专利名称：一种生态河岸带的构建方法
技术领域：
本发明涉及资源环境工程技术领域，具体涉及一种新型的生态河岸带的构建方法
背景技术：
由于城市化进程的加快，人们对河流两侧土地的建设力度也逐渐加大，出于对防洪安全的考虑，河流护岸常常采用硬质化护岸形式，这不仅破坏了河岸带的植被结构与近岸带底栖动物的生境，也使得河岸带缓冲、净化面源污染的功能丧失，直接导致水环境恶化，严重影响了水生态系统的健康。为了改变我国当前许多河岸带的病态现状，重建具有活力的河岸带生态系统，恢复其生态活力，使众多的河流成为削减污染的绿色通道，成为一个紧迫的技术问题。目前，我国主要采用仿木桩护岸、混凝土格栅护岸等方法来恢复与重建河岸带生态系统，无论何种方法，均没有将提高河岸带净化面源污染、提高近水域部分的遮阴度，提高近水域生态系统活力与近水域生境质量作为核心。因而，其恢复或重建的河岸带生态系统缺乏活力，与自然的河岸带相比，差距较大。如何重建或恢复具有活力的河岸带生态系统，仍然是一个需要长期研究的技术难题。
发明内容
为克服现有河岸带生态系统难以重建或恢复的技术缺陷，本发明的目的是提供一种生态河岸带的构建方法。本发明提供的生态河岸带的构建方法，采用管壁上分布有透水孔洞的混凝土圆管进行护岸，然后在所述圆管内构建人工湿地基质床，最后在所述人工湿地基质床表面种植挺水植物与湿生乔灌木构成湿地生物群落；其中，所述混凝土圆管的内径为30 150cm ;管壁上孔洞的直径为2 10mm，所述相邻孔洞的水平间距为2 20cm、垂直间距为5 30cm。所述混凝土圆管上的孔洞可以使河水能够进入圆管内的基质床中，基质床中的植物根系可以对河水内的污染物质进行去除，同时，植物在生长过程中也可以吸收到足够的水分。所述混凝土圆管紧密地排列设置，可以根据护岸形态以及常见仿木桩护岸形式进行排列，如呈自然式排列；或可按照规则式(成行、成列)进行排列。所述混凝土圆管壁厚为3 15cm,高度为50 200cm。所述混凝土圆管底部约20 30cm埋入河床，顶部与水面高度相比，需高于常水位线、但优选低于最高水位线。混凝土圆管高出水面的高度可以设置为高低错落，这样可使种植植物后的河岸带景观更加美观。所述混凝土圆管外壁设置有厚度为5 15cm的网格层用于营造动物生境，优选地，网格层的网格形状为矩形或正方形，网格面积为10 20X10 20cm2。所述网格层环绕在混凝土圆管外壁，可以采用多种材质，如混凝土浇筑直接在圆管外壁形成、或采用高分子耐水材料成型后围绕在所述圆管外壁等等。网格层的网格可以向底栖动物提供生境，从而构建河岸带的动物群落。
所述混凝土圆管内壁设置有反滤层。所述反滤层的功能为防止混凝土圆管内的基质成分流失到河流中。优选地，所述反滤层为2 5层土工布。所述人工湿地基质床由下至上依次为基质垫层、炉渣层、泥炭层及土壤层，高度比为1 5 I 5 I 5 3 20。优选地,基质垫层厚度为5 20cm,炉洛层厚度为5 20cm,泥炭层厚度为5 20cm, 土壤层厚度为20 100cm。所述基质垫层由直径为2 5cm的碎石、河沙、粘土颗粒按体积比5 10 : I 5 I 5组成。所述炉渣层由直径为2 5cm的炉渣颗粒组成。所述泥炭层由直径为I 5cm的泥炭颗粒组成。所述土壤层为河岸带的普通表层土壤。所述湿生乔灌木为中小型湿生乔灌木，优选为杞柳、河柳、柽柳中的一种或多种，种植密度为I 2棵/混凝土圆管。所述挺水植物为水烛、芦苇、再立花、茭白、香蒲、黄花蔺、泽泻、灯心草、水生美人蕉、水生鸢尾、伞草中的一种或多种，种植密度为5 15丛/平方米。优选地，水烛、芦苇、再立花、茭白的种植密度为6 8丛/平方米；香蒲、黄花蔺、泽泻、灯心草、水生美人蕉、水生鸢尾、伞草的种植密度为10 12丛/平方米。上述湿生乔灌木和挺水植物构成河岸带的湿地生物群落，种植方式为混凝土圆管内径较大的(通常大于100cm)，在其人工基质床表面种植湿生乔灌木，如果人工基质床面积允许，可围绕湿生乔灌木再种植适量挺水植物；混凝土圆管内径较小的(通常小于等于100cm)，仅在人工基质床表面种植挺水植物。整体河岸带中湿生乔灌木和挺水植物的数量比，以本领域常见的河岸带植物群落数量比以及景观需求设置，也可以根据不同植物对于水质净化能力的不同进行设置。优选地，种植湿生乔灌木的圆管数和仅种植挺水植物的圆管数的比值为I : 3 I : 6。所述构建方法用于水深30 150cm的中小型河流，优选城市内河或中小型感潮河道。所述的“中小型河流”为本领域内通常宽度在25米以下的河流。本发明所述的构建方法对水流方向没有要求。本发明提供的构建方法采用改进的混凝土圆管代替常见的仿木桩护岸，除具有常见仿木桩的护岸功能以外，本发明所述的混凝土圆管还能够提供河岸植物、动物生长的环境。根据本发明所述方法构建的河岸带具有以下优点(I)由于采用了混凝土圆管护岸，具有减缓近岸带水流流速、稳固泥质河岸、减少水土流失的作用。(2)混凝土圆管加上网格层的特殊构造可起到营造河道近水域植物生长环境、给底栖动物提供多孔隙生境的作用。(3)混凝土圆管表面种植了多种植物，美化了河岸景观。(4)混凝土圆管表面种植挺水植物与中小型湿生乔灌木构成了湿地生物群落，从而形成植物群落根系-土壤-微生物这一生化系统，所述系统可以吸收河流中的污染物质(如氮、磷等营养盐)，从而达到吸收河流污染物质、净化河流水质的作用。(5)采用了混凝土圆管护岸、炉渣等材料构建基质床，材料来源廉价，而且不会对河岸造成二次污染，环境友好。本发明提供的构建方法可以重建退化的河岸带植被群落，为健康河岸带生态系统的构建奠定了基础，也为修复退化的河岸带生态系统、重建与恢复具有生命力的河岸带及河流生态系统提供了技术手段。
图I为本发明所述混凝土圆管垂直于高度方向的剖面图；图2为根据本发明所述构建方法构建的生态河岸带示意图(从河面方向看)；图3为根据本发明所述构建方法构建的生态河岸带示意图(从河案方向看)；图中I、混凝土圆管；2、人工湿地基质床；3、反滤层；4、网格层；5、网格；6、挺水植物；7、中小型湿生乔灌木；8、河流水面；9、河岸。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例I用于护岸的混凝土圆管的制作选择内直径为30 150cm不等、高为120 150cm不等、管壁厚度约为5cm的混凝土圆管。在圆管管壁上钻凿孔洞，孔洞的直径可以为2 IOmm不等，相邻两孔洞间水平间距可以为5 IOcm不等、垂直间距可以为10 20cm不等。为保证透水效果，体积较小圆管上孔洞的密度可适当增大。在上述混凝土圆管内壁缠绕3层土工布作为反滤层，以防止圆管内的基质成分流失。在上述混凝土圆管外壁采用混凝土浇筑的方式形成厚度为5 15cm的网格层，网格形状设置为正方形，面积可以为10 20X 10 20cm2不等。实施例2生态河岸带的构建以江苏省镇江市约50米长、12米宽、水深约I. I米的污染河道为例，河岸带的构建过程如下第一步，对现有河岸带进行垃圾清理与河道清淤，稳固河岸土壤，并将河道内的水位降至IOcm左右(相对河底标闻)。第二步，采用实施例I制作的混凝土圆管进行护岸。将混凝土圆管紧密排列，布置在常水位水际线附近，圆管在水平相(如图2)的排列方式为沿河流平面形态呈线性自由状排列，布置一排，侵蚀严重的河段，布置二或三排。圆管底部埋入河床约20cm左右，圆管顶部需满足圆管顶部标高高于河流常水位线，一般来说，圆管顶部高出河流常水位线的高度为10 50cm。圆管在竖直方向上可呈高低错落状排列(如图3)，以体现河流形态的自然美，满足景观观赏的要求。第三步，向混凝土圆管管内铺设人工湿地基质床首先铺设厚度约为20cm的基质垫层，然后由下到上依次铺设约25cm的炉渣层、约20cm的泥炭层以及约40cm的土壤层。
其中，基质垫层由直径为2 3cm的碎石、河沙、粘土颗粒按体积比6 : 3 : 4组成。炉渣层由直径为2 3cm的炉渣颗粒。
泥炭层由直径为3 5cm的泥炭颗粒。第四步,在构建好的混凝土圆管人工基质床表面种植植物，圆管内径大于IOOcm的人工基质床表面种植中小型湿生乔灌木(如杞柳、河柳、怪柳等)，种植密度为I棵/混凝土圆管，如果人工基质床表面大小允许，可围绕乔灌木周围适量种植挺水植物。圆管内径小于等于IOOcm的人工基质床表面种植挺水植物(如水烛、芦苇、再立花、茭白、香蒲、黄花蔺、泽泻、灯心草、水生美人蕉、水生鸢尾、伞草等)，种植密度根据植物种类差异可以为5 10丛/平方米。整个河道种植湿生乔灌木的圆管数和仅种植挺水植物的圆管数的比值约为
I 5，在河岸的分布可适当均匀设置，主要以河岸景观美观为主要考虑因素。第五步，河道灌水，水位恢复。在上述河岸带构建完毕之后一年，岸坡土壤侵蚀程度明显降低，河流透明度提高，岸坡植被茂盛，杞柳、河柳具有很好的耐水湿性能，可迅速建构湿生植被群落，并出现千屈菜、水鳖、野茭白等新品种，在近岸处形成了有效的植被屏障，河岸带绿量增加。物种丰富度指数从未构建河岸带之前的I. 023提高到I. 974，群落多样性指数从未构建河岸带之前的
I.539提高到2. 336，植被覆盖度从未构建河岸带之前的38%提高到97%，乡土树种比例从未构建河岸带之前的25%提高到75%。辅以挺水开花植物，自然景观优美，美化了河岸景观。网格层与植被群落构成了河流底栖动物的生境，河岸浅水地带生物栖息环境良好，混凝土圆管外壁网格层出现了大量螺、蛘等水底动物。同时，植物-湿地基质床-微生物构成的净化系统对污染物质具有良好的吸收作用，河流水质得到了明显改善，其中的氮、磷等有机物水平与未构建河岸带之前相比均有所降低，其中，NH4-N的去除率为68. 3%, TN的去除率为54.8%，TP的去除率为76.4%。以上内容充分说明本发明提供的构建方法可以重建退化的河岸带植被群落、修复退化的河岸带生态系统。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
权利要求
1.一种生态河岸带的构建方法，其特征在于，采用管壁上分布有透水孔洞的混凝土圆管进行护岸，然后在所述圆管内构建人工湿地基质床，最后在所述人工湿地基质床表面种植挺水植物与湿生乔灌木构成湿地生物群落； 其中，所述混凝土圆管的内径为30 150cm ;管壁上孔洞的直径为2 IOmm,所述相邻孔洞的水平间距为2 20cm、垂直间距为5 30cm。
2.根据权利要求I所述的构建方法，其特征在于，所述混凝土圆管壁厚为3 15cm，高度为50 200cm。
3.根据权利要求I所述的构建方法，其特征在于，所述混凝土圆管外壁设置有厚度为5 15cm的网格层，网格的面积为10 20X10 20cm2。
4.根据权利要求I所述的构建方法，其特征在于，所述混凝土圆管内壁设置有反滤层，所述反滤层优选为2 5层土工布。
5.根据权利要求I所述的构建方法，其特征在于，所述人工湿地基质床由下至上依次为基质垫层、炉渣层、泥炭层及土壤层，高度比为1 5 I 5 I 5 3 20。
6.根据权利要求5所述的构建方法，其特征在于，所述基质垫层由直径为2 5cm的碎石、河沙、粘土颗粒按体积比5 10 I 5 I 5组成。
7.根据权利要求5所述的构建方法，其特征在于，所述炉渣层由直径为2 5cm的炉渣颗粒组成；所述泥炭层由直径为I 5cm的泥炭颗粒组成。
8.根据权利要求I所述的构建方法，其特征在于，所述湿生乔灌木为杞柳、河柳、柽柳中的一种或多种，种植密度为I 2棵/混凝土圆管。
9.根据权利要求I所述的构建方法，其特征在于，所述挺水植物为水烛、芦苇、再立花、茭白、香蒲、黄花蔺、泽泻、灯心草、水生美人蕉、水生鸢尾、伞草中的一种或多种，种植密度为5 15丛/平方米。
10.根据权利要求1-9任一项所述的构建方法，其特征在于，所述构建方法用于水深30 150cm的中小型河流。
全文摘要
本发明涉及一种生态河岸带的构建方法，采用管壁上分布有透水孔洞的混凝土圆管进行护岸，然后在所述圆管内构建人工湿地基质床，最后在所述人工湿地基质床表面种植挺水植物与湿生乔灌木构成湿地生物群落。根据本发明方法构建的河岸带具有减缓近岸带水流流速、稳固河岸、营造河道近水域植物生长环境、给底栖动物提供多孔隙生境的作用，还可以利用植物群落吸收河流污染物质，起到净化河流水质的作用。本发明提供的构建方法可以重建退化的河岸带植被群落，为健康河岸带生态系统的构建奠定了基础，也为修复退化的河岸带生态系统、重建与恢复具有生命力的河岸带及河流生态系统提供了技术手段。
文档编号E02B3/12GK102635089SQ20121009720
公开日2012年8月15日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者左俊杰 申请人:江苏大学