供场所。挡而不隔的渗透性可保证河岸与河流水体之间的物质交换，实现生态护岸功能。目前，该技术已开始在我国水利工程中得到应用[4-6]。
1 我国水环境现状及植物修复技术
据近期的水资源评价反映，我国七大水系、主要河流，湖泊、近岸海域及部分地区的地下水都受到不同程度的污染[7,8]。水环境污染主要包括江河水污染问题和湖泊、水库的氮、磷等营养物质富营养化等方面。随着经济发展及水利现代化进程的加快，国家提出了在本世纪末使全国水生态系统得到基本修复的目标。为了实现这一目标，以植物修复为主的生态修复技术的研究及应用成为了当今水环境污染综合治理领域的热点[9-13]。近年来，该技术已经广泛地应用到我国江、河、湖、库等水体污染治理上，并有了许多成功的工程实例。例如，滇池东北岸的植物修复工程、长江流域植物修复工程、长江口杭州湾海洋植物修复工程、云南抚仙湖、星云湖植物修复工程等[8]。
植物修复技术对水环境的净化机理主要是：在适宜的生长条件下，与水中微生物、藻类等生物共同作用的水生植物，根据其自身特点，将水中的富营养化物质，如N、P、重金属污染物等吸收在根、茎、叶等不同部位，从而既提供自身的营养需求，又达到净化水质的作用。它的理论基础是基于仿生学的理论对自然界恢复能力的人工强化[9]。
与其他水环境污染治理的方法相比，植物修复技术主要有以下几个方面的优点[8]：(1)植物修复可以现场进行，减少了运输费用和人类直接接触污染物的机会；(2)对水体的富营养化物质、有机污染物、重金属污染物等有良好的处理效果；(3)能实现水体营养平衡，改善水体的自净能力；(4)工程造价相对较低，不需耗能或低耗能；(5)在治理水体的过程中，无须投放药剂，不会形成二次污染。
2自嵌式植生挡土墙简介
自嵌式植生挡土墙，由自嵌式植生挡土块、塑胶棒、加筋材料、滤水填料和土体组成。独特的后缘设计使得墙体砌筑成了简单的“堆码”，楔形结构可形成任意曲线墙体，具有传统钢筋混凝土或毛石挡土墙无法比拟的环境装饰效果。基本尺寸：400mm×305mm×150mm（长×宽×高），具体细部构造见图1，其中植生孔A回填土壤种植水生植物，B孔填级配碎石。挡土块实物图见图2。
与其它挡土墙系统相比自嵌式植生挡土墙做了很多改进：
① 相对柔性结构。它对挡土墙基础要求不高，能承受一定的位移与沉降而不产生明显的应力集中，因此特别适应在松软基础上应用。
② 采用干垒成墙，允许水持续透过挡土墙，而这一透水作用有效降低了挡土结构后水压力作用。也是由于这个特性，在河、渠护岸中应用，可以促进挡墙外河水与挡墙内地下水交换，提高了河道渠道的自净能力，也有利于各种水生物生长，是保持生态环境的良好挡土墙结构。
③ 砌块挡土结构可以在现场设计挡土墙位置、层位、高度与施工方法。可以改变砌块形状、大小并在相当困难的场地施工(即可不用机械施工)，而无浆砌的施工方法可以大大提高施工速度，缩短建设工期。
建成后自嵌式植生挡土墙生态景观效果见图3。
3自嵌式植生挡土墙的工作原理
自嵌式植生挡土结构是依靠自嵌式挡土块干垒而形成的柔性挡土结构。主要依靠自嵌式挡土块块体自重来抵抗动静荷载，达到稳定的作用。此结构无须砂浆砼施工，依靠带有凸缘的块与块之间嵌锁作用和自身重量来防止滑动倾覆。自嵌式植生挡土块也可水平分层布置拉接网片构成加筋挡土墙，土体中的拉接网片使块体挡土墙与土体成为一个整体，从而加大了墙身宽度和重量[14]。这样砌块和加筋土共同作用相当于重力式挡土墙抵抗土压力和顶部荷载等的破坏作用。自嵌式植生挡土墙因砌块后缘槽口的存在自然形成12°的坡度，使墙体重心偏内，增加墙体在侧向土压力作用下的抗倾覆能力。自嵌式植生挡土墙结构如图4所示。
自嵌式植生挡土墙块具有良好的耐腐蚀性、耐水性和抗冻性，适于各种临水工程；结构上，它是柔性重力式结构，能适应较大的整体沉降和一定程度的不均匀沉降，允许块体微小的位移。流水条件下的堤岸一定程度的沉降和位移是难以避免的。比较各种类型混凝土护岸，它的适应性更强；从水力学角度，采用墙身和墙趾同时排水的干垒挡土墙排水结构(见图4)，比较传统的砖石结构，自嵌式植生挡土墙系统排水效果更好，墙体水压力较小，稳定性更好。所以，无论从材性、结构还是水力学各种角度上考虑，自嵌式植生挡土墙挡土墙都是适用于各种水环境工程如河堤、湖泊护岸、水渠、海滨堤岸等。另外，方便快捷的施工、美观自然的装饰效果和相对经济的投入在临水工程中也一样能得到充分体现。
自嵌式植生挡土墙挡土墙用于临水工程时，必须考虑水速、水位急降以及浮冰等因素的影响，通常须采用加筋土挡土墙结构并使用适当的滤水材料，墙趾应得到有效的保护以抵御流水冲刷和侵蚀，冬季尚须考虑适当的措施防止浮冰的破坏。
4自嵌式植生挡土墙在水环境中的特点
1) 自嵌式植生挡土墙墙面上生态孔可以植草、种花，墙体填土中可以种小型乔木，各种水环境中，水下部分可以种植水草。块体后缘内孔A（见图1）用于填充植生土壤，立体式的植生效果，景观化良好。研究表明[9]，水生植物对水体具有良好的净化效果，可以有效去除水体中的氮、磷，能耗低，简单易行。同时植物的根系可以穿过挡土块，达到固化墙体的作用；
2) 长期的水力作用带起的泥沙等物遇到墙体的阻挡减速后，在重力的作用下会沉积在内孔A和B内，提供水生植物生长的土壤，而积淀的矿物元素更是植物的生长所需，实现可持续的绿化效果；
3) “鱼巢”设计和生长起来的水生植物为鱼类产卵繁殖提供场所，发挥了“以鱼养水”的作用，为水体的整体生态平衡起到一定的作用；
4) 自嵌式植生型挡土墙由于不用砂浆，挡而不隔的渗透性可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能，有效抑制藻类的生长繁殖，发挥水体自净作用，并调整生态循环系统，重建河道以及河堤的生态系统。同时具有一定的抗洪强度；
5结论
水体富营养化已经成为当前河湖管理中的一个重大难题。利用水生植物净化河湖等水体必将具有非常广阔的发展前景。自嵌式植生挡土墙充分利用植物修复和生态护岸技术达到对水环境的改善。无砂浆构砌的渗透性可使得河岸与河流水体之间物质交换，发挥了水体的自净作用，提高水生动植物的成活率。且能以迅速、低成本和可持续的最优技术实现挡土墙的绿化，为水环境中的挡土结构向景观化、生态化发展提供了新的途径。
参考文献
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联系人：许先生
网址：www.usablock.com www.jgslw.com