雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统及构建方法与流程

本发明属于水体环境修复领域，具体涉及一种高效雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统及构建方法。

背景技术：

随着人类活动导致环境生态恶化，河岸(湖滨)缓冲带退化、缩小，面积不足、功能低下。尤其是陡坡缓冲带，由于雨径流停留时间短，单位时间径流量大，无法发挥生态截留、净化功能，导致雨水不能有效储蓄，雨径流中的大量泥沙、污染物超标进入水体，成为地表水质下降的重要因素之一。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有陡坡缓冲带雨径流停留时间短，雨径流中的大量泥沙、污染物超标进入水体造成水土流失和水体污染的问题，而提供的一种高效雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统及构建方法。

本发明雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统由乔木生态篱、一级生态滤池、灌木生态篱、二级生态滤池、草本生态篱、三级生态滤池和水生植物功能区组成，由高至低在堤陡坡的坡面依次梯级挖有一级生态滤池、二级生态滤池和三级生态滤池，在一级生态滤池面向路基面一侧的坝体形成乔木生态篱，在乔木生态篱的坝面上种植有乔木植物，在一级生态滤池和二级生态滤池之间形成灌木生态篱，在灌木生态篱的坝面上种植有灌木植物，在二级生态滤池和三级生态滤池之间形成草本生态篱，在草本生态篱的坝面上种植有草本植物，三级生态滤池面向水面一侧的坝体形成水生植物功能区，在水生植物功能区的坝面上种植有一号水生植物，在一级生态滤池和二级生态滤池中填充有一号基质，在三级生态滤池中填充有二号基质，在一级生态滤池中种植有二号水生植物，在二级生态滤池中种植有三号水生植物，在三级生态滤池中种植有一号水生植物。

本发明雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统的构建方法按下列步骤实现：

一、沿堤陡坡缓冲带由高至低间隔挖有三条梯形坑，三条梯形坑沿坡面向下依次作为一级生态滤池、二级生态滤池和三级生态滤池；

二、整平一级生态滤池至路基面的坡顶，并种植上乔木植物，形成乔木生态篱，整平一级生态滤池和二级生态滤池之间的坡顶，并种植上灌木植物，形成灌木生态篱，整平二级生态滤池和三级生态滤池之间的坡顶，然后种植上草本植物，形成草本生态篱，整平三级生态滤池至水面之间的坡顶，种植上一号水生植物，形成水生植物功能区；

三、在一级生态滤池的坑底填充一号基质，并种植上二号水生植物，在二级生态滤池的坑底填充一号基质，并种植上三号水生植物，在三级生态滤池的坑底填充二号基质，并种植上一号水生植物，从而完成雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统的构建。

本发明通过对陡坡缓冲带种植植被和空间配置的改造，完成陡坡缓冲带梯级配置结构的设计，生态篱和生态滤池间隔排列，最后设置水生植物功能区。种植的植被选择根系发达，水土固定能力强，净化水质效果好的植物。生态篱上面的植物对雨径流起到固定堤坝、阻滞泥沙和净化污染的作用，生态滤池及其中的植物和基质起到延长雨径流停留时间，提高蓄水率、入渗率和水质净化效能的作用。

本发明以收集净化雨径流、防止水体污染为目的，对现有陡坡缓冲带进行梯级配置改造，可以实现截留、收集、净化雨径流的作用。本发明可操作性强，经济适用，净化功能明显，增加了缓冲带景观美化功能，在陡坡水域的水体污染防治中具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统的剖面图；

图2为本发明雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统由乔木生态篱A、一级生态滤池B、灌木生态篱C、二级生态滤池D、草本生态篱E、三级生态滤池F和水生植物功能区G组成，由高至低在堤陡坡的坡面依次梯级挖有一级生态滤池B、二级生态滤池D和三级生态滤池F，在一级生态滤池B面向路基面一侧的坝体形成乔木生态篱A，在乔木生态篱A的坝面上种植有乔木植物1，在一级生态滤池B和二级生态滤池D之间形成灌木生态篱C，在灌木生态篱C的坝面上种植有灌木植物2，在二级生态滤池D和三级生态滤池F之间形成草本生态篱E，在草本生态篱E的坝面上种植有草本植物3，三级生态滤池F面向水面一侧的坝体形成水生植物功能区G，在水生植物功能区G的坝面上种植有一号水生植物4，在一级生态滤池B和二级生态滤池D中填充有一号基质Ⅰ，在三级生态滤池F中填充有二号基质Ⅱ，在一级生态滤池B中种植有二号水生植物5，在二级生态滤池D中种植有三号水生植物6，在三级生态滤池F中种植有一号水生植物4。

本实施方式沿缓冲带堤陡坡的坡面由高至低依次形成乔木生态篱A、一级生态滤池B、灌木生态篱C、二级生态滤池D、草本生态篱E、三级生态滤池F和水生植物功能区G七个部分。

本实施方式设置梯级生态篱和水生植物功能区，减缓了陡坡雨径流的坡降，并在其上面种植植物，通过深、浅根类型的植物多样性配置，提高了固定堤坝、阻滞泥沙和净化污染的功能效率；通过设置多级生态滤池，并在其中填充基质和种植水生植物，延长了雨径流停留时间，提高了蓄水率、入渗率和水质净化的效能。通过生物多样性的配置，提高了地表覆盖及功能效率，同时增加了缓冲带的景观美化功能。通过空间优化配置，延长雨径流停留时间，提高蓄水率、入渗率和水质净化能力。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的堤陡坡的坡度α为15°～30°。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是乔木生态篱A的坝面上种植的乔木植物1为垂柳，所述的一号水生植物4为芦苇。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是灌木生态篱C的坝面上种植的灌木植物2为绣线菊、红瑞木中的一种或两种混合种植。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是一级生态滤池B中种植的二号水生植物5为美人蕉、香蒲中的一种或两种混合种植。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是二级生态滤池D中种植有三号水生植物6为菖蒲、水葱、鸢尾中的一种或多种混合种植。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是在草本生态篱E的坝面上种植的草本植物3为小叶章、千屈菜、早熟禾中的一种或多种混合种植。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是所述的基质Ⅰ为粒径5～20mm的砾石，所述的基质Ⅱ为粒径30～80mm的卵石。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式二不同的是水生植物功能区G的坝顶面高于水位线20～40cm，水生植物功能区G的宽度为37～80cm。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式二不同的是乔木生态篱A、灌木生态篱C、草本生态篱E和水生植物功能区G中相邻坝顶之间的高度差为25～50cm。

本实施方式乔木生态篱A、一级生态滤池B、灌木生态篱C、二级生态滤池D、草本生态篱E、三级生态滤池F和水生植物功能区G截面的宽度距离为37～80cm。

具体实施方式十一：本实施方式雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统的构建方法按下列步骤实现：

一、沿堤陡坡缓冲带由高至低间隔挖有三条梯形坑，三条梯形坑沿坡面向下依次作为一级生态滤池B、二级生态滤池D和三级生态滤池F；

二、整平一级生态滤池B至路基面的坡顶，并种植上乔木植物1，形成乔木生态篱A，整平一级生态滤池B和二级生态滤池D之间的坡顶，并种植上灌木植物2，形成灌木生态篱C，整平二级生态滤池D和三级生态滤池F之间的坡顶，然后种植上草本植物3，形成草本生态篱E，整平三级生态滤池F至水面之间的坡顶，种植上一号水生植物4，形成水生植物功能区G；

三、在一级生态滤池B的坑底填充一号基质Ⅰ，并种植上二号水生植物5，在二级生态滤池D的坑底填充一号基质Ⅰ，并种植上三号水生植物6，在三级生态滤池F的坑底填充二号基质Ⅱ，并种植上一号水生植物4，从而完成雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统的构建。

本实施方式步骤一所述的梯形坑是指在陡坡缓冲带纵截面的坑形为梯形。

实施例一：本实施例雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统由乔木生态篱A、一级生态滤池B、灌木生态篱C、二级生态滤池D、草本生态篱E、三级生态滤池F和水生植物功能区G组成，由高至低在堤陡坡的坡面依次梯级挖有一级生态滤池B、二级生态滤池D和三级生态滤池F，在一级生态滤池B面向路基面一侧的坝体形成乔木生态篱A，在乔木生态篱A的坝面上种植有乔木植物垂柳1，在一级生态滤池B和二级生态滤池D之间形成灌木生态篱C，在灌木生态篱C的坝面上种植有灌木植物绣线菊2，在二级生态滤池D和三级生态滤池F之间形成草本生态篱E，在草本生态篱E的坝面上种植有草本植物小叶章和千屈菜3，三级生态滤池F面向水面一侧的坝体形成水生植物功能区G，在水生植物功能区G的坝面上种植有一号水生植物芦苇4，在一级生态滤池B和二级生态滤池D中填充有一号基质Ⅰ，在三级生态滤池F中填充有二号基质Ⅱ，在一级生态滤池B中种植有二号水生植物美人蕉5，在二级生态滤池D中种植有三号水生植物菖蒲和水葱6，在三级生态滤池F中种植有一号水生植物芦苇4。

本实施例可用于坡度为30°的陡坡缓冲带。该雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统中各组件的尺寸大小如下：水生植物功能区G高于水位线30cm，宽度L为37cm；三级生态滤池F的宽度L(内径)为37cm，深度距离水生植物功能区G顶部15cm；草本生态篱E的整体高度为60cm，宽度L为37cm；二级生态滤池D的宽度L(内径)为37cm，深度距离草本生态篱E顶部30cm；灌木生态篱C高于水平线105cm，宽度L为37cm；一级生态滤池B的宽度L(内径)为37cm，深度距离灌木生态篱C顶部45cm；乔木生态篱A高于水平线150cm。

本实施例所述的高效雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统对雨径流起到截留、收集、净化的一体式功能，改善雨径流进入水体的水质，防止水土流失和水体污染。雨径流首先通过乔木生态篱，进入一级生态滤池；待一级生态滤池收集储满后，经过灌木生态篱，进入二级生态滤池；待二级生态滤池收集储满后，经过草本生态篱，进入三级生态滤池；待三级生态滤池收集储满后，经过水生植物功能区，最后进入水体。雨径流较小的情况下，生态滤池收集储存雨水，能够保障缓冲带植物对水分的需求，雨径流较大的情况下，生态滤池收集储存雨水，可以提高雨水的入渗率，防止大量地表径流直接进入水体引发水土流失和面源污染。