一种用于营造鸟类生境的人工湿地系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于营造鸟类生境的人工湿地系统，属于用于污水净化的人工湿地技术领域。

背景技术：

人工湿地是从生态学原理出发，模拟自然生态系统，将土壤、沙、石等材料按一定比例组成基质，并栽种筛选的耐污植物，利用植物、微生物处理污水的新型污水净化系统。人工湿地系统具有低能耗、低建设成本、运行费用少和操作简便等优势，目前正越来越多地被应用于城镇污水治理工程。但人工湿地系统往往只注重其净化效果和观赏性，缺少生态功能设计，尤其缺少鸟类栖息功能的针对性考虑、设计和建设。

一方面，单一的表面流、水平潜流、垂直潜流人工湿地结构简单，地形少有变化，仅适合部分鸟类季节性栖息，无法为游禽、涉禽、陆禽、猛禽、攀禽、鸣禽各种鸟类提供完整的觅食、游憩、营巢、繁殖等栖息活动场地和条件。另一方面，人工湿地种植植物种类和群落结构过于单一，多为美人蕉(Canna indica L.)、再力花(水竹芋Thalia dealbata)、梭鱼草(Pontederia cordata L.)、香蒲(Typha orientalis)、菖蒲(Acorus calamus L.)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、芦苇(Phragmites australis)、花叶芦竹(Arundo donax var versicolor)、水葱(Schoenoplectus tabernaemontani)、旱伞草(Cyperus alternifolius subsp.flabelliformis)等草本植物，缺乏可供鸟类营巢的乔木种，缺乏适宜鸟类的食源性植物，如浆果或蜜源类植物等。同时，人工湿地植物除芦苇、香蒲、菖蒲外多为外来引种的园林植物，应用于人工湿地需较多人工管养，否则会出现生长缓慢，密度降低，生物量小，植株枯萎死亡、群落退化等现象，导致系统的净化效率、生态功能及景观效果下降。特别是湿生挺水草本植物缺乏常绿种类，退冬后均需要收割，冬季系统的净化效率、生态功能及景观效果显著下降。

我国正处于城镇化快速发展阶段，城市房屋的密集开发和人类干扰造成鸟类自然生境减少、生境片断化或退化，导致鸟类丰富性随城市化程度增加而下降。人工湿地系统是城市湿地的重要组成部分，可在一定程度上弥补自然湿地的缺损。因此，针对鸟类生境营造，有必要对人工湿地系统结构组成进行改良和优化，以增强湿地植物多样性和群落稳定性，吸引鸟类栖息，使更多的鸟类能在人工湿地找到合适的繁殖和栖息地。

技术实现要素：

针对以上问题，有必要发明营造鸟类生境的复合人工湿地系统。在实现人工湿地高效净化水质效果的同时，又可保持植物多样性和群落稳定，吸引留鸟栖息，为候鸟迁徙提供驿站，构建适宜鸟类生存的连续生态廊道。

本实用新型的技术方案是，提供一种用于营造鸟类生境的人工湿地系统，沿水流方向，包括依次串联的生态河道、垂直潜流人工湿地、水平潜流人工湿地和氧化塘，在水平潜流人工湿地和氧化塘之间并联表面流人工湿地和光滩(人工快渗处理系统)，在氧化塘内设有木桩区，木桩区内设有若干木桩。

氧化塘内种植有沉水植物和浮叶植物并形成优势种；生态河道内种植有沉水植物和浮叶植物并形成优势种；在垂直潜流人工湿地内种植湿生乔木并形成优势种；在水平潜流人工湿地内种植湿生灌木并形成优势种，在表面流人工湿地内种植草本挺水植物并形成优势种。

优选地，生态河道呈弧形。

优选地，以氧化塘为中心，表面流人工湿地和光滩位于氧化塘的周围，光滩为以40-50mm粒径的石灰石为填料的人工快渗处理系统，在光滩的两侧设分别设有表面流人工湿地。

优选地，氧化塘底部铺设防渗层，氧化塘的最大深度为2-3m。

优选地，在垂直潜流人工湿地、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地中，每个人工湿地均包括上、中、下三层填料，从上至下，填料的粒度逐渐增大。

优选地，上层填料的粒径为4-6mm，中层填料的粒径为20-30mm，下层填料的粒径为40-50mm，每层填料厚度为0.3-0.5m。

光滩的表面没有植物，在光滩的下方设有石灰石填料，并进行布水。石灰石填料可以强化除磷，因此光滩区域相当于一个人工快渗处理系统。

本实用新型的生态河道标高最高，生态塘的标高最低，利用地势高差从生态河道引水流至生态塘，依次流经垂直潜流人工湿地、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地(光滩)，整个人工湿地系统呈半漏斗状，形成湾区。

垂直潜流人工湿地内种植乔木为优势种的复合群落，以铁冬青(Ilex rotunda Thunb.)、水竹(Phyllostachys heteroclada Oliver)、枫杨(Pterocarya stenoptera)、榔榆(Ulmus parvifolia Jacq.)、杜梨(Pyrus betulifolia Bunge)、乌桕(Sapium sebiferum(L.)Roxb.)为乔木层，栀子(Gardenia jasminoides Ellis)、扶芳藤(Euonymus fortunei(Turcz.)Hand.-Mazz.)、络石(Trachelospermum jasminoides(Lindl.)Lem.)、常春藤(Hedera nepalensis K.Koch var.sinensis(Tobl.)Rehd.)、扁竹根(Iris confusa)、天胡荽(Hydrocotyle sibthorpioides Lam.)、活血丹(Glechoma longituba(Nakai)Kupr)为灌草层进行配置。其中乔木控制在1.5-2m规格，以1.5-3m的株行距为宜，灌藤本植物每m²1-3株，草本植物每m²约30株。

垂直潜流人工湿地种植的湿生乔木，多样性高，植物生长旺盛后可通过修剪保持50％-70％郁闭度，可为陆禽、攀禽、鸣禽等鸟类提供营巢和活动场所。多种乔木有不同挂果期，可为鸟类提供不同季节食源补给。该区域区呈圆环形，以冬季落叶植物为主，避免郁闭度过高，可为猛禽提供广阔的觅食和活动空间。在安静角落中的乔木上安置饵台和投饵器等设施，并定期补充饵料吸引鸟类摄食，有助于冬季留鸟的生存。

水平潜流人工湿地内建植灌草复合群落，以石榕树(Ficus abelii Miq.)、中华蚊母树(Distylium chinense)、赤楠(Syzygium buxifolium Hook.et Arn.)、风箱树(Cephalanthus tetrandrus(Roxb.)Ridsd.et Bakh.f.)、小梾木(Swida paucinervis(Hance)Sojak)、桑树(Morus alba L.)为灌木层、以假酸浆(Nicandra physalodes(Linn.)Gaertn.)、凤仙花(Impatiens balsamina L.)、地肤(Kochia scoparia)和马蹄金(Dichondra repens)为草本层进行配置。桑树、风箱树、小梾木为落叶种类，相对速生，且萌蘖能力强，作为群落上层植物，种植时选择规格在1-1.5m左右的灌木桩进行种植，每10m²各种植2株；石榕树、中华蚊母树、赤楠为常绿种类，生长相对缓慢，作为群落中层植物，种植时选择规格在0.5-0.8m左右的灌木球进行种植，密度控制在每10m²各种植3株。假酸浆、凤仙花、地肤和马蹄金等一年生植物作为群落底层，每平米播种量约100粒。湿生灌木形成矮树木丛，开花和挂果植物为小型攀禽、鸣禽等鸟类提供果实、花蜜等食源，可为部分鸟类提供觅食区。

表面流人工湿地位于光滩的两侧，可以防止游客进入光滩区域。表面流人工湿地的水深约10-20cm，种植薏苡(Coix lacryma-jobi L.)、菰(Zizania latifolia(Griseb.)Stapf)、荸荠(Heleocharis dulcis(Burm.f.)Trin.)、芦苇、香蒲、菖蒲等乡土挺水植物。中间面积在100m²以上的弧形带为光滩，即不种植植物的人工快渗处理系统。光滩与T6氧化塘交界处保持25°以下缓坡，逐渐过渡至下层T6，引导地表径流流向氧化塘。光滩与表面流湿地交界处种植火棘(Pyracantha fortuneana(Maxim.)Li)、枸骨(Ilex cornuta)、金樱子(Rosa laevigata Michx.)等挂果带刺灌木。

表面流人工湿地为游禽、涉禽等鸟类提供较大面积的浅水面，提供觅食和活动空间。同时表面流湿地与垂直潜流湿地的乔木群落被水平潜流湿地分隔开来，符合鹭鸟类营巢区与觅食区保持一定距离的要求。光滩位于两端表流湿地中间，可减少人为干扰，石滩也可为鸟类提供保护色。石滩周围种植的挂果带刺灌木，既为鸟类提供食源，同时也可隔绝游客干扰。

氧化塘内侧驳岸坡度在25°以下，设置约30～50m²的木桩区，木桩间距0.3～1米，适用于给沿线鸟类提供临时落脚点。氧化塘铺设有防渗层，水深在0.3-3m，种植沉水植物和浮叶植物，如苦草(Vallisneria natans)、黑藻(Hydrilla verticillata)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)、睡莲(Nymphaea tetragona)、菱角(Trapa bispinosa Roxb.)等，塘内适当放养小型肉食性鱼类。

生态河道可使污水初步沉淀，降低悬浮物浓度，避免系统堵塞。氧化塘靠内侧的区域设置木桩区，可为沿线涉禽、鸬鹚、翠鸟等鸟提供临时落脚点。氧化塘内放养肉食性鱼类，可为翠鸟等提供食源。

各种人工湿地也均铺设有防渗层。人工湿地有3个填料层，厚度约0.3-0.5m，总厚度为1-1.5m。其中表流湿地和光滩填料层厚度较潜流湿地更大，以维持单位面积适宜的水力负荷。各层填料粒径由上到下递增，顶层填料为粒径4-6mm的砂砾、沸石、火山岩等混合基质，中层粒径为20-30mm碎石，底层为40-50mm的碎石、卵石等填料。木本植物种植时选择控根容器苗，截断主根，将苗带容器植入填料即可，避免植物根系破坏防渗层。

所述植物配置为落叶+常绿植物、喜阳+耐阴植物、木本+草本植物、多年生植物+一年生植物、速生型和慢生型植物多种类型的组合，且都为乡土植物，不存在生态入侵风险，故可保持群落稳定性，不易退化，无需定期更新植株，景观效果好。所述植物均具一定耐涝能力，且均为耐瘠薄种类，可在沙质土壤或砂石缝隙中生长，故可适应以石砾为填料、底部有水流动的人工湿地环境。

铁冬青、水竹、赤楠、中华蚊母树、石榕树为常绿木本植物，故可保证冬季人工湿地净化效率，避免冬季处理效率下降。常绿植物种类均具较强萌蘖能力，修剪养护相对简单，只需春季进行打顶修剪，以促进萌蘖和维持造型。

枫杨、榔榆、杜梨、乌桕、桑树、风箱树、小梾木均为秋冬季落叶，假酸浆、凤仙花、地肤和马蹄金为一年生植物，至秋冬季植物叶片变黄枯萎时，将上层落叶木本本当年生枝条全部修剪，桑树可直接全部平茬，将枯黄草本全部拔除，便可达到去除部分污染物的效果。酸浆、凤仙花、地肤和马蹄金虽为一年生植物，但自播能力较强，第二年无需补播种。

整个人工湿地系统植物均为乡土植物，气候适应能力强，可广泛应用于华中、华东、西南和华南地区。耐湿和耐涝能力强，在水淹条件下可长出不定根和皮孔；铁冬青、水竹、赤楠、中华蚊母树、石榕树等为常绿植物，可保证冬季人工湿地净化效率，避免冬季处理效率下降。

本实用新型的有益效果是，复合人工湿地系统的净化效果好，且养护管理简单。该人工湿地系统植物成活率在80％以上，可以增加该区域鸟类多样性。

附图说明

图1表示复合人工湿地系统的平面结构示意图。

图2是图1中沿表面流人工湿地的剖面图。

图3是图1中沿光滩的剖面图。

其中：1为生态河道，2为垂直潜流人工湿地，3为水平潜流人工湿地，4为表面流人工湿地，5为光滩，6为氧化塘，7为木桩区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

本实施例提供一种复合人工湿地系统，如图1所示，包括弧形的生态河道1、多个并联的垂直潜流人工湿地2、多个并联的水平潜流人工湿地3、两个表面流人工湿地4和弧形的光滩5、圆形氧化塘6(可为椭圆形或半圆形)。以生态河道1为圆周弧，向圆心的氧化塘6辐射，其中的人工湿地排列为扇形。生态河道1和氧化塘6的群落优势种为沉水和浮叶植物，垂直潜流人工湿地2的群落优势种为乔木，水平潜流人工湿地3的群落优势种为灌木，表面流人工湿地4的群落优势种为挺水草本，氧化塘6内设置供鸟类停歇的木桩区。利用地势高差引水，整个人工湿地系统呈半漏斗状，形成湾区。其剖视示意图如图2和3所示，其中附图仅仅为便于理解，其尺寸和比例与实际情况有较大的不同。

垂直潜流人工湿地2内建植乔木为铁冬青、枫杨、榔榆、杜梨、乌桕，灌草层为栀子、扶芳藤、络石、常春藤、扁竹根、天胡荽、积雪草。其中乔木控制在1.5-2m规格，以1.5-3m的株行距为宜，灌藤本植物每平米1-3株，草本植物每平米约30株。

水平潜流人工湿地3以石榕树、中华蚊母树、赤楠、风箱树、小梾木为灌木层、以假酸浆、凤仙花、地肤和马蹄金为草本层。桑树、风箱树、小梾木规格在1-1.5m左右，每10m²各种植2株；石榕树、中华蚊母树、赤楠规格在0.5-0.8m左右，密度控制在每10m²各种植3株。假酸浆、凤仙花、地肤和马蹄金等一年生植物每平米播种量约100粒。

表面流人工湿地4区域内两端为表面流人工湿地，水深约20-40cm，种植薏苡、茭白、荸荠、芦苇、香蒲等乡土挺水植物。中间面积约100m²的弧形带为光滩5，光滩范围内不布水或集水，保持25°以下缓坡，逐渐过渡至下层氧化塘，引导地表径流流向氧化塘。铺设卵石砂砾等覆盖土面，减少水土流失。光滩5周围种植火棘、枸骨、金樱子等挂果带刺灌木。

在氧化塘6内侧设置约30～50m²的木桩区，木桩间距1～5米，适用于沿线给鸟类提供临时落脚点。生态河道1内种植挺水、浮叶和沉水植物，氧化塘6内种植沉水植物和浮叶植物，如苦草、黑藻、金鱼藻、睡莲、菱角等，塘内适当放养小型肉食性鱼类。

建植一年后，人工湿地系统植物成活率在80％以上，该区域鸟类多样性显著增加，种数达到70种以上，鸟类群落的香农维纳多样性指数为3.27，均匀性指数为0.75。