人工湖底防渗漏及人工湖底建设研讨

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摘要：目前的房地产开发项目更加注重项目的整体品质，项目的园林绿化也就成为了提升项目品质的重点，而园林绿化中的水系也就成为了项目的亮点。本文主要论述人工湖底如何做好防渗，以节约水资源。而做好湖底的防渗后，又要建设一个生态湖底，形成一个人工化的自然生态系统是水体保持的目标，使人工湖泊达到一个自然的生态循环系统，使景观水质不易恶化，保持良好的观赏性。

关键词：人工湖底、防渗漏、建设

中图分类号：TV697.3+2文献标识码： A 文章编号：

一、人工湖底防渗漏

我公司某一规划项目规划水系面积189亩，平均水深1.5m，如此大的湖面，若湖底不进行防渗处理，则湖水每日的渗透量是相当大的。

从表中可知重亚粘土透系数0.05，按此系数计算此规划项目每天的渗透量=0.05 m/d×189亩×666m2=6293.7 m3。由此可见土壤的渗水能力是很强的，若湖底不做防渗处理，每天因渗漏原因须向湖内补水6293.7 m3，一年的补水量为230万m3。

（一）目前主要防渗漏材料

1、混凝土池底+SBS改性沥青防水卷材

混凝土池底200mm厚，单层3mm厚SBS改性沥青防水卷材。此方案比较成熟，属传统工艺，市场材料供应广泛，防水卷材具有不透水性，施工工艺成熟，质量易控制。该方案缺点投资造价高（造价分析见后），施工工期长。此方案的防渗级别最高，多用于高污染企业水池防渗。

2、GCL膨润土防水毯

工程实例：膨润土防水毯已经很少单独用在防渗工程中，一般与防渗膜配合使用，多用于垃圾填埋场，底部先做膨润土防水毯，上部再铺防渗膜。

GCL膨润土防水毯主要应用于环境工程中的废弃物填埋场、地下水库、地下基础设施建设等工程中，解决密封、隔离、防渗漏问题，效果好，抗破坏性强。原理是膨润土的矿物学名称为蒙脱石，天然的膨润土按化学成分主要分为钠基和钙基两大类。膨润土具有遇水膨胀的特性，一般钙基膨润土膨胀时，其膨胀仅为自身体积的3倍左右，而钠基膨润土遇水时吸附自身重量五倍的水，体积膨胀到原来的15～17倍以上，将钠基膨润土锁在两层土工合成材料中间，起保护和加固的作用，使GCL具有一定的整体抗剪强度。

（1）膨润土防水毯性能

①密实性：钠基膨润土在水压状态下形成高密度横隔膜，厚度约3mm时，它的透水性较低，相当于100倍的30cm厚度粘土的密实度，具有很强的自保水性能。

②具有永久的防水性能:因为钠基膨润土系天然无机材料，即使经过很长时间或周围环境发生变化，也不会发生老化或腐蚀现象,因此防水性能持久。

③不受气温影响：在寒冷气候条件下也不会脆断。

④防水材料和对象的一体化：钠基膨润土遇水时，具有20～ 28倍的膨胀能力，即使混凝土结构物发生震动和沉降，GCL内的膨润土也能修补2mm以内混凝土表面的裂纹。

⑤绿色环保：膨润土为天然无机材料，对人体无害无毒，对环境没有特别的影响，具有良好的环保性能。适用于市政、生活垃圾填埋、水利、环保、人工湖及建筑地下防水、防渗工程。不适合强酸、强碱性溶液防渗。

（2）膨润土防水毯施工工艺:

施工准备――基层处理――铺设准备――膨润土防水毯的铺设――防护措施。

①准备8*10米以上的平整空地，以便进行卸货和放样剪裁。

②准备少量水源和直径40cm深50cm的水桶，以便配置膨润土膏（胶体）。

③分析需铺设地形条件，先排先后次序,材料长度宽度，预计分配合理的裁剪图和预案，做下料准备 。

④按规定顺序和方向分区分块进行防水毯的铺设,将膨润土防水毯平整搭接, 毯与毯的接缝应错开，不宜形成贯通的接缝 。

⑤进行防护措施在铺设混凝土压实面以前，以防止接缝的走动，需在接缝处，膨润土防水毯周边与素土结合处用水泥砂浆压缝，一般不小于10cm宽、2cm高。

（3）膨润土防水毯与膨润土防水毯之间的连接

①简单的搭接――条带法

将膨润土防水毯在长度和宽度方向搭接25cm，应保证接缝无褶皱，无杂质和其他材料。在离25cm 用人工铺宽10cm,高0.5cm的条状膨润土粉末搭接在两层膨润土防水毯中间。

②密封搭接――膏体法

在比较平整的接缝处用“条带法”直接铺封，在斜坡和特殊点用膨润土膏。

（4）膨润土防水毯与管道和结构物的连接

①应用“条带法”或“膏体法”仔细密封，与结构物相连时，对水平面上的膨润土防水毯末端应精细施工保证密封。

②立面及坡面上铺设膨润土防水毯时，为避免其滑动，可用钢钉加垫片将其压条固定, 务求膨润土防水毯稳固服贴的安装在墙面和地面，必要时用膨润土膏抹浆贴合在墙体。钉孔部位视需要作处理。

3、复合聚乙烯防渗膜

（1）复合土工膜

复合土工膜分为一布一膜和两布一膜，土工布作为土工膜的保护层，使保护防渗层不受损坏。为减少紫外线照射，增加抗老化性能，最好采用埋入法铺设。宽幅4～6m，重量为200～1500g/平方米，抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标高，产品具有强度高，延伸性能较好，变形模量大，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能好等特点。能满足水利、市政、建筑、交通，地铁、隧道、工程建设中的防渗，隔离，补强，防裂加固等土木工程需要。由于其选用高分子材料且生产工艺中添加了防老化剂，故可在非常规温度环境中使用。常用于堤坝、排水沟渠的防渗处理，以及废料场的防污处理。

（2）、HDPE防渗膜

聚乙烯防渗膜作为一种新型材料，具有优异的防渗性能，稳定性，并可以根据实际工程需要进行加工的特性和功能，已被广泛用于环保环卫、固废垃圾填埋、工业化工污水池、水利工程的堤坝、水库的防渗，渠道、蓄水池、人工湖、游泳池、建筑屋面、地下基础、各种环境工程等方面作为防渗、防水、防腐、防潮材料使用。发达国家从上世纪30年代起，就开始广泛应用该项技术，我国也从80年代开始在各项工程中逐步推广使用聚乙烯防渗膜。

聚乙烯英文名为：Polyethylene或polythene，简称PE（以下或称PE）为乳白色半透明至不透明的热塑性树脂。PE防渗膜是高分子聚合物无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为110℃～130℃，密度为0.918～0.965g/cm3 ；具有良好的耐热性和耐寒性。化学稳定性好，具有较高的刚性和韧性，机械强度好，耐环境应力开裂与耐撕裂强度性能好，防渗性能最高，随着密度的上升，机械性能和阻隔性能会相对提高，耐热，和抗拉强度也更高；可耐强酸、强碱腐蚀，油盐、有机溶剂等。

HDPE防渗膜选用优质的聚乙烯原生树脂，主要成分为97.5%的高密度聚乙烯，约2.5%的碳黑、抗老化剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、稳定剂等辅料，用全自动土工生产设备，经三层共挤技术制成。厚度0.20mm～3.0mm，宽幅6m～ 12m，满足环保环卫、市政工程、污水处理、石油化工、生活垃圾填埋场、人工湖、水利、建筑、园林、景观、冶金、矿业、盐业、农业、水产养殖业等领域应用要求。

1）HDPE膜性能

①防渗系数高--HDPE防渗膜具有普通防水材料无法比拟的防渗效果，水蒸汽渗透系K≤1.0*10-13g.cm/cm2.s.pa。

②化学稳定性--HDPE防渗膜具有优异的化学稳定性，广泛用于污水处理，化学反应池，垃圾填埋场。耐高低温，耐沥青,油及焦油，耐酸、碱、盐等80多种强酸强碱化学介质腐蚀。

③抗老化性能--HDPE防渗膜具有优良的抗老化、抗紫外线、抗分解能力，可使用，材料使用寿命达50～70年，为环境防渗提供很好的材料保证。

④抗植物根系--HDPE防渗膜具有优异抗穿刺能力，可以抵抗大部分植物根系。

⑤高机械强度--HDPE防渗膜具有良好机械强度优良的弹性和变形能力使其非常适用于膨胀或收缩基面，可有效克服基面的不均匀沉降，断裂拉伸强度28MP，断裂延伸率700% 。

⑥经济效益好--HDPE防渗膜采用新型技术提高了防渗效果，但生产工艺更加科学、速捷，产品成本低于传统防水材料，经实际测算采用HDPE防渗膜的工程要节约成本50%左右。

⑦施工速度快--HDPE防渗膜有很高的灵活性，有多种规格多种铺设形式满足不同工程防渗要求，采用热熔焊接，焊缝强度高，施工方便、快速。

⑧环保无毒性--HDPE防渗膜采用的材料均为无毒环保材料，防渗原理是普通物理变化，不产生任何有害物质，是环保、养殖、饮用水池的最佳选择。

2）防渗膜焊接施工工艺

聚乙烯防渗膜安装施工根据具体现场情况和当时气候条件适当预放2%～5%的伸放量；安装基底表面要夯实整平，去掉树根、石块等尖锐物体；基底阴阳角需修整圆顺，圆角半径R50cm；焊接缝表面必须清理干净；焊接缝需错位安装避免出现十字焊接缝，可采用T型安装铺设；边采用边沟锚固填埋方式或压条密封安装；焊接施工采用双轨热融、单轨热融、挤出式焊条焊接工艺；接缝搭结宽度为10cm～15cm。

（3）土工布

1）长丝、短丝土工布

土工布是由长丝或短纤维经过不同的设备和工艺铺排成网状，在经过针刺等工艺让不同的纤维相互交织在一起，相互缠结固着使织物规格化，让织物柔软、丰满、厚实、硬挺，以达到不同的厚度满足使用要求。无纺土工布具有很好的织物间隙，有很好的附着离，反滤隔离功能。由于纤维柔软具有一定的抗撕裂能力同时具有很好的变形适应能力及平面排水能力，在干湿状态下都能保持充分的强力和伸长。表面柔软多间隙有很好的摩擦系数能够增加土粒等的附着能力，利用优越的透气性和透水性能防止细小颗粒通过而有效地载隔离流土颗粒，阻止了颗粒物的流失同时排除了多余水分，以保持水土工程的稳定。表面松软有很好的保护能力。根据用丝的长短分为长丝无纺土工布或短丝无纺土工布。它们都能起到很好的过滤、排水、隔离、加筋、防护等 功效，是一种应用广泛的土工合成材料。长丝的抗拉强度高于短丝，可根据具体要求选择使用。成品为布状，一般宽度为4～ 6米，长度为50～100米。土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优越的过滤、隔离、加固防护作用、抗拉强度力高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀，防紫外线。在不同的酸碱度的泥土及水中能长久地耐腐蚀。通常用来作为聚乙烯膜的保护衬垫。产品应用于水利、堤坝、公路、渠道、机场、建筑等环保工程领域。公路（包括临时道路）铁路、堤岸、土石坝、机场、运动场等工程中用以加强软弱地基。

2）土工布的性能

①目前土工布生产的合成纤维主要为涤纶、锦纶、丙纶、乙纶等高分子聚合物，它们都具有很强的抗埋、耐腐性能。

②土工布为透水材料，所以具有很好的反滤隔离功能。

③无纺土工布由于结构蓬松，具有很好的排水性能。

④土工布有很好的抗穿刺能力，所以具有很好的保护性能。

⑤土工布有很好的摩擦系数与抗拉强度，具有土工加筋性能。

（二）、市场现有产品比较

1、防渗性能比较

经比较20mm厚C20混凝土+ SBSⅠPY PE4改性沥青防水卷材的防渗效果最好，防渗膜HPDE次之，GCL防水毯最差。土工布不具有防渗效果，与HPDE防渗膜配合使用起保护作用。

2、价格比较

说明：上述价格只是材料单价，复合土工膜的价格为防渗膜加土工布的价格。

3、材料综合比较分析

20mm厚C20混凝土+ SBSⅠPY PE4改性沥青防水卷材多适用于石油、化工高污染企业的防渗池；

防水毯抗渗效果不理想，主要因为接缝工艺处理不好，目前已经不再单独使用，多与防渗膜配合使用，用于垃圾填埋场，底部先做膨润土防水毯，上部再铺防渗膜；

HPDE防渗膜是目前市场应用比较广泛的防渗材料，用于人工湖的案例比较多。

二、生态湖底建设

湖底铺膜以后，隔断了湖底土壤呼吸与水分交换，对好氧微生物的繁殖有一定影响。北京林业大学资源与环境学生态学罗菊春教授则认为，湖底铺膜对湖底生态系统影响不大。人工湖早已不是自然生态系统，它需要人工补水，是半自然的或者人工化的自然生态系统。但防渗工程如果采取了一些补救措施还是可以取得良好效果的，一方面在膜上铺垫了50厘米以上的土层，灌水后将种植一些芦苇、莲藕、藻类等水生植物，这样等于营造了一个大天然的湖泊，在水深达到1米左右，水生植物生长良好，湖底土壤微生物也能很好的繁殖，在湖中饲养一些净化水质的水生动物，又将恢复一个半自然的水生生态系统。

（一）生态湖底建设方法：

1、湖底回填种植土。

2、种植水生植物。

3、投放水生动物。

（二）湖底种植土质要求：可用干净的田园土细细筛过，去掉土中的小树枝、杂草、枯叶等，尽量避免用塘里的稀泥，以免掺入水生杂草的种子或其他有害生物菌。以此为主要材料，再加入少量粗骨粉及一些缓释性氮肥。在表层铺盖直径一至二公分的粗砂，可防止灌水或震动造成水浑浊现象。

（三）水生植物

1、挺水植物：即植物的根、根茎生长在水的底泥之中，茎、叶挺出水面。常分布于0-1.5米的浅水处，其中有的种类生长于潮湿的岸边。这类植物在空气中的部分，具有陆生植物的特征；生长在水中的部分（根或地下茎），具有水生植物的特征。常见有：芦、蒲草、荸荠、水芹、茭白、荷花、香蒲、水葱、泽泻、黄花鸢尾等。

水生植物不仅有美化环境的作用，同时还具有净化水质的功能。水生植物能行光合作用吸收环境中CO2、放出O2改善水体质量，且能消除水体中许多污染元素，因此说水生植物具有重要的生态恢复功能。据研究：水葱能净化水中的酚类；野茨菰对水体中氮的去除率达75％，对磷的去除率达65％；芦苇具有净化水中的悬浮物、氯化物、有机氮、硫酸盐的能力，能吸收汞和铅，对水体中磷的去除率为65％；凤眼莲又名水葫芦，它繁殖快，耐污能力强，对氮、磷、钾及重金属离子均有吸收作用；总之，水草茂盛则水质清澈、水产丰盛、水体生态稳定，缺乏水草则水质浑浊、水生动物稀少、水体生态环境脆弱。水生植物在美化水体景观、净化水质、保持河道生态平衡方面具有显著功效。

2、浮叶植物：即生于浅水中，叶浮于水面，根长在水底土中的植物。菱、睡莲、王莲、眼子菜属等都是这方面植物。浮叶植物仅在叶外表面有气孔，叶的蒸腾非常大。根一般因为缺乏氧气，所以由于无氧呼吸可以产生醇类物质；此外，通过叶柄也能由叶供给氧气。叶柄与水深相适应可伸得很长。另外，还有一些水中叶和浮叶具有显著的不同形态的植物。

水生植物根系具有较强的穿扎固土能力。在坡面上和消落区（最高和最低水位之间的水位变化区）种植耐水湿的乔灌木和地被植物，一方面减少地表径流，另一方面防止或减轻水流、波浪对河岸的侵蚀和冲刷，起到固土护坡作用。同时，植物的根茎叶的生长对土壤具有改良作用，增加了土壤有机质的含量，改善了土壤结构与性能，提高了土壤持水性，增加了土壤抗侵蚀能力。所以岸边种植水生植物既能保持水土起到固土护岸作用，又能提高河岸土壤肥力，改善生态环境，所以通过种植植物来固土护岸不失为一种有效的、可行的生态护坡形式。

3、漂浮植物

漂浮型水生植物种类较少，这类植株的根不生于泥中，株体漂浮于水面之上， 随水流、风浪四处漂泊，多数以观叶为主，为池水提供装饰和绿荫。又因为它们既能吸收水里的矿物质．同时又能遮蔽射入水中的阳光，所以也能够抑制水体中藻类的生长。漂浮植物的生长速度很快，能更快地提供水面的遮盖装饰。但有些品种生长、繁衍得特别迅速，可能会成为水中一害，如水葫芦等。所以需要定期用网捞出一些．否则它们就会覆盖整个水面。另外，也不要将这类植物引入面积较大的池塘，因为如果想将这类植物从大池塘当中除去将会非常困难。

4、沉水植物

沉水型水生植物根茎生于泥中，整个植株沉入水中，具发达的通气组织，利于进行 气体交换。叶多为狭长或丝状，能吸收水中部分养分，在水下弱光的条件下也能正常生长发育。对水质有一定的要求，因为水质浑浊会影响其光合作用。花小，花期短，以观叶为主。

沉水植物，如软骨草属或狐尾藻属植物，在水中担当着“造氧机”的角色，为池塘中的其他生物提供生长所必需的溶解氧；同时，它们还能够除去水中过剩的养分，因而通过控制水藻生长而保持水体的清澈。水藻过多会导致水质混浊、发绿、并遮挡水生植物和池塘生物健壮生长所必需的光线。沉水植物有：轮叶黑藻、金鱼藻、马来眼子菜、苦草、菹草等。

5、水缘植物

这类植物生长在水池边，从水深23cm处到水池边的泥里，都可以生长。水缘植物的 品种非常多，主要起观赏作用。种植在小型野生生物水池边的水缘植物，可以为水鸟和其他光顾水池的动物提供藏身的地方。在自然条件下生长的水缘植物，可能会成片蔓延，不过，移植到小型水池边以后，只要经常修剪，用培植盆控制根部的蔓延，不会有什么问题。一些预制模的水池带有浅水区，是专门为水缘植物预备的。当然，植物也可以种植在平底的培植盆里，直接放在浅水区。

（四）水生动物

饲养成鱼的水深应为2-3米，可投放花鲢、白鲢为主，并配以鳙、草、鲤、罗非鱼等，它们不但是吃藻类的能手，而且很适应气候能力强。花鲢、白鲢被称为“食藻鱼”，以浮游生物为食，体重每长1公斤就要吃30公斤藻类，对净化水质很有帮助。目前“以鱼养水、以鱼保水、以鱼改水”的治污法越来越流行。 福州河流中较常见的细鳞斜颌鲴也是不错的治污能手，它善于在水底刮食藻类、有机碎屑和腐殖质，有“水中清道夫”的美誉，可用这种鱼来治理水体底层的污染。

萝卜螺可直接吸收溶解的营养物及有机碎屑，又可吃掉大量藻类，使被污染的水体得到净化。研究表明，在50升水中加入40克萝卜螺时，能对富营养化水体起到很好的净化作用。

案例：颐和园昆明湖中水草长势旺盛。为保持的水质，颐和园投放5万尾草鱼，2万尾鲢鱼、花鲢。另外还投放了10万只河蟹。

河蟹喜食是水草根，草鱼喜欢吃水草嫩尖，鲢鱼与花鲢喜欢吃水面的漂浮的藻类。这样，即可形成生态链，鱼长得好，水草也不会太多。

总结：湖底进行防渗处理后，形成一个人工化的自然生态系统是水体保持的目标，采取保持水生植物、水生动物生态平横，使人工湖泊达到一个自然的生态循环系统，使景观水质不易恶化，保持良好的观赏性。

参考文献：《水生植物图鉴》，华中科技大学出版社，赵家荣，刘艳玲著。

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