師法自然生態(tài)修復(fù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及生態(tài)恢復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具有為一種師法自然的生態(tài)修復(fù)方法。應(yīng)用現(xiàn)代3S技術(shù)，在對(duì)擾動(dòng)區(qū)或周邊地形、地貌、水文、氣象、氣候等條件進(jìn)行詳細(xì)了解和調(diào)查的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種近似自然地理形態(tài)的人工修復(fù)模型，并按照設(shè)計(jì)模型施工的一種生態(tài)恢復(fù)方法。修復(fù)后的景觀與周邊相協(xié)調(diào)，坡面保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，最大限度保蓄水土，為鄉(xiāng)土微生物、植被和動(dòng)物提供一個(gè)原生態(tài)環(huán)境。師法自然包括地形地貌重塑，人工土體構(gòu)筑，植物種類(lèi)、植被結(jié)構(gòu)、動(dòng)物區(qū)系、微生物區(qū)系等，主要表現(xiàn)為地形地貌與擾動(dòng)前的相似性，新土體構(gòu)建材料的就地取材，鄉(xiāng)土植被的重建，土著動(dòng)物、微生物區(qū)系構(gòu)建。
【專(zhuān)利說(shuō)明】師法自然生態(tài)修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生態(tài)恢復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種師法自然的生態(tài)修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)模式，一般是“水平梯形坡面，直渠排水”的地形設(shè)計(jì)，其人工痕跡明顯，修復(fù)后的景觀與周邊環(huán)境不協(xié)調(diào)，地形多樣性少，坡面不穩(wěn)定，水土保持效果不好，需要長(zhǎng)期人工養(yǎng)護(hù)，費(fèi)用也較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)模式存在的上述問(wèn)題，提供了一種師法自然生態(tài)修復(fù)方法。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)的:
一種師法自然生態(tài)修復(fù)方法，包括如下步驟:
(I)、采用常規(guī)方法獲得擾動(dòng)后待修復(fù)區(qū)的如下主要參數(shù):流域面積，流域長(zhǎng)度，流域坡度，流域方向，流域平均高程，流域樹(shù)枝狀水系，溝谷長(zhǎng)度、坡度、蜿蜒度、寬深比、縱斷面、橫斷面，山脊線到溝谷源的距離，河床材料；
將上述主要參數(shù)輸入Geofluv軟件制定設(shè)計(jì)方案，對(duì)擾動(dòng)后的修復(fù)區(qū)地形地貌進(jìn)行師法自然地形地貌整體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)是模擬修復(fù)區(qū)擾動(dòng)前的地形地貌，或者模擬修復(fù)區(qū)周邊未經(jīng)擾動(dòng)的原始地形地貌，對(duì)修復(fù)區(qū)構(gòu)建一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的坡面和水系，為修復(fù)區(qū)的動(dòng)物、植物、微生物提供一個(gè)地形多樣性的生長(zhǎng)、生存空間。
[0005](2)、按照設(shè)計(jì)方案施工
a、整理地形:由一輛在GPS控制下的推土機(jī)按照設(shè)計(jì)方案對(duì)修復(fù)區(qū)進(jìn)行填墊、平整、土體搬運(yùn)，達(dá)到設(shè)計(jì)方案的地形要求；
b、地形整理完成后修砌坡體徑流路徑，坡體徑流路徑由許多鋸齒狀的集水坑和蜿蜒曲折的排水渠道組成；
C、坡面雨水儲(chǔ)集:沿坡體等高線開(kāi)挖水平溝,填充石塊；
d、地表重塑工作完成后，形成一個(gè)與上下游及周邊地形相互銜接的完整流域，然后將表土鋪覆在整理好的地面上；
e、在野生動(dòng)物棲息的區(qū)域用石塊堆砌洞穴、縫隙、巣窩；
f、疏松表土、蓄水增墑；
g、選擇在直徑30km范圍的鄉(xiāng)土植物在修復(fù)區(qū)進(jìn)行混播、混植，進(jìn)行植被恢復(fù)；
h、播種后用當(dāng)?shù)氐母刹莞采w；或者，石質(zhì)山地區(qū)采用石塊覆蓋坡面，厚度5-lOcm;或者，煤礦區(qū)采用煤矸石作為覆蓋材料，易風(fēng)化的煤矸石覆蓋厚度5-7cm，不易分化的煤矸石覆蓋厚度10-12cm ；
1、養(yǎng)護(hù)。
[0006]師法自然，即向自然學(xué)習(xí)，以自然為師。師法自然生態(tài)修復(fù)方法就是尊崇自然，模擬自然演替規(guī)律進(jìn)行的人工生態(tài)修復(fù)技術(shù)。其中最重要的一個(gè)理念就是模擬自然，尤其是自然的地形、地貌、水文、生態(tài)等，構(gòu)建人與自然和諧，依靠自然、人工促進(jìn)的生態(tài)修復(fù)過(guò)程。應(yīng)用現(xiàn)代3S技術(shù)，在對(duì)修復(fù)區(qū)(擾動(dòng)區(qū))或周邊地形、地貌、水文、氣象、氣候等條件進(jìn)行詳細(xì)了解和調(diào)查的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種近似自然地理形態(tài)的人工修復(fù)模型，并按照設(shè)計(jì)模型施工的一種生態(tài)恢復(fù)方法。修復(fù)后的景觀與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，坡面保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，最大限度保蓄水土，為鄉(xiāng)土微生物、植被和動(dòng)物提供一個(gè)原生態(tài)環(huán)境。師法自然包括地形地貌重塑,人工土體構(gòu)筑,植物種類(lèi)、植被結(jié)構(gòu)、動(dòng)物區(qū)系、微生物區(qū)系等,主要表現(xiàn)為地形地貌與擾動(dòng)前的相似性，新土體構(gòu)建材料的就地取材，鄉(xiāng)土植被的重建，土著動(dòng)物、微生物區(qū)系構(gòu)建。
[0007]3S技術(shù)是遙感技術(shù)(Remote sensing, RS)、地理信息系統(tǒng)(Geographyinformationsystems,GIS)和全球定位系統(tǒng)(Global positioning systems,GPS)的統(tǒng)稱(chēng)，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對(duì)空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。本方法中3S技術(shù)用于地理坐標(biāo)定位；面積較大時(shí)，計(jì)算面積，海拔測(cè)算等；控制施工車(chē)輛。
[0008]本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)如下:
1、使用該方法可比傳統(tǒng)生態(tài)修復(fù)方法節(jié)約投資10%以上。地形整理過(guò)程中，80?90%的費(fèi)用花在土體的運(yùn)移上，最后的地形塑造只占修復(fù)費(fèi)用的小部分。并且施工過(guò)程能充分利用斜坡，可以節(jié)省土方回填費(fèi)用。
[0009]2、采用本法施工后一般不需要返工，也不需要長(zhǎng)時(shí)間的人工養(yǎng)護(hù)，大大降低了養(yǎng)護(hù)成本。
[0010]3、雖然該方法會(huì)增加排水渠道修建的難度，渠道修建費(fèi)用略有增加，但充分利用土體中的石礫，又可以降低開(kāi)溝和渠道鋪裝的費(fèi)用。
[0011]4、徑流路徑如果要與周邊自然徑流路徑相銜接，往往需要詳細(xì)的測(cè)量，精確的設(shè)計(jì)。
[0012]本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，項(xiàng)目實(shí)施后，土壤水分含量有很大提高。表土覆蓋能經(jīng)受住了100年一遇的降雨，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；蓄水塘經(jīng)受住了 200年一遇暴雨的徑流考驗(yàn)。其侵蝕強(qiáng)度與周邊未經(jīng)擾動(dòng)區(qū)域相近。
[0013]適用范圍:適用于土地復(fù)墾，公路、鐵路建設(shè)，煤炭和礦業(yè)開(kāi)采，水土保持等涉及地形整理,地形重塑的領(lǐng)域。
[0014]具體實(shí)施方法
下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]一種師法自然生態(tài)修復(fù)方法，包括如下步驟:
(I)、一個(gè)地區(qū)的地形地貌是長(zhǎng)期內(nèi)營(yíng)力和外營(yíng)力作用的結(jié)果，是長(zhǎng)期適應(yīng)這一區(qū)域的產(chǎn)物，是最穩(wěn)定、最可靠的地形地貌。師法自然生態(tài)修復(fù)的重要內(nèi)容是地形地貌的師法自然。
[0016]Geoflu/T軟件由美國(guó)進(jìn)口，是一種對(duì)擾動(dòng)土地地形地貌重構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)技術(shù)軟件，在CAD平臺(tái)下運(yùn)行。Ge0fluVMT軟件提供了一個(gè)地形圖繪制功能，將野外測(cè)得的二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件，軟件會(huì)生成一個(gè)具有可共性使用的普通地形圖。該地形圖具有常規(guī)地形圖的編撰功能。Geofluv地形設(shè)計(jì)是基于一種對(duì)擾動(dòng)土地地形地貌重構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)技術(shù)軟件進(jìn)行的師法自然地形地貌設(shè)計(jì)，使用3DMAX對(duì)設(shè)計(jì)完成的設(shè)計(jì)方案輸出。
[0017]采用本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)方法獲得擾動(dòng)后待修復(fù)區(qū)的如下主要參數(shù):流域面積，流域長(zhǎng)度，流域坡度，流域方向，流域平均高程，流域樹(shù)枝狀水系，溝谷長(zhǎng)度、坡度、蜿蜒度、寬深比、縱斷面、橫斷面，山脊線到溝谷源的距離，河床材料。例如，獲得流域面積方法:從地形圖上用專(zhuān)業(yè)工具量測(cè)；獲得流域長(zhǎng)度方法:從地形圖上用專(zhuān)業(yè)工具量測(cè)，面積不大時(shí)也可以直接用皮尺測(cè)量；獲得流域方向方法:地形圖上可以量測(cè)，也可用羅盤(pán)或經(jīng)緯儀測(cè)定；獲得溝谷蜿蜒度方法:由地形圖上量測(cè)溝道入口和出口的直線距離，再量測(cè)溝道入口和出口之間的路徑長(zhǎng)度，兩者根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算；等等。
[0018]將上述主要參數(shù)輸入Geofluv軟件制定設(shè)計(jì)方案，對(duì)擾動(dòng)后的修復(fù)區(qū)地形地貌進(jìn)行師法自然地形地貌整體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)是模擬修復(fù)區(qū)擾動(dòng)前的地形地貌，或者模擬修復(fù)區(qū)周邊未經(jīng)擾動(dòng)的原始地形地貌，對(duì)修復(fù)區(qū)構(gòu)建一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的坡面和水系，為修復(fù)區(qū)的動(dòng)物、植物、微生物提供一個(gè)地形多樣性的生長(zhǎng)、生存空間。
[0019](2)、按照設(shè)計(jì)方案施工
a、整理地形:由一輛在GPS控制下的推土機(jī)按照設(shè)計(jì)方案對(duì)修復(fù)區(qū)進(jìn)行填墊、平整、土體搬運(yùn)，達(dá)到設(shè)計(jì)方案的地形要求，基本達(dá)到填方和挖方平衡。
[0020]具體如下:
就地取材，物盡其用?；诋?dāng)?shù)氐脑?、廢棄物進(jìn)行物理、化學(xué)、生物處理，滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)需要后構(gòu)建植被發(fā)生演替的土體。
[0021]壓實(shí):對(duì)土石比小于25%的石質(zhì)洛土機(jī)械壓實(shí),40噸壓路機(jī)分層碾壓,50cm為一層；減少大空隙，提高小空隙和毛管空隙，達(dá)到提高田間持水量，增加土壤水分的目的。
[0022]質(zhì)地改良:在粗骨質(zhì)的礫石中加入黏性物質(zhì)，準(zhǔn)確的比例用剪切儀測(cè)算。如存量生活垃圾篩分土、污泥、黃土等，黏性添加物控制在30%為宜，加入太多會(huì)導(dǎo)致坡面不穩(wěn)定，發(fā)生潛在滑坡。
[0023]分選:地形整理過(guò)程中對(duì)渣土進(jìn)行機(jī)械分選，根據(jù)粒徑大小分類(lèi)使用，20cm大塊石頭用來(lái)砌梯田石埂，10_20cm石塊裝石籠修筑擋土墻；10cm以下的洛土適合植被構(gòu)建。
[0024]b、地形整理完成后修砌坡體徑流路徑，坡體徑流路徑由許多鋸齒狀的集水坑和蜿蜒曲折的排水渠道組成。排水渠道可以采用礫石，渠道的礫石增加徑流渠道的粗糙度，提高了暴雨的入滲率；渠道防護(hù)材料就地取材選用片石、礫石，柔性防護(hù)系統(tǒng)保證渠道的長(zhǎng)效性和免養(yǎng)護(hù)。徑流會(huì)因石塊攔蓄或在蜿蜒曲折路徑的流動(dòng)過(guò)程中全部入滲，不再需要其它攔蓄設(shè)施。師法自然的蜿蜒曲折排水渠道，徑流路徑的延長(zhǎng)增加了暴雨的入滲時(shí)間。
[0025]C、坡面雨水儲(chǔ)集:沿坡體等高線開(kāi)挖水平溝，填充石塊，水平溝的寬度、深度及溝間距本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)當(dāng)?shù)啬昃涤炅亢捅┯暝O(shè)計(jì)強(qiáng)度確定。水平溝用來(lái)積蓄雨水，石塊防治坡面土體塌落填埋，避免泥沙淤積。
[0026]d、地表重塑工作完成后，形成一個(gè)與上下游及周邊地形相互銜接的完整流域，然后將表土鋪覆在整理好的地面上。將地形整理過(guò)程揀出的石塊填充在排水渠道容易沖刷的地段。
[0027]e、在野生動(dòng)物棲息的區(qū)域用石塊堆砌洞穴、縫隙、巣窩。依據(jù)主要大型土著動(dòng)物生活習(xí)性，利用地形及石塊構(gòu)造適宜的洞穴、縫隙、巣窩，為動(dòng)物提供棲息場(chǎng)所。
[0028]f、疏松表土、蓄水增墑，改善植物根系分布區(qū)的土壤水分，滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)需要。[0029]g、選擇在直徑30km范圍的鄉(xiāng)土植物在修復(fù)區(qū)進(jìn)行混播、混植，進(jìn)行植被恢復(fù)。
[0030]鄉(xiāng)土植物是在修復(fù)區(qū)及周邊環(huán)境中長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果，是久經(jīng)考驗(yàn)、自然選擇的結(jié)果，是最適宜當(dāng)?shù)氐奈锓N，不會(huì)因?yàn)闃O端干旱、極端嚴(yán)寒等惡劣自然條件死亡。也是植被構(gòu)建的先鋒植物。因此，植物種類(lèi)的篩選師法自然，選用鄉(xiāng)土植物，選擇范圍直徑30KM，有利于構(gòu)建區(qū)域的生物多樣性，盡可能的選用多的鄉(xiāng)土物種混播、混植。合理的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定演替的基礎(chǔ)，促進(jìn)合理的植被層次構(gòu)建。特別是類(lèi)似于自燃煤矸石山這樣的環(huán)境，不宜進(jìn)行大的坡體改變，師法自然因勢(shì)利導(dǎo)種植。
[0031]h、播種后用當(dāng)?shù)氐母刹莞采w，例如，稻草、麥秸均勻鋪撒在播種后的地面，用嵌草機(jī)將草嵌入土中，防止被風(fēng)吹走，嵌草部分被“立起”，增加地面粗糙度，增加入滲。形成的嵌草溝起到了蓄水的作用，對(duì)于溝內(nèi)種子的萌發(fā)特別有利。
[0032]或者,石質(zhì)山地區(qū),石料充足,米用石塊覆蓋坡面,厚度5-10cm ;石塊較小,覆蓋稍
??；石塊較大，覆蓋稍厚。
[0033]或者，煤礦區(qū)采用煤矸石作為覆蓋材料，易風(fēng)化的煤矸石覆蓋厚度5-7cm，不易分化的煤矸石覆蓋厚度10-12cm。
[0034]1、養(yǎng)護(hù)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行灌溉。在人工促進(jìn)的前期輔以適當(dāng)養(yǎng)護(hù)，后期則更多的是依靠自然的力量和功能維護(hù)植被的正向演替。養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，喬木、灌木和草的調(diào)控模擬自然目標(biāo)群落特征，人工調(diào)控三者的比例，以期形成穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)。樹(shù)體整理，為使植物對(duì)坡面形成最大限度的保護(hù)功能，植物分枝高度不宜超過(guò)50cm，否則降雨會(huì)在植物上匯集成大的水滴，對(duì)地面造成沖擊，破壞土體表面結(jié)構(gòu)。因此對(duì)植物進(jìn)行適時(shí)、適度的平茬、摘心、定干等控制植株分叉、萌蘗。
【權(quán)利要求】
1.一種師法自然生態(tài)修復(fù)方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)、采用常規(guī)方法獲得擾動(dòng)后待修復(fù)區(qū)的如下主要參數(shù):流域面積，流域長(zhǎng)度，流域坡度，流域方向，流域平均高程，流域樹(shù)枝狀水系，溝谷長(zhǎng)度、坡度、蜿蜒度、寬深比、縱斷面、橫斷面，山脊線到溝谷源的距離，河床材料； 將上述主要參數(shù)輸入Geofluv軟件制定設(shè)計(jì)方案，對(duì)擾動(dòng)后的修復(fù)區(qū)地形地貌進(jìn)行師法自然地形地貌整體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)是模擬修復(fù)區(qū)擾動(dòng)前的地形地貌，或者模擬修復(fù)區(qū)周邊未經(jīng)擾動(dòng)的原始地形地貌，對(duì)修復(fù)區(qū)構(gòu)建一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的坡面和水系，為修復(fù)區(qū)的動(dòng)物、植物、微生物提供一個(gè)地形多樣性的生長(zhǎng)、生存空間； (2)、按照設(shè)計(jì)方案施工 a、整理地形:由一輛在GPS控制下的推土機(jī)按照設(shè)計(jì)方案對(duì)修復(fù)區(qū)進(jìn)行填墊、平整、土體搬運(yùn)，達(dá)到設(shè)計(jì)方案的地形要求； b、地形整理完成后修砌坡體徑流路徑，坡體徑流路徑由許多鋸齒狀的集水坑和蜿蜒曲折的排水渠道組成； C、坡面雨水儲(chǔ)集:沿坡體等高線開(kāi)挖水平溝,填充石塊； d、地表重塑工作完成后，形成一個(gè)與上下游及周邊地形相互銜接的完整流域，然后將表土鋪覆在整理好的地面上； e、在野生動(dòng)物棲息的區(qū)域用石塊堆砌洞穴、縫隙、巣窩； f、疏松表土、蓄水增墑； g、選擇在直徑30km范圍的鄉(xiāng)土植物在修復(fù)區(qū)進(jìn)行混播、混植，進(jìn)行植被恢復(fù)； h、播種后用當(dāng)?shù)氐母刹莞采w；或者，石質(zhì)山地區(qū)采用石塊覆蓋坡面，厚度5-lOcm;或者，煤礦區(qū)采用煤矸石作為覆蓋材料，易風(fēng)化的煤矸石覆蓋厚度5-7cm，不易分化的煤矸石覆蓋厚度10-12cm ； 1、養(yǎng)護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的師法自然生態(tài)修復(fù)方法，其特征在于:步驟(2)的步驟a中，就地取材，基于當(dāng)?shù)氐脑?、廢棄物進(jìn)行物理、化學(xué)、生物處理滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)需要后構(gòu)建植被發(fā)生演替的土體，如下: 壓實(shí):對(duì)土石比小于25%的石質(zhì)渣土機(jī)械壓實(shí)，40噸壓路機(jī)分層碾壓，50cm為一層； 質(zhì)地改良:在粗骨質(zhì)的礫石中加入黏性物質(zhì)，準(zhǔn)確的比例用剪切儀測(cè)算； 分選:地形整理過(guò)程中對(duì)渣土進(jìn)行機(jī)械分選，根據(jù)粒徑大小分類(lèi)使用，20cm大塊石頭用來(lái)砌梯田石埂，10_20cm石塊裝石籠修筑擋土墻；10cm以下的洛土適合植被構(gòu)建。
【文檔編號(hào)】E02D3/00GK103452076SQ201310463070
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】張成梁, 趙廷寧, 李百煉, 王恩來(lái), 榮立明, 王亞剛, 楊翠霞, 郭嬌, 張翹楚, 王成塵 申請(qǐng)人:張成梁