第十部分:修建跨水通道


湿地和跨水路段


  涉水路段的设计工作是巨大的挑战,需要派遣大量人工去修建和维护,更重要的是,施工很可能对水生态环境造成巨大破坏。修路师要具备与湿地生态系统、河流动力学、水生环境相关的基础知识,才能修建出可持续发展的跨水赛道,将对环境的影响减少到最低程度。


河流廊道的功能和动力学


  河流廊道(Stream corridor)包括河道、临近的河滩平原、河岸植被,是重要的集水区域,能引导水流、沉积物、有机质和水生生物的分布,减缓水流速度,增加夏季径流量,并过滤水中杂质,为河流生态系统提供树荫、遮蔽和食物。集水区的健康生长取决于河流周边的生态联系度和河流廊道。如果涉水路段设计不好,很可能破坏自然生态的联系度,影响河流廊道的正常功能。


  河道有无数种形状,呈现自然流动的状态。功能正常的河流会根据环境的变化,自动调节水流和沉积物运移。弯曲河流的横截面和坡面通常不会改变,但每个季节河滩的位置都在变化。经过重大地形变化之后,河流会发生一系列相应变更,最终形成稳定的形态,有时候甚至河床和护坡都会随之变动。这些变化会延伸到上油和下游。跨河修建一条固定的赛道很可能破坏河流逐渐演变的过程,产生连带影响。


  如果有可能,尽量不要修建跨水赛道。当你必须要建时,你最先要考虑这些问题:


1.尽量减少对河道的影响。

2.尽量减少对河流周边环境的影响。

3.为赛道使用者创造安全、可持续使用的赛道。

4.尽量减少跨水赛道的数量。


修建跨水赛道的五大指南:


1:咨询土地管理人

土地管理机构应该会保存河流廊道的数据资料,包括季节性径流量、洪水事件发生概率、鱼类栖息地和水质量记录。这些数据可以帮你决定跨水赛道的位置,拟定对环境影响最小的修建方案。根据你的修建用途,可能要征求相关机构的许可,当地土地管理局会为你提供帮助。


2:鉴定跨水赛道选址是控制点。

跨水赛道是重要的控制点,在设计阶段要加以标识。具体地形与河流走向将决定跨水赛道的修建地点,跨水赛道应该位于直流的浅滩位置,而不是河道蜿蜒、河水集中的地方。因为浅滩相对来说比较稳定,有坚实的地基,最适合修建跨水通道。


3:小心设计跨水通道

赛道经过跨水通道通道时,接入跨水通道时下降,离开跨水时上升,防止水流聚集在赛道上,就算在暴雨期间也不会积水。注意,跨水通道的坡度要保持在8°以下。赛道经由跨河桥时需避开护坡上的流水线,防止积水、杂物进入河流。


4:增加坡度逆转

坡度逆转应该在跨水通道两边的赛道上都有;这样能防止大量水流和沉积物经由赛道冲进河流中。


模拟流水动向


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  跨水通道应该保持河流的横向坡度、纵向坡度、流向和基底都不变,减少对水生物的影响。动物栖息地破坏是累计造成的,就算是一道小小的桥梁,如果修建得不好,也会对生态环境造成损害。模拟水流经过跨水通道的流向,为河道保留原本的坡面和水流宽度。


跨水通道种类


  最基本的跨水通道有三种:稳固型、涵洞型、接桥型。再次强调,只要有可能,一定要避免修建跨水通道,将桥梁数量限制到最低。


稳固型跨水通道(Armored Crossings):


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  稳固型跨水通道也叫做涉水浅滩,是最简单、低成本的方式,修路师用这种方式能将沉积物降到最小程度。你只需要考虑在水流速度慢的区域修建一个桥墩,就算在汛期,水位也不会高于3英尺。桥墩应该修建在河流的浅滩地段,如果河岸较低,可以减少修路过程中的挖掘工作,选择的地段一定要有稳固的河床与河岸。


  稳固型跨水通道其实与强化湿润赛道相似。泥土下方要镶嵌石块,让赛道和地基更坚固。有必要将跨水通道出入口6英尺的长度都用石头加固,防止沉积物被带进河流中。


  石头是最坚固的补强方式。一定要用大石头,保证它们不会因为洪水而解体。针对河床全是淤泥、沙土的河流,有必要用更大块的石头铺地,再用鹅卵石、土工布隔离,防止过多沉积物塞入大石块中。浅滩的横截面要与附近已有的通道相同。模拟水流方向,避免造成地陷或者沉积。尽管稳固型跨水通道是最没有侵略性的跨水手段,但还有很有必要联系当地土地管理局,以免破坏河流和河床。


涵洞:


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  涵洞通常是金属或者塑料的管道,让水流从赛道下方流过。涵洞对小流量的排水沟、可预测的洪峰都是理想的解决方式。但是,如果涵洞来解决流量更大的河道,通常会出问题。


  三种跨水方案中,涵洞最有可能破坏河流生态。通常会出现尺寸过小、安装错误(相比径流过高或者过低)、坡面不合适(坡度太陡或者太平)、不与河道流向对齐等问题。不正确安装通常会引起径流减少,或者涵洞被河水淹没,甚至河水逆流沉积,下游冲刷、沉积物阻塞、涵洞内流速过大等问题,给水生生物带来生存困境,因为河流弃用、沟蚀、洪水将淤泥分布在河床,从而毁掉生物栖息地。


  就算合理修建的涵洞跨河桥,依然对生物圈有负面影响,会减少生物多样性,迫使径流从极小的通道经过,淤泥和沉积物不能自由被分散到冲积平原。涵洞需要经常维护,才能防止杂物堵塞。


  涵洞大小必须能让最大洪峰期的最大径流通过,你可以向土地管理局确定洪水频率与最高水位。如果没有数据来源,也可以检查河岸进行评定。检查的指标包括断层、河岸坍塌,还有河岸上沉积颗粒的变化,鹅卵石上的水渍,植被的变化或者植被顺着河流方向的分布情况。


根据以下这些信息,按照具体情况确定涵洞的尺寸:


  涵洞应该不受径流大小的影响,不改变河道宽度、坡度和河流基底。涵洞的长度至少与宽度一致,直径最少为24英寸。涵洞一定要成直线,水流出入不应该有弯道。涵洞要深入河床,让管道内部形成天然的河床。


  管道的大小一定要充足,能承受住水流的速度和深度,让特殊种类的鱼类能安全通过涵洞。如果涵洞特别长,可能需要在涵洞两边修建池子。设计涵洞跨水通道时,水文学家、工程师、生物学家都可以派上用场,再次声明,要与土地管理局协商。


  涵洞修建失败的案例太多,所以要提前计划,如果出现大洪水、地面沉降、泥土淤积该怎么办。修建的跨水通道要保证径流量最大时,如果桥顶被淹没也不会让河流改道或者破坏水流通道。


  涵洞选址最好是河道较低的位置,赛道接近或者离开涵洞上方都是上坡。尽量不要使用已经用过的填充材料,质地粗糙的材料更好,因为更耐腐蚀。涵洞上方至少要覆盖12英尺的泥土。塑料材质更轻便,而且比金属更容易切割,如果施工场地很长,塑料涵洞管材更容易掌握。在安装涵洞管道之前,就要考虑维修保养的问题,涵洞越长,越有可能被淤泥、树枝、残骸堵塞,较长的涵洞一旦被堵塞,清理起来也更困难。


接桥:


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  修建接桥是修赛道任务中最具挑战的工作,需要修路师对工程学和水文学有深刻的了解。接桥要用到很多劳动力,也很昂贵。但是,如果径流量很大,而洪水期间水文变化较大,那么修建桥梁就不可避免。在水上面修赛道,必须要减少赛道和水流之间的相互影响。桥梁修建有很多种,从简单的带扶手的独木桥,到预先制造的钢铁结构。我们还是要强调,先与土地管理人沟通,他们可能对桥梁结构有一些标准限制。


成功修建接桥的一些建议:


•接桥一定要够高,保证赛道就算不能水平,也尽量保持缓和的坡度。随时想着这座桥会遇上百年不遇的大洪水,选址应该是河流的浅滩。

•桥梁引道坡要逐渐延伸到赛道上。

•接桥布局不应该有急转弯,如果桥面结冰或者潮湿,转弯会很危险。

•设计桥梁要考虑迎面而来的车手看得到对方,在桥上相遇时有时间减速。

•设计接桥一定要将使用群体放在脑中。举个例子,马匹专用的预制板和栏杆可能有不同的要求。

•如果修建的是木桥,用螺纹钉。

•避免纵梁接触地面,这样会使纵梁腐蚀,导致整个结构坍塌。纵梁要固定在石头桥墩或者防腐木材上。

•只使用像杉木、柏树、铁杉、洋槐、红杉这样的天然防腐木材,不要用加工过的防腐木材。

•必须要剥掉树皮,否则木材会腐烂,更容易吸引蛀虫。

•开始动工之前,先咨询有经验的桥梁建筑师,至少跟土地管理局协商修建方案。


湿地:


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  湿地是地球上最重要最脆弱的生态系统,包括从低地沼泽,高山融雪形成的泥淖。湿地能调节径流,净化水体。


  湿地容纳着丰富的生物种类,通常有很多珍稀物种,包括植物和动物。在湿地上行走的每一步都要很轻,只要能避免,一定不要在湿地上修赛道。修建跨水通道的原则也适用于湿地:最先要考虑赛道避开湿地,并且要引导赛道使用者远离湿地。但是,如果没有别的线路,赛道一定要经过湿地,请联系土地管理局,得到修建许可之后,再决定对湿地影响最小的最佳线路。


  跨越湿地的结构可归为两种,台阶和木板桥。台阶直接修建在地面上,包括栅门、堤道、拱形弯墙、加固工程。木板桥要高于地面,包括支柱、竖木板桥、横木板桥、独木桥。


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