一种自组织式生态消浪系统的制作方法

本实用新型涉及水体生态工程技术领域，具体地说涉及一种自组织式生态消浪系统。

背景技术：

风浪对湖库湖滨带生态系统具有非常复杂的影响。

在常年主导风向的迎风面上，受风生流影响，风高浪急，水生植被植株受水力切割严重，造成机械损伤，特别是在恢复生长期缺乏有效的水力缓冲条件，水生植被难以生长。风浪对湖库湖滨带底质掏蚀严重，近岸带底泥难以滞留，造成近岸带多为硬底湖床，水生植被缺乏生长的有效基质条件，湖滨带生态系统功能丧失；另外，由于缺乏植被的有效防护，造成水力冲刷对湖岸冲刷加剧，威胁岸线安全。所以，消浪技术的开发对于保护与修复湖库湖滨带生态系统和湖库岸线安全，显得十分必要。

现有技术中，申请号为200410014926.2的中国专利公开了一种湖泊沿岸带综合消浪方法及装置，其中消浪装置包括的消浪设施有：木篱式消浪带、拦网式柔性消浪带和人工堤岸前波浪吸收带，申请号为201410409192.1的中国专利公开了一种改善大型浅水湖泊基础环境的消浪方法，其消浪的构件包括混凝土桩和竹排，这两种消浪装置虽然消浪效果明显，但是它们的功能单一，只单纯消浪，消浪结束后还需拆除设施。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能在有效消浪的同时重建水生态系统的自组织式生态消浪系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种自组织式生态消浪系统，包括柔性消浪植物带单元和刚性消浪骨架单元；

所述柔性消浪植物带单元包括多个定植麻袋，所述定植麻袋为装满土壤且内部定植有挺水植物的麻袋，多个所述定植麻袋沿着堤岸密布铺设在常水位水深≤1.2m的水域；

所述刚性消浪骨架包括多个木桩和多个活柳树桩，多个所述木桩和多个所述活柳树桩沿着堤岸打在所述柔性消浪植物带单元的内侧。

进一步地，多个所述木桩和多个所述活柳树桩按照排桩或梅花桩的方式排布成一行或两行以上。

进一步地，多个所述木桩和多个所述活柳树桩排成的每一行中，每延米至少分布1个所述活柳树桩，相邻两个所述活柳树桩之间至少分布一个所述木桩。

进一步地，多个所述木桩和多个所述活柳树桩排成的每一行中，如果存在间距超过设定值的部分，则所述刚性消浪骨架还包括挂设在该间距超过设定值的部分上的竹排以及挂设在所述竹排上的防水土工布。

进一步地，所述活柳树桩的直径在8cm以上。

进一步地，所述木桩为直径在10cm以上的杉木。

进一步地，所述挺水植物为芦苇，芦苇采用根茎移种的方式定植于所述定植麻袋的土壤中。

进一步地，所述定植麻袋的土壤为消浪区外围的水体底泥。

进一步地，所述定植麻袋上穿设有定植木杆，所述定植木杆的上端露出水面、下端插入水底，所述定植木杆上设有通向定植麻袋内部的给药通道。

本实用新型的有益效果体现在：

1.本实用新型具有抗风浪强度高，消浪效果显著，结构稳定的优点，在有效消浪的同时，实现消浪与水生植被重建的有机结合，即消浪装置的构建过程，同时也是湖库湖滨带生态修复的过程，最终重建湖库湖滨带水生态系统，保护湖库岸线。

2.本实用新型通过有限的工程引导措施，主要依靠植物自组织式能力的生长构成植物消浪装置，调节消浪效果，维护简单。

3.本实用新型完全生态化，成本低，施工周期短，适合在富营养化湖库生态修复中大规模推广应用。

4.本实用新型可应用于迎风面富营养化及退化湖库湖滨带的水生态重建，具有抗风浪强度高，消浪效果显著，结构稳定，在有效消浪的同时，通过植物自组织式能力的生长，完善消浪效果，减少风浪的侵蚀，逐渐恢复湖滨带植被，实现水生植被的恢复，最终重建湖库湖滨带水生态系统。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图。

图2是本实用新型一实施例中的刚性消浪骨架的结构示意图。

图3是本实用新型一实施例的后期效果图。

附图中各部件的标记为：11木桩、12活柳树桩、13竹排、14防水土工布、21定植麻袋、22定植木杆、221给药通道、3堤岸。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1、图2和图3。

本实用新型自组织式生态消浪系统，包括柔性消浪植物带单元和刚性消浪骨架单元；

所述柔性消浪植物带单元包括多个定植麻袋21，所述定植麻袋21为装满土壤且内部定植有挺水植物的麻袋，多个所述定植麻袋21沿着堤岸3密布铺设在常水位水深≤1.2m的水域；

所述刚性消浪骨架包括多个木桩11和多个活柳树桩12，多个所述木桩11和多个所述活柳树桩12沿着堤岸3打在所述柔性消浪植物带单元的内侧。

在一实施例中，多个所述木桩11和多个所述活柳树桩12按照排桩或梅花桩的方式排布成一行或两行以上。这样设计，形成的刚性消浪骨架可平行于迎风面，消浪效率和效果均得到提升。

在一实施例中，多个所述木桩11和多个所述活柳树桩12排成的每一行中，每延米至少分布1个所述活柳树桩12，相邻两个所述活柳树桩12之间至少分布一个所述木桩11。这样设计，不仅可以在系统实施的初期具有较好的消浪效果，而且在木桩腐烂消失后，由活柳树桩长成的柳树分布合理，依然能够保证较好的消浪效果。

木桩间距的设定，既要考虑工程成本，更要考虑是否承受风浪荷载，选择零间距或较小间距，固然效果好，但是成本过高，因此可以根据实际情况分段式实施或增加间距，参见图2，在一实施例中，多个所述木桩11和多个所述活柳树桩12排成的每一行中，如果存在间距超过设定值的部分，则在该间距超过设定值的部分上挂设竹排13，并在所述竹排13的靠近堤岸的一侧挂设防水土工布14。一般来说，这个设定值为100mm，也即间距≥100mm时，需要设置竹排和防水土工布，这样，通过竹排和防水土工布可以抵消相邻两个木桩之间的风浪，另外，在木桩11之间用横向连接木桩连接，可增强木桩强度，防水土工布14的下端通过所述定植麻袋21压紧固定。

在一实施例中，所述活柳树桩12的直径在8cm以上。选用这种活柳树桩，不仅经济性好，价格适中，强度高，具有一定的抗风浪能力，而且施工方便。

在一实施例中，所述木桩11为直径在10cm以上的杉木。选用这种木桩，不仅强度高，具有一定的抗风浪能力，而且材料常见，易购买，价格实惠，方便施工。

在一实施例中，所述挺水植物为芦苇，芦苇采用根茎移种的方式定植于所述定植麻袋的土壤中。芦苇根系发达，固着能力强，具有较强的抗风浪能力和净化水质的能力；芦苇生长繁殖快，生物量高，景观效果好；芦苇分布生境广，适应干湿交替的环境，分布可以从常年积水到水面以上一定高程，适应能力比较强；成片的芦苇荡是水鸟类的摄食和繁殖的理想场所；而且芦苇为巢湖地区常见挺水植物，也是巢湖现存湿地挺水植物中的优势物种。

在一实施例中，所述定植麻袋21的土壤为消浪区外围的水体底泥。采用这种方案，无需购买额外培养土，既充分利用底泥中的植物种子库资源，又不占湖体库容，实用性强。

本实用新型实施的时间主要由活柳树桩和挺水植物的生长习性而定，一般实施宜选择在春季前后的枯水期进行。

常水位水深≤1.2m的水域能够满足芦苇等挺水植物的生长环境，定植麻袋落在常水位水深≤1.2m的水域的湖床上，一方面可以降低风浪冲刷湖库底泥，另一方面作为挺水植物的初期生长场所，方便挺水植物的种植，而由木桩和活柳树桩作为迎风面的刚性消浪骨架可以有效消除风浪，降低风浪冲刷，保证位于刚性消浪骨架后面的定植麻袋免受风浪影响，从而保证定植麻袋内的挺水植物在生长初期有效固着于湖床而正常生长；

随着活柳树桩和挺水植物的发芽生长，根系和茎叶初步长大长密，同时随着丰水期的到来，经木桩和活柳树桩的层层消浪，延缓水力条件，柳树和挺水植物构成的生态消浪系统初步具备了一定抵御风浪的能力，并逐步恢复适于水生植物生长的水文流场，形成柳树与挺水植物共同消浪的自组织式生态消浪系统；

随后几年，木桩和竹排等损坏甚至腐烂，逐渐消失，柳树桩进一步长大长密，以芦苇为主的挺水植被带继续向四周扩展生长，形成盖度更广、根系更紧密、抗干扰能力更强的植物消浪体系，湖滨带水文条件进一步得到改善，水生态系统实现自演替恢复。

在一实施例中，所述定植麻袋21上穿设有定植木杆22，所述定植木杆22的上端露出湖面4、下端插入水底，所述定植木杆22上设有通向定植麻袋21内部的给药通道221。定植木杆22一方面对定植麻袋21起到固定作用，保证挺水植物的着床和生长，另一方面其上的给药通道221可以用于向定植麻袋21输送挺水植物需要的营养物质以及在有病害产生时输送治疗药物，保证挺水植物的生长，并且尽可能地降低营养物质和治疗药物的用量，降低对水体的污染，后期定植木杆22腐烂消失，也可作为挺水植物的养分。

以巢湖湖滨带生态修复为例，在国家“十二五”科技重大专项课题《巢湖湖滨带与圩区缓冲带生态修复技术与工程示范》的圩堤消落区重建与生态功能恢复技术试验区设在巢湖西北岸，处于常年主导风向的迎风面上，湖滨带生态环境受风浪影响明显。尤其在汛期，巢湖水位高、吹程远、湖面风大浪高，计算波浪爬高和风壅高度合计在2.5～3m之间。风浪造成的是巢湖西半湖湖滨带最突出的生态问题和景观问题。

选择巢湖西半湖西北岸300m湖滨带，该处水生植被消失，夏秋蓝藻水华堆积。2月的枯水期使用挖掘机沿着堤岸在距平行岸线60m(此时，其外侧水域的常水位水深≤1.2m，当然在满足常水位水深≤1.2m条件下，也可以根据生态修复工程的规模具体确定)处打入杉木桩和活柳树桩，且当迎风面与主风向夹角≥60°时，间距选择为0cm，另外情况下，间距选择为300mm，为保证柳树的成活率，每延米杉木桩同排打入2棵活柳树桩，然后在其中间距为300mm的杉木桩上加挂竹排，并在竹排上挂防水土工布，以此构成平行于迎风面的刚性消浪骨架；

刚性消浪骨架外侧水域作为柔性消浪植物带，为确保芦苇固着湖床，生长初期免受风浪的侵蚀，选取消浪区外围的湖体底泥作为基质，装满麻袋并封口，平铺于该水域，3～4月在附近水塘选取本地芦苇根茎，其地上茎保留300mm以上，地下茎保持完整且开始发芽；3月底前按照6株/袋的密度，在柔性消浪植物带完成芦苇的种植；至5月底，柳树和芦苇成活率达到90％以上；至6月底，柳树新长枝条达到1m以上，芦苇植株达到1m以上；7～9月，随着柳树和芦苇等植物的生长，根系和茎叶初步长大长密，随着丰水期的到来，经杉木排桩和活柳树的层层消浪，延缓水力条件，柳树和芦苇等植物构成的生态消浪带初步具备了一定抵御风浪的能力。至11月底，柳树与芦苇长势茂盛，形成柳树与芦苇共同消浪的自组织式生态消浪装置，同时恢复水生植被面积达1.8万m²。

实施本实用新型后，初期是以活柳树桩与杉木桩作为迎风面的刚性消浪骨架；而定植麻袋一方面可以降低风浪冲刷湖库底泥，另一方面作为挺水植物的初期生长场所，可方便挺水植物的种植，且定植麻袋位于刚性消浪骨架的后面，可免受风浪影响，从而保证定植麻袋内的挺水植物在生长初期有效固着于湖床正常生长，形成一定宽度的柔性消浪植物带；生长季节，芦苇为主的挺水植物与柳树发芽生长，枝繁叶密，经层层削减湖浪，延缓水力条件，最终恢复适于水生植物生长的水文流场，形成芦苇与柳树共同消浪的生态消浪装置。水生植被逐步恢复以后，自身的消浪和污染降解能力得以增强，湖滨带的基质和水文条件进一步得到改善，水生态系统实现自演替恢复。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本实用新型，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。