专利名称：一种利用复合流人工湿地进行河道护坡的方法
技术领域：
本发明涉及环境保护工程技术领域中一种河道护坡的方法，特别是一种利用人工
湿地进行河道护坡的方法。
背景技术：
人工湿地(Constructed wetland)是20世纪70年代发展起来的一种污水处理技
术，具有效率高、成本低、运行管理简单等特点，最早的人工湿地出现在前西德，而后该技术
在美国、加拿大及欧洲一些发达国家得到广泛迅速发展。我国对人工湿地的研究与应用起
步较晚。人工湿地生态系统水质净化的原理是，在有一定长宽比和底面坡度的区域，用土壤
和填料混合组成填料床，填料床中种植适宜当地的水生植物，污水在填料和植物根系的缝
隙中或填料床表面流动，通过填料、水生植物、微生物的协同作用使污水得到净化。 现有的河道护坡技术多种多样，大体上可分为自然式护坡、硬质护坡和生态型护
坡三种类型。自然式护坡技术是利用植物发达的根系，将植物种植在河岸上，植物根系的蔓
延和根瘤的分枝固定了根系之间的土体，从而起到了加筋的作用，使之固土防沙、防止水土
流失。但这种护坡方式存在稳定性较差的缺点，在雨水发达地区坡面易被冲刷形成侵蚀沟。
河流硬质护坡是指由坚硬的石块或混凝土材料组成的与土体完全隔绝的结构体，其主要有
浆砌石或干砌块石护岸、现浇筑混凝土护岸、预制混凝土块体护岸等几种形式。这种传统的
硬质护岸对河流生态环境造成极大的危害，硬质护岸断绝了陆地生态系统和河流生态系统
之间的联系，破坏了生物生存、栖息、繁衍的环境，影响河岸景观和生物多样性。目前普遍采
用的生态护坡技术有多种方式，如植被型生态混凝土、土工材料复合种植基、铰接式护坡、
三维植被网护坡等技术，对岸坡防护具有较好的效果，并对岸坡景观有一定的改善，但是对
面源污染的截留净化作用有限，并且成本太高，推广使用受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种河道护坡稳定性好，对河流两岸生态环境保持破坏小且能够美化河岸景观和增加生物多样性，成本较低，对面污染的截留净化作用效果好的复合流人工湿地河道护坡的方法。 本发明是通过如下技术方案实现的一种利用复合流人工湿地进行河道护坡的方法，其特征在于，包括如下步骤 (a)在坡面上设置植草沟，所述植草沟的横截面为V型，并且所述植草沟内种植有植物。 (b)在所述植草沟的出水口处设置有复合流人工湿地，所述复合流人工湿地内有填料，所述填料上种植有芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯芯草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹或苔草的一种或多种。 (c)在所述复合流人工湿地临近河道的一侧设置有出水管，以使从所述复合流人工湿地流出的水排入河道。
上述方法，所述填料由位于下部的砾石层、位于中部的陶粒层和位于上部的砂土层组成，所述砂土层上种植芦苹、香蒲、莎草、黑三棱、灯芯草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹或苔草的一种或多种。 上述方法，所述复合流人工湿地由呈阶梯状的垂直流湿地单元组成，所述垂直流湿地单元包括下流湿地单元和上流湿地单元，所述下流湿地单元的底部与所述上流湿地单元的底部相互导通，从所述植草沟的出水口流出的水从所述下流湿地单元流入所述垂直流湿地单元，然后从所述下流湿地单元的底部流入所述上流湿地单元，最后从所述上流湿地单元的上部流出进入下一个所述垂直流湿地单元。 上述方法，在所述垂直流湿地单元的底面及四周均设置有混凝土预制挡板，所述下流湿地单元和所述上流湿地单元之间也设置有隔板，所述垂直流湿地单元的底面与所述隔板之间设置有水流通道以使所述下流湿地单元中水流能够从所述水流通道进入所述上流湿地单元。 上述方法，所述砂土层的厚度C为8厘米至10厘米. 上述方法，所述陶粒层的厚度B与所述砾石层的厚度A的比值为0. 4 0. 8。 上述方法，所述陶粒层的厚度B与所述砾石层的厚度A的比值为0.6。
本发明的具有以下有益的技术效果本发明的优点和效果在于能够稳定河道岸坡
免受流水侵蚀，同时将面源污染集中于一点，经过复合流人工湿地集中处理后进入河道。人
工湿地内的砾石、圆陶粒等填料和植物根系以及微生物形成生物膜，当降雨径流携带大量
污染物进入河道岸坡时，首先流经生态砖植草沟，径流中的一部分SS(固体悬浮物)被植草
沟中的植物阻挡截留。污水进入复合垂直流人工湿地，污水中的氮、磷一部分被植物及微生
物作为营养成分直接吸收，一部分通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用从
污水中去除，有机质通过生物膜的媳妇及同化、异化作用得以清除。复合垂直流人工湿地中
的填料及植物根系的阻挡截留也可去除径流中的SS。对填料进行定期更换和收割植物，可
保持本系统对污染物去除的高效性。本发明在人工湿地中植入芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯
芯草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈燕、水雍草、莲子草、水片、苔草其中的一种或任意组合。
垂直流人工湿地形成阶梯式绿色景观。
图1为本发明利用复合流人工湿地进行河道护坡的方法中的植草沟、垂直流湿地单元的结构示意图； 图2为图1所示本发明利用复合流人工湿地进行河道护坡的方法中的植草沟、垂直流湿地单元的俯视结构示意图。 1 -植草沟，11 -出水口 ， 21 _垂直流湿地单元，211-下流湿地单元，212-上流湿地单元，31-砾石层，32-陶粒层，33-砂土层，4-出水管，5-混凝土预制挡板，6-隔板。
实施方式 如图1至图2所示本实施例的利用复合流人工湿地进行河道护坡的方法，包括如下步骤首先在坡面上设置植草沟1，使得所述植草沟1的横截面为V型，并且在所述植草沟1内种植植物。其次是在所述植草沟1的出水口 11处设置复合流人工湿地，在所述复合流人工湿地内装填有填料，所述填料位于下部的砾石层31、位于中部的陶粒层32和位于上
4部的砂土层33组成，所述砂土层33的厚度C为10厘米，陶粒层32的厚度B与所述砾石层31的厚度A的比值为0.6。并在所述砂土层33上种植有芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯芯草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹和苔草。所述复合流人工湿地由呈阶梯状的垂直流湿地单元21组成，所述垂直流湿地单元21包括下流湿地单元211和上流湿地单元212，所述下流湿地单元211的底部与所述上流湿地单元212的底部相互导通，从所述植草沟1的出水口 11流出的水从所述下流湿地单元211流入所述垂直流湿地单元21，然后从所述下流湿地单元211的底部流入所述上流湿地单元212，最后从所述上流湿地单元212的上部流出进入下一个所述垂直流湿地单元21。在所述垂直流湿地单元21的底面及四周均设置有混凝土预制挡板5，所述下流湿地单元211和所述上流湿地单元212之间也设置有隔板6，所述垂直流湿地单元21的底面与所述隔板6之间设置有水流通道以使所述下流湿地单元211中水流能够从所述水流通道进入所述上流湿地单元212。再次，在所述复合流人工湿地临近河道的一侧设置出水管4，以使从所述复合流人工湿地2流出的水排入河道。所述混凝土预制挡板5可在工厂里预制生产，也可以现场浇筑，只要保证所述垂直流湿地单元21底部及四周尽量不透水即可。 当面源污染从河道两岸向河道流的过程中，面源污染物流入植草沟中，植草沟中的植物会对污染物中的SS(固体悬浮物)起到一定的阻挡拦截作用。污染物在重力的作用下汇入所述复合流人工湿地2，自上而下进入每个下流湿地单元211，然后又自下而上进入所述上流湿地单元212，并在每两个相邻的所述垂直流湿地单元21之间形成跌水，增加污染物含氧量。所述垂直流湿地单元21中种植的植物可以吸收污染物中的富营养物质，填料砾石、陶粒表面形成生物膜降解污染物，经过多级的吸收、吸附和降解，最后污水得到净化后经排水管流入河流，从而达到净化流入河流的污水的目的。 本利用复合流人工湿地进行河道护坡的方法的优点和效果在于能够稳定河道岸坡免受流水侵蚀，同时将面源污染集中于一点，经过复合流人工湿地集中处理后进入河道。人工湿地内的砾石、圆陶粒等填料和植物根系以及微生物形成生物膜，当降雨径流携带大量污染物进入河道岸坡时，首先流经生态砖植草沟，径流中的一部分SS (固体悬浮物)被植草沟中的植物阻挡截留。污水进入复合垂直流人工湿地，污水中的氮、磷一部分被植物及微生物作为营养成分直接吸收，一部分通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用从污水中去除，有机质通过生物膜的媳妇及同化、异化作用得以清除。复合垂直流人工湿地中的填料及植物根系的阻挡截留也可去除径流中的SS。对填料进行定期更换和收割植物，可保持本系统对污染物去除的高效性。本发明在人工湿地中植入芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯芯草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈燕、水雍草、莲子草、水片、苔草其中的一种或任意组合。垂直流人工湿地形成阶梯式绿色景观。本实施例的复合流人工湿地河道护坡的方法使得河道护坡稳定性好，对河流两岸生态环境保持破坏小且能够美化河岸景观和增加生物多样性，成本较低，对面污染的截留净化作用效果好。对污染物质的去除率非常高，对TN、TP、 C0D的去除率达到85%以上，处理后污染物Ph值趋于中性。 在另外一些实施例中，所述砂土层33的厚度C可以为8厘米至10厘米之间的任意数值，陶粒层32的厚度B与所述砾石层31的厚度A的比值可以为0. 4至0. 8之间的任意数值，均能够实现本发明的发明目的，使得对污染物质的去除率非常高，对TN、TP、COD的去除率达到70%以上，处理后污染物Ph值趋于中性。优选所述砂土层33的厚度C可以为10厘米，陶粒层32的厚度B与所述砾石层31的厚度A的比值0. 6。 在其它实施例中，根据实际需要，可以在所述下流湿地单元211和所述上流湿地单元212分别种植芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯芯草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹或苔草，使得河岸景观效果以及去除污染物的效果最好。所述填料上种植的植物可依据当地条件选择，并不局限于本发明所述描述的几种。也可以通过定期更换填料和收割植物，可最终把污染物从河流中去除。
权利要求
一种利用复合流人工湿地进行河道护坡的方法，其特征在于，包括如下步骤(a)在坡面上设置植草沟(1)，所述植草沟(1)的横截面为V型，并且所述植草沟(1)内种植有植物；(b)在所述植草沟(1)的出水口(11)处设置有复合流人工湿地，所述复合流人工湿地内有填料，所述填料上种植有芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯芯草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹或苔草的一种或多种；(c)在所述复合流人工湿地临近河道的一侧设置有出水管(4)，以使从所述复合流人工湿地流出的水排入河道。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述填料由位于下部的砾石层(31)、位于中部的陶粒层(32)和位于上部的砂土层(33)组成，所述砂土层(33)上种植芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯芯草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹或苔草的一种或多种。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述复合流人工湿地由呈阶梯状的垂直流湿地单元(21)组成，所述垂直流湿地单元(21)包括下流湿地单元(211)和上流湿地单元(212)，所述下流湿地单元(211)的底部与所述上流湿地单元(212)的底部相互导通，从所述植草沟(1)的出水口 (11)流出的水从所述下流湿地单元(211)流入所述垂直流湿地单元(21)，然后从所述下流湿地单元(211)的底部流入所述上流湿地单元(212)，最后从所述上流湿地单元(212)的上部流出进入下一个所述垂直流湿地单元(21)。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述垂直流湿地单元(21)的底面及四周均设置有混凝土预制挡板(5)，所述下流湿地单元(211)和所述上流湿地单元(212)之间也设置有隔板(6)，所述垂直流湿地单元(21)的底面与所述隔板(6)之间设置有水流通道以使所述下流湿地单元(211)中水流能够从所述水流通道进入所述上流湿地单元(212)。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述砂土层(33)的厚度C为8厘米至10厘米。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述陶粒层(32)的厚度B与所述砾石层(31)的厚度A的比值为0.4 0.8。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述陶粒层(32)的厚度B与所述砾石层(31)的厚度A的比值为0.6。
全文摘要
本发明涉及一种利用复合流人工湿地进行河道护坡的方法，包括如下步骤(a)在坡面上设置植草沟，植草沟的横截面为V型，并且所述植草沟内种植有植物；(b)在所述植草沟的出水口处设置有复合流人工湿地，所述复合流人工湿地内有填料，所述填料上种植有芦苇、香蒲、莎草、黑三棱、灯芯草、美人蕉、水杉、菖蒲、水葱、慈菇、水雍草、莲子草、水芹或苔草的一种或多种；(c)在复合流人工湿地临近河道的一侧设置有出水管，以使从所述复合流人工湿地流出的水排入河道。本发明的复合流人工湿地河道护坡的方法河道护坡稳定性好，对河流两岸生态环境保持破坏小且能够美化河岸景观和增加生物多样性，成本较低，对污染的截留净化作用效果好。
文档编号C02F3/32GK101775789SQ20101010945
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者刘楠, 张志强, 杜仕才, 王云琦, 王玉杰, 赵占军 申请人:北京林业大学