專利名稱：一種生態(tài)河岸帶的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及資源環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的生態(tài)河岸帶的構(gòu)建方法
背景技術(shù)：
由于城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)河流兩側(cè)土地的建設(shè)力度也逐漸加大，出于對(duì)防洪安全的考慮，河流護(hù)岸常常采用硬質(zhì)化護(hù)岸形式，這不僅破壞了河岸帶的植被結(jié)構(gòu)與近岸帶底棲動(dòng)物的生境，也使得河岸帶緩沖、凈化面源污染的功能喪失，直接導(dǎo)致水環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響了水生態(tài)系統(tǒng)的健康。為了改變我國(guó)當(dāng)前許多河岸帶的病態(tài)現(xiàn)狀，重建具有活力的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)其生態(tài)活力，使眾多的河流成為削減污染的綠色通道，成為一個(gè)緊迫的技術(shù)問(wèn)題。目前，我國(guó)主要采用仿木樁護(hù)岸、混凝土格柵護(hù)岸等方法來(lái)恢復(fù)與重建河岸帶生態(tài)系統(tǒng)，無(wú)論何種方法，均沒(méi)有將提高河岸帶凈化面源污染、提高近水域部分的遮陰度，提高近水域生態(tài)系統(tǒng)活力與近水域生境質(zhì)量作為核心。因而，其恢復(fù)或重建的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)缺乏活力，與自然的河岸帶相比，差距較大。如何重建或恢復(fù)具有活力的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)，仍然是一個(gè)需要長(zhǎng)期研究的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有河岸帶生態(tài)系統(tǒng)難以重建或恢復(fù)的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種生態(tài)河岸帶的構(gòu)建方法。本發(fā)明提供的生態(tài)河岸帶的構(gòu)建方法，采用管壁上分布有透水孔洞的混凝土圓管進(jìn)行護(hù)岸，然后在所述圓管內(nèi)構(gòu)建人工濕地基質(zhì)床，最后在所述人工濕地基質(zhì)床表面種植挺水植物與濕生喬灌木構(gòu)成濕地生物群落；其中，所述混凝土圓管的內(nèi)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(jìn)入圓管內(nèi)的基質(zhì)床中，基質(zhì)床中的植物根系可以對(duì)河水內(nèi)的污染物質(zhì)進(jìn)行去除，同時(shí)，植物在生長(zhǎng)過(guò)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(shè)置，可以根據(jù)護(hù)岸形態(tài)以及常見(jiàn)仿木樁護(hù)岸形式進(jìn)行排列，如呈自然式排列；或可按照規(guī)則式(成行、成列)進(jìn)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，需高于常水位線、但優(yōu)選低于最高水位線。混凝土圓管高出水面的高度可以設(shè)置為高低錯(cuò)落，這樣可使種植植物后的河岸帶景觀更加美觀。所述混凝土圓管外壁設(shè)置有厚度為5 15cm的網(wǎng)格層用于營(yíng)造動(dòng)物生境，優(yōu)選地，網(wǎng)格層的網(wǎng)格形狀為矩形或正方形，網(wǎng)格面積為10 20X10 20cm2。所述網(wǎng)格層環(huán)繞在混凝土圓管外壁，可以采用多種材質(zhì)，如混凝土澆筑直接在圓管外壁形成、或采用高分子耐水材料成型后圍繞在所述圓管外壁等等。網(wǎng)格層的網(wǎng)格可以向底棲動(dòng)物提供生境，從而構(gòu)建河岸帶的動(dòng)物群落。
所述混凝土圓管內(nèi)壁設(shè)置有反濾層。所述反濾層的功能為防止混凝土圓管內(nèi)的基質(zhì)成分流失到河流中。優(yōu)選地，所述反濾層為2 5層土工布。所述人工濕地基質(zhì)床由下至上依次為基質(zhì)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(yōu)選地,基質(zhì)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(zhì)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。所述濕生喬灌木為中小型濕生喬灌木，優(yōu)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(yōu)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。上述濕生喬灌木和挺水植物構(gòu)成河岸帶的濕地生物群落，種植方式為混凝土圓管內(nèi)徑較大的(通常大于100cm)，在其人工基質(zhì)床表面種植濕生喬灌木，如果人工基質(zhì)床面積允許，可圍繞濕生喬灌木再種植適量挺水植物；混凝土圓管內(nèi)徑較小的(通常小于等于100cm)，僅在人工基質(zhì)床表面種植挺水植物。整體河岸帶中濕生喬灌木和挺水植物的數(shù)量比，以本領(lǐng)域常見(jiàn)的河岸帶植物群落數(shù)量比以及景觀需求設(shè)置，也可以根據(jù)不同植物對(duì)于水質(zhì)凈化能力的不同進(jìn)行設(shè)置。優(yōu)選地，種植濕生喬灌木的圓管數(shù)和僅種植挺水植物的圓管數(shù)的比值為I : 3 I : 6。所述構(gòu)建方法用于水深30 150cm的中小型河流，優(yōu)選城市內(nèi)河或中小型感潮河道。所述的“中小型河流”為本領(lǐng)域內(nèi)通常寬度在25米以下的河流。本發(fā)明所述的構(gòu)建方法對(duì)水流方向沒(méi)有要求。本發(fā)明提供的構(gòu)建方法采用改進(jìn)的混凝土圓管代替常見(jiàn)的仿木樁護(hù)岸，除具有常見(jiàn)仿木樁的護(hù)岸功能以外，本發(fā)明所述的混凝土圓管還能夠提供河岸植物、動(dòng)物生長(zhǎng)的環(huán)境。根據(jù)本發(fā)明所述方法構(gòu)建的河岸帶具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)由于采用了混凝土圓管護(hù)岸，具有減緩近岸帶水流流速、穩(wěn)固泥質(zhì)河岸、減少水土流失的作用。(2)混凝土圓管加上網(wǎng)格層的特殊構(gòu)造可起到營(yíng)造河道近水域植物生長(zhǎng)環(huán)境、給底棲動(dòng)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濕生喬灌木構(gòu)成了濕地生物群落，從而形成植物群落根系-土壤-微生物這一生化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可以吸收河流中的污染物質(zhì)(如氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽)，從而達(dá)到吸收河流污染物質(zhì)、凈化河流水質(zhì)的作用。(5)采用了混凝土圓管護(hù)岸、爐渣等材料構(gòu)建基質(zhì)床，材料來(lái)源廉價(jià)，而且不會(huì)對(duì)河岸造成二次污染，環(huán)境友好。本發(fā)明提供的構(gòu)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(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)，也為修復(fù)退化的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)、重建與恢復(fù)具有生命力的河岸帶及河流生態(tài)系統(tǒng)提供了技術(shù)手段。


圖I為本發(fā)明所述混凝土圓管垂直于高度方向的剖面圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明所述構(gòu)建方法構(gòu)建的生態(tài)河岸帶示意圖(從河面方向看)；圖3為根據(jù)本發(fā)明所述構(gòu)建方法構(gòu)建的生態(tài)河岸帶示意圖(從河案方向看)；圖中I、混凝土圓管；2、人工濕地基質(zhì)床；3、反濾層；4、網(wǎng)格層；5、網(wǎng)格；6、挺水植物；7、中小型濕生喬灌木；8、河流水面；9、河岸。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I用于護(hù)岸的混凝土圓管的制作選擇內(nèi)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。在圓管管壁上鉆鑿孔洞，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(dāng)增大。在上述混凝土圓管內(nèi)壁纏繞3層土工布作為反濾層，以防止圓管內(nèi)的基質(zhì)成分流失。在上述混凝土圓管外壁采用混凝土澆筑的方式形成厚度為5 15cm的網(wǎng)格層，網(wǎng)格形狀設(shè)置為正方形，面積可以為10 20X 10 20cm2不等。實(shí)施例2生態(tài)河岸帶的構(gòu)建以江蘇省鎮(zhèn)江市約50米長(zhǎng)、12米寬、水深約I. I米的污染河道為例，河岸帶的構(gòu)建過(guò)程如下第一步，對(duì)現(xiàn)有河岸帶進(jìn)行垃圾清理與河道清淤，穩(wěn)固河岸土壤，并將河道內(nèi)的水位降至IOcm左右(相對(duì)河底標(biāo)聞)。第二步，采用實(shí)施例I制作的混凝土圓管進(jìn)行護(hù)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(tài)呈線性自由狀排列，布置一排，侵蝕嚴(yán)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(biāo)高高于河流常水位線，一般來(lái)說(shuō)，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(cuò)落狀排列(如圖3)，以體現(xiàn)河流形態(tài)的自然美，滿足景觀觀賞的要求。第三步，向混凝土圓管管內(nèi)鋪設(shè)人工濕地基質(zhì)床首先鋪設(shè)厚度約為20cm的基質(zhì)墊層，然后由下到上依次鋪設(shè)約25cm的爐渣層、約20cm的泥炭層以及約40cm的土壤層。
其中，基質(zhì)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(gòu)建好的混凝土圓管人工基質(zhì)床表面種植植物，圓管內(nèi)徑大于IOOcm的人工基質(zhì)床表面種植中小型濕生喬灌木(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(zhì)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(nèi)徑小于等于IOOcm的人工基質(zhì)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(jù)植物種類差異可以為5 10叢/平方米。整個(gè)河道種植濕生喬灌木的圓管數(shù)和僅種植挺水植物的圓管數(shù)的比值約為
I 5，在河岸的分布可適當(dāng)均勻設(shè)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(fù)。在上述河岸帶構(gòu)建完畢之后一年，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濕性能，可迅速建構(gòu)濕生植被群落，并出現(xiàn)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(shù)從未構(gòu)建河岸帶之前的I. 023提高到I. 974，群落多樣性指數(shù)從未構(gòu)建河岸帶之前的
I.539提高到2. 336，植被覆蓋度從未構(gòu)建河岸帶之前的38%提高到97%，鄉(xiāng)土樹(shù)種比例從未構(gòu)建河岸帶之前的25%提高到75%。輔以挺水開(kāi)花植物，自然景觀優(yōu)美，美化了河岸景觀。網(wǎng)格層與植被群落構(gòu)成了河流底棲動(dòng)物的生境，河岸淺水地帶生物棲息環(huán)境良好，混凝土圓管外壁網(wǎng)格層出現(xiàn)了大量螺、蛘等水底動(dòng)物。同時(shí)，植物-濕地基質(zhì)床-微生物構(gòu)成的凈化系統(tǒng)對(duì)污染物質(zhì)具有良好的吸收作用，河流水質(zhì)得到了明顯改善，其中的氮、磷等有機(jī)物水平與未構(gòu)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(nèi)容充分說(shuō)明本發(fā)明提供的構(gòu)建方法可以重建退化的河岸帶植被群落、修復(fù)退化的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種生態(tài)河岸帶的構(gòu)建方法，其特征在于，采用管壁上分布有透水孔洞的混凝土圓管進(jìn)行護(hù)岸，然后在所述圓管內(nèi)構(gòu)建人工濕地基質(zhì)床，最后在所述人工濕地基質(zhì)床表面種植挺水植物與濕生喬灌木構(gòu)成濕地生物群落； 其中，所述混凝土圓管的內(nèi)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(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述混凝土圓管壁厚為3 15cm，高度為50 200cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述混凝土圓管外壁設(shè)置有厚度為5 15cm的網(wǎng)格層，網(wǎng)格的面積為10 20X10 20cm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述混凝土圓管內(nèi)壁設(shè)置有反濾層，所述反濾層優(yōu)選為2 5層土工布。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述人工濕地基質(zhì)床由下至上依次為基質(zhì)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(jù)權(quán)利要求5所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述基質(zhì)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(jù)權(quán)利要求5所述的構(gòu)建方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述濕生喬灌木為杞柳、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(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述構(gòu)建方法用于水深30 150cm的中小型河流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生態(tài)河岸帶的構(gòu)建方法，采用管壁上分布有透水孔洞的混凝土圓管進(jìn)行護(hù)岸，然后在所述圓管內(nèi)構(gòu)建人工濕地基質(zhì)床，最后在所述人工濕地基質(zhì)床表面種植挺水植物與濕生喬灌木構(gòu)成濕地生物群落。根據(jù)本發(fā)明方法構(gòu)建的河岸帶具有減緩近岸帶水流流速、穩(wěn)固河岸、營(yíng)造河道近水域植物生長(zhǎng)環(huán)境、給底棲動(dòng)物提供多孔隙生境的作用，還可以利用植物群落吸收河流污染物質(zhì)，起到凈化河流水質(zhì)的作用。本發(fā)明提供的構(gòu)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(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)，也為修復(fù)退化的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)、重建與恢復(fù)具有生命力的河岸帶及河流生態(tài)系統(tǒng)提供了技術(shù)手段。
文檔編號(hào)E02B3/12GK102635089SQ20121009720
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者左俊杰 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)