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多孔隙生态护岸的实验分析与设计研究

刘盈斐  
【摘要】: 以往,国内外河道堤防的保护技术多采用浆砌或干砌块石、现浇混凝土、预制混凝土块体等结构形式。这些结构形式对景观、环境和生态均产生了不良的影响,造成水体与陆地环境恶化和生态破坏,甚至严重威胁着人们赖以生产、生活的生态环境。国内外工程技术人员已开始研究生态型护岸技术,并提出了多种生态型护岸结构形式,但这些技术大多从保护岸坡结构稳定的角度来研究问题,并没有考虑其对环境、生态的影响,缺乏生态学角度的理论支持和后期的效果验证。 本论文在分析了孔隙自然特征以及动物利用或创造孔隙的目的后,首先进行了生态护岸孔隙特点与集鱼效果实验。该实验包括四部分:实验一孔隙有无对比实验、实验二孔隙材料对比实验、实验三孔隙植被覆盖对比实验和实验四孔隙颜色对比实验。利用两个正态总体数学期望比较的方法,对前三个实验进行成对观察的显著性差异分析,得出了鱼类对孔隙的选择特点。之后,根据实验结果,本论文设计了一种新型多孔栖息单元式生态护岸块体,该护岸块体可以恢复河流生境,提供幼鱼躲避敌害、水生植物生长、水生昆虫筑巢、水生昆虫上岸的场所。特别是在护岸块体内放入填料,形成食物链,促进水生生态系统的恢复与稳定。 在设计出新型护岸之后,本文以大连市大沙河为例,利用River2D软件对具体河段内的流速和加权可利用面积(WUA)进行了不同工况(即方案一维持原始条件、方案二河段沿岸修建多孔栖息单元式生态护岸、方案三在河底最大流速处修建护底、方案四同时沿岸修建多孔栖息单元式生态护岸和护底)的分析,对比了四种方案在不同流量下的生态恢复效果、断面流速以及WUA值,并进行了方案优选,验证了应用该生态护岸能有效的改善鱼类栖息地质量。最后,利用嵌入式模型来计算生态护岸修建后的鱼类数量变化趋势,通过计算固定流量下的鱼类数量,对比分析了鱼类数量恢复情况,验证了该生态护岸能够有效的恢复鱼类数量。研究表明,两种验证方法得出了一致结果,即方案四是最佳方案,会产生显著的生态效果。


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