專利名稱：多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于河道治理和河流生境恢復技術領域。涉及到對護岸塊體多孔隙結構生態(tài)作用的研究，特別是如何利用多孔隙結構營造局部小生境、提高糙率、減緩流速，提供魚類產卵、幼魚躲避敵害、水生植物生長、水生昆蟲筑巢、水生昆蟲上岸的場所。
背景技術：
目前，為了盡量保持河道的自然特征及水流多樣性，國內外工程技術人員已開始研究生態(tài)護岸技術，并提出了一些可以恢復河岸植物生長的生態(tài)護岸結構形式，如穩(wěn)定河岸并提供生境的木本植物栽培技術(woody plantings)和草本植物覆蓋技術(Herbaceous cover)、利用自然或合成材料的土壤加固技術(Soil reinforcement)等，但是這些護岸結構往往沒有提供魚類需要藏身的孔隙及水生昆蟲上岸的通路，更沒有把水生動植物的需求結合在一起，沒有體現“生態(tài)”的全面涵義，缺乏考慮水生生物對孔隙的利用。
護岸孔隙與水和陸地的環(huán)境作用和功能直接相關，既是接近陸地的一部分，又是接近水濱的一部分，是食物、庇護和棲息的重要資源。研究護岸的孔隙特點，從生態(tài)機理上對生態(tài)護岸進行理論指導和科學分析，可以營造出讓更多的物種正常棲息、繁衍的護岸孔隙空間。
本發(fā)明經過認真的理論研究，認為，河流中的木塊、樹根、深潭、淺灘、懸垂植物、卵石、塊石或人工材料等形成的孔隙結構構成了魚類等水生動物不同生命階段不可或缺的棲息地。從材料上來說，孔隙可分為硬性孔隙和軟性孔隙。硬性孔隙主要是由河岸上的天然或人工硬性材料(如塊石、混凝土、木樁等)形成的固定形狀孔隙結構。軟性孔隙主要是岸邊土壤、植物根系、懸垂的葉莖等形成的可變形狀孔隙結構。孔隙具有重要的生態(tài)功能，包括提供避難場所和營巢條件、降低流速、遮蔽陽光、提供通道以及有助于食物鏈的形成等。魚類需要貫通性孔隙，便于逃生；而水生昆蟲則需要附著在流速低的孔隙空間，一方面保持自身穩(wěn)定，另一方面逃避掠食者；對于幼蟲生長在水中而成蟲生長在陸地的昆蟲，為了安全重返陸地，需要有遷移的通道及棲身的孔隙，而且孔口最好有水生植物覆蓋以提高安全性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體，利用塊體的內部構造提供魚類產卵、幼魚躲避敵害、水生植物生長、水生昆蟲筑巢、水生昆蟲上岸的場所。特別是本發(fā)明在護岸塊體內放入填料，形成食物鏈，促進水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復與穩(wěn)定。此外，還能夠抵抗局部水動力并保持結構整體性。
本發(fā)明的技術方案如下本發(fā)明的結構由中空混凝土柱1、鏤空孔11、填料2、植生孔3、底部過魚孔4構成，其特征在于中空混凝土柱1呈立方體，壁上有鏤空孔11；后壁5具有植生孔3，與底部7相連；底部7具有2個同等大小的四角形底部過魚孔4；具有左右互鎖的右壁插孔9和左壁插耳12，上下互鎖的底部插槽14、底部插槽前分格16、底部插槽后分格15和前上部插耳10a、中上部插耳10b、后上部插耳10c；底部插槽14位于中空混凝土柱1的底部；前上部插耳10a和中上部插耳10b位于中空混凝土柱1的上部四角，后上部插耳10c位于背部固定件12上。
本發(fā)明的中空混凝土柱1在施工時要插入填料2。填料可根據河流所要恢復的主要物種來確定，一般情況下放入填木。木頭有營造局部小生境的重要作用，由于木頭隨著時間增加不斷腐爛，營養(yǎng)物質逐漸釋放到河水中，促進周圍有機質生長和微生物聚集，形成食物鏈。中空混凝土柱1外壁的鏤空孔11與內部填木之間形成了縫隙，為魚類捕食提供了場所。一段時間以后，植生孔3中的植物生境形成，將取代填木的作用。填木消耗后，中空孔轉變?yōu)樗飾⒌膱鏊?br> 后壁5的植生孔3與背面土壤相通，一方面提供了水生植物生長需要的土壤，另一方面，由于不是每種動物都利用現成的孔隙，一些鳥類和昆蟲需要利用河邊泥土自行修筑巢穴，因此提供了昆蟲等棲身和上陸的土壤。
護岸塊體底部7位于植生孔3下方，承載植生孔3植被生長之前土壤的少量塌落，并為植物生長提供最初的扎根條件。底部7還有2個等大的底部過魚孔4，魚類等水生動物可在其中自由游動。把護岸塊體分排搭接之后，底部7起到了擋板的作用，對于水生動物來說可以遮蔽敵害。此外，藻類等也可以在底部7上固著。
護岸塊體右壁8上的右壁插孔9和左壁6上的左壁插耳12、底部插槽14和前上部插耳10a、中上部插耳10b、后上部插耳10c起到了側向和縱向連接的作用。由于左壁插耳12尺寸小于右壁插孔9，前上部插耳10a、中上部插耳10b和后上部插耳10c的尺寸小于底部插槽14、底部插槽前分格16和底部插槽后分格15，所以允許一定的變形，便于在河流彎曲段進行安裝。如，當護岸塊體高度為0.6m，護岸塊寬度為0.6m時，拼裝的角度為47°到90°；當護岸塊體高度為0.6m，護岸塊寬度為0.4m時可以拼裝的角度為35°到90°，因此增加了穩(wěn)定性和護岸塊的適應性。
本發(fā)明的效果和益處是，充分考慮了孔隙的生態(tài)作用，為水生動植物生長提供了需要的空間；根據生態(tài)學原理，營造局部小生境；根據水力學原理，提高了護岸糙率，減緩了流速。本發(fā)明在滿足護岸穩(wěn)定的前提下，解決硬質護岸對河流生態(tài)系統(tǒng)的破壞問題。護岸塊體安裝簡單，有多種安裝樣式，適合河流的直線段和彎曲段，垂直岸坡或傾斜岸坡。本發(fā)明可廣泛用于大、中、小型河流的河道治理與河流生境恢復中。


附圖1是多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體側視圖。
圖中1中空混凝土柱；2填料；3植生孔；4底部過魚孔；5后壁；6左壁；7底部；8右壁；9右壁插孔；10a前上部插耳；10b中上部插耳；10c后上部插耳；11鏤空孔；12左壁插耳；13背部固定件；14底部插槽。
附圖2是多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體俯視圖。
附圖3是多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體正視圖。
附圖4是多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體右視圖。
附圖5是多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體左視圖。
附圖6是底部插槽14與前上部插耳10a、中上部插耳10b和后上部插耳10c的連接樣式圖，圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)、圖6(d)、圖6(e)為5種不同的連接樣式，圖中15底部插槽后分格；16底部插槽前分格。
附圖7是彎曲河段的護岸塊鋪設俯視圖。
附圖8是直線段護岸鋪設平視圖。
附圖9是垂直岸坡鋪設剖面圖。
附圖10是圖6(c)樣式下的傾斜岸坡鋪設剖面圖。
具體實施例方式
以下結合技術方案和附圖，詳細敘述本發(fā)明的具體實施方式
。
水平方向的施工安裝時，從一端開始逐塊銜接，第一排塊體的左壁插耳12插入相鄰塊體的右壁插孔9中。安裝之后需要用細土填充植生孔3，并撒入草籽，用回填土填埋背部固定件13，起到固定的作用。在每個護岸塊的中空混凝土柱1內放入填料2之后，安裝第二排護岸塊體。安裝時要注意上下部位的咬合，左右仍然利用插槽依次銜接。第三排等以此類推。由于右壁插孔9和底部插槽14允許的最大連接變形縫長為0.15m，因此可以計算出布置成N排護岸時的最小允許曲率半徑R。計算結果如表1所示。
表1N排護岸時的最小允許曲率半徑計算結果

在允許的最小彎曲半徑情況下鋪設的護岸塊體俯視圖見圖7所示。直線段護岸鋪設平視圖見圖8所示。
垂直方向的施工施工時，根據岸坡的角度要求可以選擇不同的垂向安裝樣式，見圖6所示。底部插槽14內設置的底部插槽前分格16和底部插槽后分格15允許護岸塊拼裝成5樣式。以下對這5樣式進行說明。
在圖6(a)的樣式下，中上部插耳10b緊緊頂住底部插槽前分格16，后上部插耳10c插入底部插槽前分格16內，底部插槽后分格15內不插插耳。
在圖6(b)的樣式下，中上部插耳10b和后上部插耳10c均插入底部插槽前分格16并緊緊頂住前分格16的兩頭，底部插槽后分格15內不插插耳。
在圖6(c)的樣式下，后上部插耳10c插入底部插槽后分格15并緊緊頂住后分格15的前部，中上部插耳10b插入底部插槽前分格16。
在圖6(d)的樣式下，中上部插耳10b插入底部插槽前分格16，前上部插耳10a緊緊頂住底部插槽后分格15，底部插槽后分格15內不插插耳。
在圖6(e)的樣式下，中上部插耳10b插入底部插槽前分格16并緊緊頂住前分格16的后部，前上部插耳10a插入底部插槽前分格16，并緊緊頂住底部插槽前分格16前部。
此外，還可以根據實際需要確定護岸塊的寬度和高度。如，當護岸塊體高度為0.6m，而護岸塊寬度從0.6m變化為0.5m和0.4m時，拼裝的傾斜角度見表2所示。
表2不同護岸塊體寬度下可拼裝的傾斜角度計算結果

當填料2的密度小于水的密度時，建議不使用圖6(a)和(b)的安裝樣式，防止填料流失。
權利要求
1.一種多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體，其結構由中空混凝土柱(1)、鏤空孔(11)、填料(2)、植生孔(3)、底部過魚孔(4)構成，其特征在于中空混凝土柱(1)呈立方體，壁上有鏤空孔(11)；后壁(5)具有植生孔(3)，與底部(7)相連；底部(7)具有2個同等大小的四角形底部過魚孔(4)；具有左右互鎖的右壁插孔(9)和左壁插耳(12)，上下互鎖的底部插槽(14)、底部插槽前分格(16)、底部插槽后分格(15)和前上部插耳(10a)、中上部插耳(10b)、后上部插耳(10c)；底部插槽(14)位于中空混凝土柱(1)的底部；前上部插耳(10a)和中上部插耳(10b)位于中空混凝土柱(1)的上部四角，后上部插耳(10c)位于背部固定件(12)上。
2.根據權利要求1所述的一種多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體，其特征還在于中空混凝土柱(1)內插入填料(2)。
3.根據權利要求1所述的一種多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體，其特征還在于底部插槽(14)內設置的底部插槽前分格(16)和底部插槽后分格(15)構成的拼裝角度為35°到90°。
全文摘要
本發(fā)明屬于河道治理和河流生境恢復技術領域，提供了一種多孔棲息單元式生態(tài)護岸塊體。本發(fā)明的內部結構主要由中空混凝土柱、鏤空孔、填料、植生孔和底部過魚孔構成，同時護岸塊體具有左右互鎖的右壁插孔和左壁插耳，上下互鎖的底部插槽、底部插槽前分格、底部插槽后分格和前上部插耳、中上部插耳、后上部插耳。本發(fā)明的效果和益處是可以恢復河流生境，提供幼魚躲避敵害、水生植物生長、水生昆蟲筑巢、水生昆蟲上岸的場所。
文檔編號A01G9/00GK1944803SQ20061020068
公開日2007年4月11日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權日2006年7月14日
發(fā)明者許士國, 劉盈斐 申請人:大連理工大學