一種生態河岸帶的構建方法
2023-04-26 02:46:06
專利名稱：一種生態河岸帶的構建方法
技術領域：
本發明涉及資源環境工程技術領域，具體涉及一種新型的生態河岸帶的構建方法
背景技術：
由於城市化進程的加快，人們對河流兩側土地的建設力度也逐漸加大，出於對防洪安全的考慮，河流護岸常常採用硬質化護岸形式，這不僅破壞了河岸帶的植被結構與近岸帶底棲動物的生境，也使得河岸帶緩衝、淨化面源汙染的功能喪失，直接導致水環境惡化，嚴重影響了水生態系統的健康。為了改變我國當前許多河岸帶的病態現狀，重建具有活力的河岸帶生態系統，恢復其生態活力，使眾多的河流成為削減汙染的綠色通道，成為一個緊迫的技術問題。目前，我國主要採用仿木樁護岸、混凝土格柵護岸等方法來恢復與重建河岸帶生態系統，無論何種方法，均沒有將提高河岸帶淨化面源汙染、提高近水域部分的遮陰度，提高近水域生態系統活力與近水域生境質量作為核心。因而，其恢復或重建的河岸帶生態系統缺乏活力，與自然的河岸帶相比，差距較大。如何重建或恢復具有活力的河岸帶生態系統，仍然是一個需要長期研究的技術難題。
發明內容
為克服現有河岸帶生態系統難以重建或恢復的技術缺陷，本發明的目的是提供一種生態河岸帶的構建方法。本發明提供的生態河岸帶的構建方法，採用管壁上分布有透水孔洞的混凝土圓管進行護岸，然後在所述圓管內構建人工溼地基質床，最後在所述人工溼地基質床表面種植挺水植物與溼生喬灌木構成溼地生物群落；其中，所述混凝土圓管的內徑為30 150cm ;管壁上孔洞的直徑為2 10mm，所述相鄰孔洞的水平間距為2 20cm、垂直間距為5 30cm。所述混凝土圓管上的孔洞可以使河水能夠進入圓管內的基質床中，基質床中的植物根系可以對河水內的汙染物質進行去除，同時，植物在生長過程中也可以吸收到足夠的水分。所述混凝土圓管緊密地排列設置，可以根據護岸形態以及常見仿木樁護岸形式進行排列，如呈自然式排列；或可按照規則式(成行、成列)進行排列。所述混凝土圓管壁厚為3 15cm,高度為50 200cm。所述混凝土圓管底部約20 30cm埋入河床，頂部與水面高度相比，需高於常水位線、但優選低於最高水位線。混凝土圓管高出水面的高度可以設置為高低錯落，這樣可使種植植物後的河岸帶景觀更加美觀。所述混凝土圓管外壁設置有厚度為5 15cm的網格層用於營造動物生境，優選地，網格層的網格形狀為矩形或正方形，網格面積為10 20X10 20cm2。所述網格層環繞在混凝土圓管外壁，可以採用多種材質，如混凝土澆築直接在圓管外壁形成、或採用高分子耐水材料成型後圍繞在所述圓管外壁等等。網格層的網格可以向底棲動物提供生境，從而構建河岸帶的動物群落。
所述混凝土圓管內壁設置有反濾層。所述反濾層的功能為防止混凝土圓管內的基質成分流失到河流中。優選地，所述反濾層為2 5層土工布。所述人工溼地基質床由下至上依次為基質墊層、爐渣層、泥炭層及土壤層，高度比為1 5 I 5 I 5 3 20。優選地,基質墊層厚度為5 20cm,爐洛層厚度為5 20cm,泥炭層厚度為5 20cm, 土壤層厚度為20 100cm。所述基質墊層由直徑為2 5cm的碎石、河沙、粘土顆粒按體積比5 10 : I 5 I 5組成。所述爐渣層由直徑為2 5cm的爐渣顆粒組成。所述泥炭層由直徑為I 5cm的泥炭顆粒組成。所述土壤層為河岸帶的普通表層土壤。所述溼生喬灌木為中小型溼生喬灌木，優選為杞柳、河柳、檉柳中的一種或多種，種植密度為I 2棵/混凝土圓管。所述挺水植物為水燭、蘆葦、再立花、茭白、香蒲、黃花藺、澤瀉、燈心草、水生美人蕉、水生鳶尾、傘草中的一種或多種，種植密度為5 15叢/平方米。優選地，水燭、蘆葦、再立花、茭白的種植密度為6 8叢/平方米；香蒲、黃花藺、澤瀉、燈心草、水生美人蕉、水生鳶尾、傘草的種植密度為10 12叢/平方米。上述溼生喬灌木和挺水植物構成河岸帶的溼地生物群落，種植方式為混凝土圓管內徑較大的(通常大於100cm)，在其人工基質床表面種植溼生喬灌木，如果人工基質床面積允許，可圍繞溼生喬灌木再種植適量挺水植物；混凝土圓管內徑較小的(通常小於等於100cm)，僅在人工基質床表面種植挺水植物。整體河岸帶中溼生喬灌木和挺水植物的數量比，以本領域常見的河岸帶植物群落數量比以及景觀需求設置，也可以根據不同植物對於水質淨化能力的不同進行設置。優選地，種植溼生喬灌木的圓管數和僅種植挺水植物的圓管數的比值為I : 3 I : 6。所述構建方法用於水深30 150cm的中小型河流，優選城市內河或中小型感潮河道。所述的「中小型河流」為本領域內通常寬度在25米以下的河流。本發明所述的構建方法對水流方向沒有要求。本發明提供的構建方法採用改進的混凝土圓管代替常見的仿木樁護岸，除具有常見仿木樁的護岸功能以外，本發明所述的混凝土圓管還能夠提供河岸植物、動物生長的環境。根據本發明所述方法構建的河岸帶具有以下優點(I)由於採用了混凝土圓管護岸，具有減緩近岸帶水流流速、穩固泥質河岸、減少水土流失的作用。(2)混凝土圓管加上網格層的特殊構造可起到營造河道近水域植物生長環境、給底棲動物提供多孔隙生境的作用。(3)混凝土圓管表面種植了多種植物，美化了河岸景觀。(4)混凝土圓管表面種植挺水植物與中小型溼生喬灌木構成了溼地生物群落，從而形成植物群落根系-土壤-微生物這一生化系統，所述系統可以吸收河流中的汙染物質(如氮、磷等營養鹽)，從而達到吸收河流汙染物質、淨化河流水質的作用。(5)採用了混凝土圓管護岸、爐渣等材料構建基質床，材料來源廉價，而且不會對河岸造成二次汙染，環境友好。本發明提供的構建方法可以重建退化的河岸帶植被群落，為健康河岸帶生態系統的構建奠定了基礎，也為修復退化的河岸帶生態系統、重建與恢復具有生命力的河岸帶及河流生態系統提供了技術手段。
圖I為本發明所述混凝土圓管垂直於高度方向的剖面圖；圖2為根據本發明所述構建方法構建的生態河岸帶示意圖(從河面方向看)；圖3為根據本發明所述構建方法構建的生態河岸帶示意圖(從河案方向看)；圖中I、混凝土圓管；2、人工溼地基質床；3、反濾層；4、網格層；5、網格；6、挺水植物；7、中小型溼生喬灌木；8、河流水面；9、河岸。
具體實施例方式以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。實施例I用於護岸的混凝土圓管的製作選擇內直徑為30 150cm不等、高為120 150cm不等、管壁厚度約為5cm的混凝土圓管。在圓管管壁上鑽鑿孔洞，孔洞的直徑可以為2 IOmm不等，相鄰兩孔洞間水平間距可以為5 IOcm不等、垂直間距可以為10 20cm不等。為保證透水效果，體積較小圓管上孔洞的密度可適當增大。在上述混凝土圓管內壁纏繞3層土工布作為反濾層，以防止圓管內的基質成分流失。在上述混凝土圓管外壁採用混凝土澆築的方式形成厚度為5 15cm的網格層，網格形狀設置為正方形，面積可以為10 20X 10 20cm2不等。實施例2生態河岸帶的構建以江蘇省鎮江市約50米長、12米寬、水深約I. I米的汙染河道為例，河岸帶的構建過程如下第一步，對現有河岸帶進行垃圾清理與河道清淤，穩固河岸土壤，並將河道內的水位降至IOcm左右(相對河底標聞)。第二步，採用實施例I製作的混凝土圓管進行護岸。將混凝土圓管緊密排列，布置在常水位水際線附近，圓管在水平相(如圖2)的排列方式為沿河流平面形態呈線性自由狀排列，布置一排，侵蝕嚴重的河段，布置二或三排。圓管底部埋入河床約20cm左右，圓管頂部需滿足圓管頂部標高高於河流常水位線，一般來說，圓管頂部高出河流常水位線的高度為10 50cm。圓管在豎直方向上可呈高低錯落狀排列(如圖3)，以體現河流形態的自然美，滿足景觀觀賞的要求。第三步，向混凝土圓管管內鋪設人工溼地基質床首先鋪設厚度約為20cm的基質墊層，然後由下到上依次鋪設約25cm的爐渣層、約20cm的泥炭層以及約40cm的土壤層。
其中，基質墊層由直徑為2 3cm的碎石、河沙、粘土顆粒按體積比6 : 3 : 4組成。爐渣層由直徑為2 3cm的爐渣顆粒。
泥炭層由直徑為3 5cm的泥炭顆粒。第四步,在構建好的混凝土圓管人工基質床表面種植植物，圓管內徑大於IOOcm的人工基質床表面種植中小型溼生喬灌木(如杞柳、河柳、怪柳等)，種植密度為I棵/混凝土圓管，如果人工基質床表面大小允許，可圍繞喬灌木周圍適量種植挺水植物。圓管內徑小於等於IOOcm的人工基質床表面種植挺水植物(如水燭、蘆葦、再立花、茭白、香蒲、黃花藺、澤瀉、燈心草、水生美人蕉、水生鳶尾、傘草等)，種植密度根據植物種類差異可以為5 10叢/平方米。整個河道種植溼生喬灌木的圓管數和僅種植挺水植物的圓管數的比值約為
I 5，在河岸的分布可適當均勻設置，主要以河岸景觀美觀為主要考慮因素。第五步，河道灌水，水位恢復。在上述河岸帶構建完畢之後一年，岸坡土壤侵蝕程度明顯降低，河流透明度提高，岸坡植被茂盛，杞柳、河柳具有很好的耐水溼性能，可迅速建構溼生植被群落，並出現千屈菜、水鱉、野茭白等新品種，在近岸處形成了有效的植被屏障，河岸帶綠量增加。物種豐富度指數從未構建河岸帶之前的I. 023提高到I. 974，群落多樣性指數從未構建河岸帶之前的
I.539提高到2. 336，植被覆蓋度從未構建河岸帶之前的38%提高到97%，鄉土樹種比例從未構建河岸帶之前的25%提高到75%。輔以挺水開花植物，自然景觀優美，美化了河岸景觀。網格層與植被群落構成了河流底棲動物的生境，河岸淺水地帶生物棲息環境良好，混凝土圓管外壁網格層出現了大量螺、蛘等水底動物。同時，植物-溼地基質床-微生物構成的淨化系統對汙染物質具有良好的吸收作用，河流水質得到了明顯改善，其中的氮、磷等有機物水平與未構建河岸帶之前相比均有所降低，其中，NH4-N的去除率為68. 3%, TN的去除率為54.8%，TP的去除率為76.4%。以上內容充分說明本發明提供的構建方法可以重建退化的河岸帶植被群落、修復退化的河岸帶生態系統。雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。
權利要求
1.一種生態河岸帶的構建方法，其特徵在於，採用管壁上分布有透水孔洞的混凝土圓管進行護岸，然後在所述圓管內構建人工溼地基質床，最後在所述人工溼地基質床表面種植挺水植物與溼生喬灌木構成溼地生物群落； 其中，所述混凝土圓管的內徑為30 150cm ;管壁上孔洞的直徑為2 IOmm,所述相鄰孔洞的水平間距為2 20cm、垂直間距為5 30cm。
2.根據權利要求I所述的構建方法，其特徵在於，所述混凝土圓管壁厚為3 15cm，高度為50 200cm。
3.根據權利要求I所述的構建方法，其特徵在於，所述混凝土圓管外壁設置有厚度為5 15cm的網格層，網格的面積為10 20X10 20cm2。
4.根據權利要求I所述的構建方法，其特徵在於，所述混凝土圓管內壁設置有反濾層，所述反濾層優選為2 5層土工布。
5.根據權利要求I所述的構建方法，其特徵在於，所述人工溼地基質床由下至上依次為基質墊層、爐渣層、泥炭層及土壤層，高度比為1 5 I 5 I 5 3 20。
6.根據權利要求5所述的構建方法，其特徵在於，所述基質墊層由直徑為2 5cm的碎石、河沙、粘土顆粒按體積比5 10 I 5 I 5組成。
7.根據權利要求5所述的構建方法，其特徵在於，所述爐渣層由直徑為2 5cm的爐渣顆粒組成；所述泥炭層由直徑為I 5cm的泥炭顆粒組成。
8.根據權利要求I所述的構建方法，其特徵在於，所述溼生喬灌木為杞柳、河柳、檉柳中的一種或多種，種植密度為I 2棵/混凝土圓管。
9.根據權利要求I所述的構建方法，其特徵在於，所述挺水植物為水燭、蘆葦、再立花、茭白、香蒲、黃花藺、澤瀉、燈心草、水生美人蕉、水生鳶尾、傘草中的一種或多種，種植密度為5 15叢/平方米。
10.根據權利要求1-9任一項所述的構建方法，其特徵在於，所述構建方法用於水深30 150cm的中小型河流。
全文摘要
本發明涉及一種生態河岸帶的構建方法，採用管壁上分布有透水孔洞的混凝土圓管進行護岸，然後在所述圓管內構建人工溼地基質床，最後在所述人工溼地基質床表面種植挺水植物與溼生喬灌木構成溼地生物群落。根據本發明方法構建的河岸帶具有減緩近岸帶水流流速、穩固河岸、營造河道近水域植物生長環境、給底棲動物提供多孔隙生境的作用，還可以利用植物群落吸收河流汙染物質，起到淨化河流水質的作用。本發明提供的構建方法可以重建退化的河岸帶植被群落，為健康河岸帶生態系統的構建奠定了基礎，也為修復退化的河岸帶生態系統、重建與恢復具有生命力的河岸帶及河流生態系統提供了技術手段。
文檔編號E02B3/12GK102635089SQ20121009720
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者左俊傑 申請人:江蘇大學