一种水库表面陆生脊椎动物通行结构及其施工方法

摘要

本发明公开了一种水库表面陆生脊椎动物通行结构及其施工方法，所述结构包括库周引导系统、库岸连接系统、廊桥桥面系统及通行果观测系统，所述库周引导系统包括依次设置于库表廊桥两岸的植物引导、食物引导及动物粪便引导；所述库岸连接系统包括两根主缆及设置于库表廊桥两端的支撑结构，所述两根主缆通过支撑结构与设置在山体基岩中的锚碇相连；所述廊桥桥面系统包括依次设置在主缆上的漂浮物、连接结构及防护结构；所述施工方法步骤包括：(1)库区表面廊桥选址；(2)库周引导系统施工；(3)库岸连接系统施工；(4)廊桥桥面系统施工；(5)设置通行果观测系统。本发明能有效的实现水库两岸陆生脊椎动物的横向活动与交流。

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程环境保护技术领域，具体是涉及一种水 库表面陆生脊椎动物通行结构及其施工方法。

背景技术

目前，天然河流上水利水电工程的建设与运行使得河流局部形成 均一化和非连续化形态，改变了原天然河流纵向、横向的水文情势， 影响了原天然河流长期演化而形成的较为稳定的生态环境系统结构， 从而对原有河流的生态环境造成了一定的不利影响。

在纵向上，水利水电工程大坝的阻隔对河流上下游水文情势的改 变对水生生物带来极大的影响，尤其是鱼类生境环境影响问题已成为 现阶段水利水电工程开发建设关注的重点，其不利影响缓解措施如过 鱼导鱼、鱼类增殖放流、水生生物栖息地保护等均得到高度重视和深 入研究，目前已形成较为系统的技术研究与措施体系。

然而，在横向上水库蓄水及淹没对库区两岸水文情势改变带来的 陆生脊椎动物的阻隔影响问题，以及该不利影响减缓措施研究工作， 相对于河流纵向水文情势改变带来的环境问题影响研究来说，开展的 比较少，缺乏有效的技术研究体系与可靠的减缓措施实践，特别是原 天然河道较窄、水深较浅甚至出现季节性断流的河流，在水利水电工 程开发前河流两岸的陆生脊椎动物交流频繁，在水库蓄水及淹没后， 其河流水位、宽度等发生了巨大变化，直接增加了河流表面部分陆生 脊椎动物横向活动的难度，减少了水库表面两岸陆生脊椎动物的基因 交流及活动空间，对其正常生长繁殖及生活习性产生了不可忽视的影 响。

由此，从环境保护角度出发，研究有效的水库表面陆生脊椎动物 通行结构，建设绿色环保型水利水电工程，是目前环境保护技术领域 亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种水库表面陆生脊椎动物 通行结构及其施工方法。为水库两岸陆生脊椎动物双向交流活动提供 便捷，以减缓水库蓄水与淹没对两岸陆生脊椎动物正常生长繁殖及生 活习性的不利影响，保护水库两岸陆生生物多样性，达到河流水利水 电工程开发与环境保护相协调的目的。

本发明是通过如下技术方案予以实现的。

一种水库表面陆生脊椎动物通行结构，包括库周引导系统、库岸 连接系统、廊桥桥面系统及通行果观测系统，所述库周引导系统包括 依次设置于库表廊桥两岸的植物引导、食物引导及动物粪便引导；所 述库岸连接系统包括两根主缆及设置于库表廊桥两端的支撑结构，所 述两根主缆通过支撑结构与设置在山体基岩中的锚碇相连；所述廊桥 桥面系统包括依次设置在主缆上的漂浮物、连接结构及防护结构；所 述观测系统为设置在库表廊桥两端的监控设备。

所述植物引导为在库表廊桥两岸的库周区域种植植物。

所述食物引导是指在库表廊桥两岸的库周区域及浮桥面上发射 状投放食物。

所述动物粪便引导是指在库表廊桥两岸的库周区域发射状投放 动物的动物粪便。

所述在支撑结构顶部还设置索鞍。

所述漂浮物采用凹形漂浮材料，在漂浮物上形成凹形廊道。

所述连接结构为用于连接漂浮物的网状材料，且网状材料在漂浮 物空隙间铺设成矩形通道。

所述防护结构包括安装在漂浮物凹槽顶部的防护网及设置在漂 浮物之间的安全屋。

一种水库表面陆生脊椎动物通行结构的施工方法，其具体方法步 骤如下：

(1)库区表面廊桥选址：结合水库表面实际情况选择修建库表 廊桥的位置；

(2)库周引导系统施工：根据库周表面陆生脊椎动物的生活习 性，结合廊桥周边区域现有植被分布及动物生境情况，在廊桥周边种 植了适合原库区陆生脊椎动物栖息的植物环境，并呈发散状人工定点 投放食物，同时收集爬行类、两栖类及哺乳类动物的粪便，呈发散状 布置在廊桥周边区域；

(3)库岸连接系统施工：根据库表廊桥总长选择主缆的规格型 号及布置间距，采用C25钢筋混凝土作为廊桥两端的支撑结构，并在 支撑结构上部设置有索鞍，将两根主缆通过支撑结构上部的索鞍与基 岩中的锚碇相连，构成整个库表廊桥通行结构的库岸连接系统；

(4)廊桥桥面系统施工；

(5)设置通行果观测系统：在库表廊桥两端安装监控设备，通 过监控设备监控库表廊桥动物的通行情况，以便管理方结合观测数据 分析现有设施存在的不足及工作改进方向，不断完善库表廊桥的通行 功能。

所述步骤(4)中廊桥桥面系统施工方法步骤如下：

a、在库岸连接系统两条主缆之间采用凹形PE滚塑漂浮物进行动 物通行廊道铺装，结合库区实际情况确定库表廊桥漂浮物的数量和漂 浮物的空隙间距；

b、采用网状材料在漂浮物空隙间铺设成矩形通道；

c、在漂浮物的凹槽顶部安装防护网，并在漂浮物之间设置供通 行对象暂时休憩的安全屋。

本发明的有益效果是：

与现有水库库区陆生脊椎动物保护措施相比，本发明在一定程度 上弥补了现有技术措施在水库库区河流横向阻隔不利环境影响缓解 研究上的不足，能有效的实现水库两岸陆生脊椎动物的横向活动与交 流，增加了水库两岸陆生脊椎动物的基因交流及活动空间，从而缓解 了水库蓄水与淹没对两岸陆生脊椎动物的横向阻隔的不利环境影响； 本发明结构简单、便于施工，经济生态效益合理，具有良好的经济效 益和社会效益，为开发绿色环保型水利水电工程提供了有力借鉴。

附图说明

图1为本发明的平面结构示意图；

图2为本发明的库岸连接系统布置示意图；

图3为本发明的廊桥桥面系统平面布置示意图；

图4为本发明的廊桥桥面系统剖面布置示意图。

图中：1-主缆，2-支撑结构，3-锚碇，4-漂浮物，5-凹形廊道，6- 防护网，7-矩形通道，8-安全屋，9-食物，10-植物，11-动物粪便，12- 廊桥桥面系统。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围 并不局限于所述。

如图1至图4所示，本发明所述的一种水库表面陆生脊椎动物通 行结构，包括库周引导系统、库岸连接系统、廊桥桥面系统12及通 行果观测系统，所述库周引导系统包括依次设置于库表廊桥两岸的植 物引导、食物引导及动物粪便引导；所述库岸连接系统包括两根主缆 1及设置于库表廊桥两端的支撑结构2，所述两根主缆1通过支撑结 构2与设置在山体基岩中的锚碇3相连；库表廊桥具有一定的柔性， 可承受库表水流、风载及动物活动影响产生的附加压力；所述廊桥桥 面系统12包括依次设置在主缆1上的漂浮物4、连接结构及防护结 构；所述观测系统为设置在库表廊桥两端的监控设备，所述监控设备 采用高清摄像头，通过高清摄像头监控库表廊桥动物的通行情况，包 括通行动物类型、频率、时间等，以便管理方结合观测数据分析现有 设施存在的不足及工作改进方向，不断完善库表廊桥的通行功能。本 技术方案通过采用植物、食物、动物粪便及其他引导材料等作为库周 引导系统，在库表廊桥两岸的库周区域，营造陆生脊椎动物生境，创 造具有生态意义的陆生脊椎动物活动场所，引导和吸引水库两岸陆生 脊椎动物有效的利用该通行结构。

所述植物引导为在库表廊桥两岸的库周区域种植植物10，并提 供一定的觅食场所及隐蔽条件，引导陆生脊椎动物利用该通道实现水 库两岸横向通行，所种植物10的类别应结合主要通行动物的种类及 生活习性确定，植物空间布置形式应结合区域地形综合考虑。

所述食物引导是指在库表廊桥两岸的库周区域及浮桥面上发射 状投放食物9。通过发射状投放食物10的方式将陆生脊椎动物予以 吸引，并引导其利用该库表廊桥实现水库两岸横向活动与交流，所采 用的食物9应结合通行动物的食性确定，一般投放主要通行动物喜食 的食物为宜。

所述动物粪便引导是指在库表廊桥两岸的库周区域发射状投放 动物的动物粪便11，以吸引陆生脊椎动物，并引导其利用该库表廊 桥实现水库两岸横向活动与交流，动物粪便根据主要通行动物的种类 确定。

所述库周引导系统还包括其他引导材料，所述其他引导材料是指 采用一些自然的、未经太多人为加工的材料(如细枝树叶、藤本植物 等)，通过人为的空间设计，为陆生脊椎动物营造一种具有自然气息 的活动环境，以吸引并引导其利用该库表廊桥实现水库两岸横向活动 与交流，具体使用材料及布置形式应结合现场实际情况确定。

所述主缆1是库表廊桥重要的承重构件，通过轴向受拉来抵抗外 荷载，宜采用高强钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或钢丝束线等质轻、强 度高的材料，主缆1布设位置应在水库正常蓄水位之上1m～2m范围 内，主缆数量、间距(以不超过100cm为宜)、材质、规格、强度应 满足库表廊桥相应通行设计能力要求。

所述在支撑结构2顶部还设置索鞍，索鞍主要对主缆1起承托和 导向作用，其形式主要有活动支座式和固定支座式(又称简易索鞍)， 索鞍的形式应结合库表廊桥的设计荷载等级确定，索鞍的半径应大于 主缆直径的8倍。

所述支撑结构2是库表廊桥的重要承重构件，主缆1通过设置在 支撑结构2顶部的索鞍将廊桥的活载(动物荷载)和恒载(包括主缆、 桥面铺装及其他附属构件)所产生的竖向分力传递到下部基础和基 岩，支撑结构2宜采用钢筋混凝土等强度高、造价低的结构，其结构 尺寸形式、基础埋置深度、强度、稳定性等需满足相应设计要求。

所述锚碇3是主缆1的锚固体，是主缆1中的拉力传递给地基基 础的构件，通常采用重力式锚碇和隧洞式锚碇，锚碇的形式应结合水 库两岸地质条件及设计荷载等级确定，以既能满足设计荷载要求，又 能降低建造费用为宜。

所述漂浮物4采用浮力较大的凹形漂浮材料，其主要功能是提供 稳定的库表通行廊道，所选漂浮物的规格、数量应结合库表廊桥设计 的浮力配重要求确定，漂浮材料长度一般为60cm～100cm、宽度一般 为40cm～80cm、高度一般为30cm～60cm，凹槽的深度一般为 10cm～30cm、宽度一般为20cm～40cm，在漂浮物4上形成凹形廊道5， 具体应根据主要通行对象的实际情况确定，漂浮物4的材质应具备防 水、防冲击、防拉伸、抗老化、抗腐蚀等特性。

所述连接结构是指保证通行对象在漂浮物4之间正常、有效通行 的用于连接漂浮物4的连接设施，一般采用柔性强、耐久性好的网状 材料，在漂浮物4空隙间铺设成矩形通道7，漂浮物4连接设施的材 质、铺设密度及与主缆1、漂浮物4的搭接方式应以满足通行对象正 常、有效通行为宜。

所述防护结构包括安装在漂浮物4凹槽顶部的防护网6及设置在 漂浮物4之间的安全屋8。所述安全屋8用于供通行动物暂时休憩。 防护网一般采用柔性强、耐久性好的网状材料，沿漂浮物凹槽顶部予 以铺设，其材质、铺设密度以满足通行对象在库表廊桥出现侧翻情况 下仍安全通行为宜。安全屋8是直接与漂浮物4共同安装在主缆1上 的房型结构装置，其底部为较库表通行廊道漂浮物规格大的同材质凹 形漂浮物，其规格型号应根据满足一定容量通行对象休憩时增加的荷 载要求确定，安全屋8内部可设置通行对象食物供养站以便通行动物 食用。

本发明为水面廊桥，主要适用于陆生脊椎动物中的爬行类动物， 以及部分游泳能力不强的两栖类动物与部分体格较小的哺乳类动物 通行。其设置受水库水位变幅、水流流速限制；适用于水库正常蓄水 位与死水位变幅在10m以内的水利水电工程，适用的库区河段流速 不宜过大(不大于1m/s)且应避开洪水冲击影响，本发明施用的库 区河段应无通航功能要求，主要适宜通行的对象为陆生脊椎动物中的 爬行类动物，以及部分游泳能力不强的两栖类动物与部分体格较小的 哺乳类动物。

本发明所述的一种水库表面陆生脊椎动物通行结构的施工方法， 其具体方法步骤如下：

(1)库区表面廊桥选址：结合水库表面实际情况选择修建库表 廊桥的位置；

(2)库周引导系统施工：根据库周表面陆生脊椎动物的生活习 性，结合廊桥周边区域现有植被分布及动物生境情况，在廊桥周边种 植了适合原库区陆生脊椎动物栖息的植物环境，并呈发散状人工定点 投放食物，同时收集爬行类、两栖类及哺乳类动物的粪便，呈发散状 布置在廊桥周边区域；

(3)库岸连接系统施工：根据库表廊桥总长选择主缆1的规格 型号及布置间距，采用C25钢筋混凝土作为廊桥两端的支撑结构2， 并在支撑结构2上部设置有索鞍，将两根主缆1通过支撑结构2上部 的索鞍与基岩中的锚碇3相连，构成整个库表廊桥通行结构的库岸连 接系统；

(4)廊桥桥面系统施工：其具体施工方法步骤如下：

a、在库岸连接系统两条主缆之间采用凹形PE滚塑漂浮物4进行 动物通行廊道铺装，结合库区实际情况确定库表廊桥漂浮物4的数量 和漂浮物4的空隙间距；

b、采用网状材料在漂浮物4空隙间铺设成矩形通道7；

c、在漂浮物4的凹槽顶部安装防护网6，并在漂浮物4之间设 置供通行对象暂时休憩的安全屋8。

(5)设置通行果观测系统：在库表廊桥两端安装监控设备，通 过监控设备监控库表廊桥动物的通行情况，包括通行动物类型、频率、 时间等，以便管理方结合观测数据分析现有设施存在的不足及工作改 进方向，不断完善库表廊桥的通行功能。

实施例：

下面以结合某水电站实施实例进一步详细说明本发明的施工方 法：

某水电站上游为流域龙头水库，其为龙头水库反调节水库，库区 不承担防洪任务，大坝为混凝土重力坝，最大坝高为79m，为峡谷型 日调节水库，正常蓄水位为215m，死水位为211.5m，水库回水长度 为53.3km，水库面积为12.47km²，库区无通航要求。

根据调查，某水电站库区陆生脊椎动物资源丰富，在中国动物地 理区划中隶属东洋界、华中区、西部山地高原亚区、四川盆地，农田、 亚热带林灌动物群。水库库区内约有陆生脊椎动物120种，其中：爬 行类2目7科14种(其中龟鳖目2科3种，有鳞目5科11种)，两 栖类2目4科9种(其中有尾目1科1种，无尾目3科8种)，哺乳 类6目13科25种(其中食虫目1科1种，灵长目1科2种，食肉目 5科12种，偶蹄目3科4种，兔形目1科1种，啮齿目2科5种)， 鸟类11目31科72种(其中雀形目51种，非雀形目21种)。

某水电站建成蓄水后，水位上升、河流变宽，增加了水库库区爬 行类、两栖类及哺乳类动物往返水库两岸活动的难度，库区河段主要 进行横向通行的陆生脊椎动物为爬行类动物，以及部分游泳能力不强 的两栖类动物与部分体格较小的哺乳类动物。为减少水库蓄水及淹没 对原水库两岸陆生脊椎动物的生长繁殖、种群结构甚至生活习性产生 的影响，该水电已在大坝上游5km处原陆生脊椎动物活动频繁区域 修建了一座库表廊桥及其附属设施，主要供爬行类动物、部分游泳能 力不强的两栖类动物与部分体格较小的哺乳类动物通行，其具体施工 方法步骤如下：

(1)库区表面廊桥选址：结合现场实际，该库表廊桥设置在大 坝上游5km处，该库区河段宽度为400m、流速0.1m/s，其附近的陆 生脊椎动物活动频繁，周边为岩石地基，具备修建库表廊桥的条件；

(2)库周引导系统施工：根据库周爬行类、两栖类及哺乳类动 物生活习性，结合廊桥周边区域现有植被分布及动物生境情况，在廊 桥周边种植了适合原库区陆生脊椎动物栖息的植物环境，并呈发散状 人工定点投放一些爬行类、两栖类及哺乳类动物喜食的食物，同时收 集一些相关爬行类、两栖类及哺乳类动物的粪便，呈发散状布置在廊 桥周边区域；

(3)库岸连接系统施工：库表廊桥总长为450m，在高程216m 处采用两根Φ36镀锌钢丝绳作为主缆，主缆间距80cm，廊桥两端支 撑结构采用C25钢筋混凝土支撑结构，并在上部设置有简易索鞍，过 鞍半径为400mm，锚固方式采用隧洞式锚碇，两根主缆通过支撑结 构上部索鞍与基岩中的锚碇相连，构成整个库表廊桥通行结构库岸连 接系统；

(4)廊桥桥面系统施工：其具体施工方法步骤如下：

a、在库岸连接系统两条主缆之间，采用浮力较大的凹形PE滚塑 漂浮物进行动物通行廊道铺装，该材料具备防水、防冲击、防拉伸、 抗老化、抗腐蚀等特性，其顺水流方向长度为80cm、宽度为60cm、 高度为50cm，凹槽的深度为20cm、宽度为35cm，结合某水电站库 区实际，该河段库表廊桥共设置漂浮物456块，漂浮物空隙间距为 20cm；

b、为保证爬行类、两栖类及哺乳类动物等通行对象在漂浮物之 间正常、有效通行，采用柔性强、耐久性好的网状材料，网格间距 3cm，在漂浮物空隙间铺设成矩形通道；

c、为进一步保障通行对象安全通过廊桥，避免因突发事故造成 廊桥侧翻影响通行动物安全，在漂浮物凹槽顶部安装防护网，并在漂 浮物间设置一种供通行对象暂时休憩的安全屋；防护网采用柔性强、 耐久性好的网状材料，网格间距4cm，沿漂浮物凹槽顶部予以铺设。 在库表廊桥上每间隔100m设置一个安全屋，共计布设4个，安全屋 底部为较库表通行廊道漂浮物规格大的同材质凹形PE滚塑漂浮物， 其顺水流方向长度为120cm，宽度为100cm，安全屋长100cm、宽 80cm、高60cm，在其内部放置一些通行对象喜食的食物，为通行动 物提供一个安全舒适的通行环境；

(5)设置通行果观测系统：是指设置在库表廊桥两端的高清摄 像头，通过其监控库表廊桥动物的通行情况，包括通行动物类型、频 率、时间等，以便管理方结合观测数据分析现有设施存在的不足及工 作改进方向，不断完善库表廊桥的通行功能。