一种河漫滩湿地坑塘系统的制作方法

本实用新型涉及河流生态治理领域，特别是涉及一种河漫滩湿地坑塘系统，尤其适合具有一定宽度河漫滩的平原河流河漫滩湿地坑塘的自然化构建。

背景技术：

在我国东部山前平原及平原地区，尤其在东北平原和华北平原地区，河流在自然状态下会向游荡型河道发展，形成面积宽广的河漫滩。河漫滩上大量的旧河汊、牛轭湖形成的水塘和人为挖沙等现象造成的水塘共同构成了河漫滩的自然坑塘系统。在目前平原河流多被约束在其主河槽的情形下，河漫滩坑塘系统仅在洪水期行洪时才和河流主河道发生明显的水力联系；在枯水及平水期，河漫滩坑塘系统内部及其与河流主河道的水力联系较差进而导致水质恶化和水生生态系统功能下降等问题。因此，如何提高平原地区河漫滩与河道间的水文连通性，改善湿地水质状况病有效提高河流行洪能力的研究和探讨，对平原区河漫滩湿地的修复与构建十分重要。

在保护河漫滩湿地坑塘系统功能的前提下，利用河漫滩的微地貌特征，通过构建和改造不同深度、水位和形状的坑塘，并利用渗透坝等措施加强坑塘与坑塘之间以及坑塘与河道之间的水力联系，既可提高河漫滩湿地的水文连通性，增强河流系统行洪能力，拦截洪水中的悬浮、漂浮物；也可以增加对水中可溶性物质的吸收，提高湿地系统水质；同时，还可根据湿地修复工程要求选择适宜的湿地植被，具有较好的景观效果。然而，目前仍没有一类基于水文连通性的包含水文、水环境和水景观提升的平原地区河漫滩湿地构建体系。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现在河流湿地修复和构建中的不足，提出一种河漫滩湿地坑塘系统，在平原河道河漫滩上构建具有较强水文连通性的湿地坑塘系统，既可以满足河流行洪要求，又能保障湿地系统水质，同时还可兼具景观效果的河漫滩修复结构。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种河漫滩湿地坑塘系统，包括设置在河漫滩靠近河流主河槽的一级坑塘单元以及至少一级设置在所述一级坑塘单元外侧的次级坑塘单元(二级、三级依次类推)，所述一级坑塘单元包括至少两个通过生态河汊相连接的一级坑塘，所述次级坑塘单元的每一级包括至少两个通过生态河汊相连接的同等级次级坑塘，所述一级坑塘、次级坑塘的塘底高度自主河槽向外依次升高，所述一级坑塘与主河槽之间通过半渗透生态堰坝相连通，不同级别的坑塘之间通过渗透生态堰坝相连通。

优选地，所述半渗透生态堰坝为梯形结构，朝向主河槽的坝体坡度与主河槽河堤坡度相同，朝向一级坑塘的坝体坡度为缓坡结构。

优选地，所述半渗透生态堰坝包括嵌入河堤基底内的坝基、平行于主河槽方向设置在所述坝基两侧的护岸格宾石笼、垂直主河槽方向设置在所述坝基两侧的侧墙、覆盖在所述半渗透生态堰坝外侧的生态垫层，所述坝基上近主河槽一侧设有第一透水墙，所述坝基上远主河槽一侧设有第二透水墙，所述第一透水墙与第二透水墙外侧均设置有护坡石笼，所述第一透水墙与第二透水墙之间填充有净水材料层。

优选地，所述护岸格宾石笼高度为坝体高度的1/3，内部填充粒径为5～10cm的卵石；所述第一透水墙与坝顶等高，第二透水墙与河流平水期水位相等；所述坝基的厚度与河流枯水位水深相同；所述第一透水墙一侧的护坡石笼高度与第一透水墙高度相同，所述第二透水墙一侧的护坡石笼高度与第二透水墙高度相同。

优选地，所述护坡石笼包括自下而上依次设置的卵石石笼、大粒径砾石石笼、小粒径砾石石笼；卵石石笼顶端与格宾石笼顶端相平，大粒径砾石石笼顶端与河流平水位相平。

优选地，所述净水材料层包括设置在所述坝基上的厚为30cm卵石层，粒径为5～10cm、设置在卵石层上的沸石层，粒径为3～7cm以及设置在所述沸石层内部的中心石笼，所述沸石层与第二透水墙等高，所述中心石笼内填充有生物填料。

所述生物填料由粒径为1～2cm的生物陶粒与粒径为1～2cm钢渣按体积比6:4混合，所述生物陶粒为固着有反硝化细菌菌种的陶粒；沸石层可通过硝化作用处理水体中的氮，生物陶粒可通过反硝化作用的处理水体中的氮，钢渣可以较好的吸附水体中的磷。

优选地，所述渗透生态堰坝包括嵌入河堤基底内的坝基、平行主河槽方向设置在所述坝基两侧的护岸格宾石笼、垂直主河槽方向设置在所述坝基两侧的侧墙、覆盖在所述渗透生态堰坝外侧的生态垫层，所述坝基上两侧设置有护坡石笼，所述坝基、格宾石笼、护坡石笼规格与填充物均与半渗透生态堰坝相同。

优选地，所述一级坑塘、次级坑塘内种植有湿生植物和/或水生植物，生态垫层上也种植有湿生植物和/或水生植物。

优选地，所述河流主河槽与来水方向上第一个最后一级的次级坑塘之间通过输水管道相连通，所述河流主河槽与来水方向上最后一个一级坑塘之间通过生态河汊相连通。

基于上述技术方案，本实用新型的优点是：

本实用新型的河漫滩湿地坑塘系统可构建一种具有较好水文连通性的河漫滩湿地缓冲带坑塘系统。其中，同级坑塘以生态河汊相连，不同级坑塘及坑塘与主河槽之间通过渗透坝和半渗透坝相连，使整个系统同时具备提高河流行洪能力、水体自净能力和景观效果的特点。在本河漫滩湿地坑塘系统构建后，具有以下积极效果：

首先，通过半渗透坝和渗透坝的横向渗透，可加强河流主河槽与河漫滩湿地的水文连通性，提高湿地纳蓄洪水的能力和主河槽行洪能力，具有一定的水资源功能。在洪水期可以较好的纳蓄洪水，有效削减洪峰，减少洪水对河流下游的威胁。通过生态河汊的纵向联系，可保证同级坑塘之间的水文和生态系统交换能力，具有一定的生态功能。

其次，在平水期可以通过河漫滩湿地净化主河槽河水，提高河流自净能力。渗透坝的净化作用表现在河水横向流通上。河水在渗透过程中，首先经过砾石的过滤和拦截作用，水体中的悬浮颗粒物大大减少，在经过透水墙进入净水材料层后，首先在沸石填料中发生硝化反应，进一步进入生物填料层后发生反硝化反应和磷的吸附，大大降低了水体中的氮磷等污染物。

最后，河漫滩坑塘可根据景观效果需求，合理设置坑塘位置并种植景观植物。在河漫滩坑塘系统构建完成后，可根据工程需要和实地情况选择适宜的湿生和水生植物，具有一定的景观功能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为河漫滩湿地坑塘系统示意图；

图2为半渗透生态堰坝结构示意图；

图3为渗透生态堰坝结构示意图；

图4为生态堰坝侧视示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种河漫滩湿地坑塘系统，如图1～图4所示，其中示出了本实用新型的一种优选实施方式。本实用新型根据河流水文特征和河漫滩微地貌特征在河漫滩上构建或改建坑塘，坑塘间和坑塘与主河槽间通过生态河汊和生态堰坝连接，形成具有较强水文连通性的湿地坑塘系统。其主要包含两个方面的内容，首先是相互连接的塘底高度梯级变化的多级河漫滩坑塘系统；其次是保障不同等级坑塘之间以及一级坑塘与主河槽之间水文连通性的生态堰坝系统。

具体地，所述河漫滩湿地坑塘系统包括设置在河漫滩靠近河流主河槽1的一级坑塘单元以及设置在所述一级坑塘单元外侧的二级坑塘单元，所述一级坑塘单元包括至少两个通过生态河汊7相连接的一级坑塘2，所述二级坑塘单元包括至少两个通过生态河汊7相连接的二级坑塘3，所述一级坑塘2、二级坑塘3的底部高度自主河槽1向外依次升高，所述一级坑塘2与主河槽1之间通过半渗透生态堰坝4相连通，不同级别的坑塘之间通过渗透生态堰坝5相连通。

如图1所示，所述一级坑塘单元应在靠近河流主河槽1的河漫滩上构建，通过半渗透生态堰坝4与主河槽1相连通。所述一级坑塘单元包括至少两个通过生态河汊7相连接的一级坑塘2，一级坑塘2呈沿河流方向的长条形为佳，底部与半渗透生态堰坝4的坝基顶部等高。二级坑塘3的底部应高于一级坑塘2塘底，依次类推，多级坑塘系统的级数和总蓄水量应根据河流洪水期(5年一遇或10年一遇)流量确定。

所述半渗透生态堰坝4的顶部高度应结合河流防洪标准(5年一遇或10年一遇)构建。半渗透生态堰坝4设置在坑塘靠近主河槽1 的方向上，其长度根据坑塘大小决定，所述半渗透生态堰坝4长度不超过坑塘周长的1/4。其余部分堤坝为河流主河槽1的普通河堤。优选地，所述半渗透生态堰坝4为梯形结构，朝向主河槽1的坝体坡度与主河槽1河堤坡度相同，朝向一级坑塘2的坝体坡度为缓坡结构。

如图2所示，所述半渗透生态堰坝4包括嵌入河堤基底内的坝基 18、平行主河槽1方向设置在所述坝基18两侧的护岸格宾石笼8、垂直主河槽1方向设置在所述坝基18两侧的侧墙19、覆盖在所述半渗透生态堰坝4外侧的生态垫层13，所述坝基18上近主河槽1一侧设有第一透水墙12，所述坝基18上远主河槽1一侧设有第二透水墙16，所述第一透水墙12与第二透水墙16外侧均设置有护坡石笼，所述第一透水墙12与第二透水墙16之间填充有净水材料层。

所述生态垫层可根据情况选用装入河流底泥的生态袋堆砌或铺设混有水生/湿生植物种子的植生毯。所述净水材料层包括设置在所述坝基上的厚为30cm卵石层(粒径为5～10cm)、设置在卵石层上的沸石层(粒径为3～7cm)以及设置在所述沸石层内部的中心石笼，所述沸石层与第二透水墙等高，所述中心石笼内填充有生物填料。

如图2、图4所示，坝基18为不透水的钢筋混凝土结构基底，需嵌入河堤基底，厚度与河流枯水位水深相同。平行主河槽1方向的所述坝基18两侧设置有护岸格宾石笼8，防止河水冲刷并固定坡面。在所述坝基18两侧垂直主河槽1方向上设置有侧墙19，即两端面为侧墙19。半渗透生态堰坝4内部设置两道无砂混凝土透水墙，在保证河水横向水力联系的基础上增强半渗透堰坝的整体强度，防止溃坝风险。所述坝基18上近主河槽1一侧设有第一透水墙12，所述坝基18上远主河槽1一侧设有第二透水墙16。其中，所述第一透水墙12与坝顶等高，第二透水墙16与河流平水期水位相等。

优选地，所述护坡石笼包括自下而上依次设置的卵石石笼9、大粒径砾石石笼10、小粒径砾石石笼11。所述第一透水墙12一侧的护坡石笼高度与第一透水墙12高度相同，所述第二透水墙16一侧的护坡石笼高度与第二透水墙16高度相同。第一透水墙12设置3层石笼，由下到上分别填充卵石、大粒径砾石和小粒径砾石，形成卵石石笼9、大粒径砾石石笼10、小粒径砾石石笼11，卵石石笼9顶端与格宾石笼顶端相平，大粒径砾石石笼10顶端与河流平水位相平。保证被透水墙阻挡的颗粒物可通过卵石层重新回到河道中。

两道透水墙之间填充净水材料层，所述净水材料层包括设置在所述坝基18上的厚度为30cm的卵石层17、设置在卵石层17上的沸石层15以及被所述沸石层15包裹在内的中心石笼14，所述中心石笼14 内填充有生物填料。所述生物填料由粒径为1～2cm的生物陶粒与粒径为1～2cm钢渣按体积比6:4混合，所述生物陶粒为固着有反硝化细菌菌种的陶粒；沸石层可通过硝化作用处理水体中的氮，生物陶粒可通过反硝化作用的处理水体中的氮，钢渣可以较好的吸附水体中的磷。

第二透水墙16后侧由下到上亦铺设填充有卵石、大粒径砾石和小粒径砾石的3层石笼，其作用与第一透水墙12前部石笼相同。整个半渗透堰坝4的外部均覆盖生态垫层13，其上可种植湿生和/或水生植物。卵石石笼厚为30cm，大粒径砾石和小粒径砾石石笼厚度相同。

如图1所示，二级坑塘3设置在一级坑塘2的外侧，其基底高度应略高于河流生态基流量的水位高度。河流生态基流量可简单认定为河流生态环境需水量，其计算方法根据河流自身条件和已知的水文数据可采用Tennant法、月(年)保证率假设法或湿周法等方法计算(不宜采用最枯月流量法)。二级坑塘同一级坑塘利用渗透生态堰坝5相连，其结构与半渗透生态堰坝4结构类似，仅取消了坝体内的两层透水混凝土墙体。

具体如图3所示，所述渗透生态堰坝5包括嵌入河堤基底内的坝基18、平行主河槽1方向设置在所述坝基18两侧的护岸格宾石笼8、垂直主河槽1方向设置在所述坝基18两侧的侧墙19、覆盖在所述渗透生态堰坝5外侧的生态垫层13，所述坝基18上两侧设置有护坡石笼，所述护坡石笼内由下到上分别填充卵石、大粒径砾石和小粒径砾石，形成卵石石笼9、大粒径砾石石笼10、小粒径砾石石笼11。

优选地，所述河流主河槽1与来水方向上第一个最外一级的次级坑塘3之间通过输水管道6相连通，使河水可以通过水泵抽入最高级坑塘中。所述河流主河槽1与来水方向上最后一个一级坑塘2之间通过生态河汊7相连通，以增强水文连通性。优选地，所述一级坑塘2、二级坑塘3内和生态垫层13上种植有湿生植物和/或水生植物。同时多级坑塘共同构成了河漫滩湿地缓冲带的坑塘系统，通过各级坑塘的沉淀、截污以及渗透坝的过滤和净化作用降低进入河流主河槽1水体中的污染物。

本实用新型的河漫滩湿地坑塘系统由至少两级河漫滩坑塘系统构成，每一级河漫滩坑塘系统也由至少两个坑塘通过生态河汊连接而成，坑塘系统总蓄水量可为主河槽多年平均洪水水量的60％～80％。具体坑塘数量及坑塘系统级数由河流水文特征和治理段河漫滩面积决定。具体地，可通过如下步骤构建所述的河漫滩湿地坑塘系统：

A、在施工段截断河流主河槽1及其与河漫滩相连的水道，将河漫滩上已存在的坑塘排干或开挖新的坑塘，并根据河流自然条件和景观设计要求修整和构建坑塘。

B、在截流后，对主河槽(1)及坑塘底部进行简单的清淤与平整处理；在需要构建生态堰坝处开挖土方，主河槽1与一级坑塘2间铺设半渗透生态堰坝坝基18并构建半渗透生态堰坝4，相邻不同级别坑塘间铺设渗透生态堰坝坝基18并构建渗透生态堰坝5。

C、在同级坑塘之间构建生态河汊7相连通，在不同级坑塘间构建渗透生态堰坝5相连通，在一级坑塘2与主河槽1之间构建半渗透生态堰坝4相连通。如有道路建设需求的地方，可以通过涵管相连通。

D、在半渗透生态堰坝4、渗透生态堰坝5上覆盖生态垫层13，并在一级坑塘2、二级坑塘3内和生态垫层13中种植有湿生植物和/ 或水生植物。

其中，半渗透生态堰坝4、渗透生态堰坝5的构建方法如下：

渗透生态堰坝5：将不同级坑塘间土方挖出并平整塘底，利用钢筋混凝土浇筑坝基18和堰坝侧墙19，按顺序设置渗透生态堰坝5各层结构。最后在坝体结构上覆盖生态垫层13并种植水生和/或湿生生物。

半渗透生态堰坝4：首先在工程段对主河槽1进行截流处理，将河水通过导流渠排到工程段下游。在需要构建半渗透生态堰坝4处开挖坑塘与主河槽1之间的堤坝，平整基底并浇筑钢筋混凝土坝基18 和堰坝侧墙19，同时利用无砂透水混凝土浇筑第一透水墙12、第二透水墙16，增强坝体结构和透水性，其余各层铺设与渗透生态堰坝5相同。

在洪水期，河流主河槽中的洪水可通过半渗透堰坝反向渗透到河漫滩湿地系统中，增强河流行洪能力。同时由于洪水多通过渗透作用进入湿地缓冲带，主河槽中悬浮物和漂浮物进入湿地的量也将大大减少。河漫滩湿地坑塘系统在洪水期具有纳蓄、过滤洪水，提高主河槽行洪能力的作用。在平水期及枯水期，可根据坑塘水质情况，在保证主河槽生态基流的基础上利用水泵从主河槽向最高级坑塘中抽水，强化水体流动能力，形成可循环的河道——河漫滩湿地坑塘系统，保障湿地水质。同时，在平水期通过水泵抽水，该系统可成为净化主河槽河水的重要场所。此外，多级坑塘系统还可以通过净化面源径流减少进入河流中的污染物。

本实用新型的河漫滩湿地坑塘系统旨在构建一种具有较好水文连通性的河漫滩湿地缓冲带坑塘系统。其中，同级坑塘以生态河汊相连，不同级坑塘及坑塘与主河槽之间通过渗透坝和半渗透坝相连，使整个系统同时具备提高河流行洪能力、水体自净能力和景观效果的特点。在本河漫滩湿地坑塘系统构建后，具有以下积极效果：

首先，通过半渗透坝和渗透坝的横向渗透，可加强河流主河槽与河漫滩湿地的水文连通性，提高湿地纳蓄洪水的能力和主河槽行洪能力，具有一定的水资源功能。在洪水期可以较好的纳蓄洪水，有效削减洪峰，减少洪水对河流下游的威胁。通过生态河汊的纵向联系，可保证同级坑塘之间的水文和生物态系统交换能力，具有一定的生态功能。

其次，在平水期可以通过河漫滩湿地净化主河槽河水，提高河流自净能力。渗透坝的净化作用表现在河水横向流通上。河水在渗透过程中，首先经过砾石的过滤和拦截作用，水体中的悬浮颗粒物大大减少，在经过透水墙进入净水材料层后，首先在沸石填料中发生硝化反应，进一步进入生物填料层后发生反硝化反应和磷的吸附，大大降低了水体中的氮磷等污染物。

最后，河漫滩坑塘可根据景观效果需求，合理设置坑塘位置并种植景观植物。在河漫滩坑塘系统构建完成后，可根据工程需要和实地情况选择适宜的湿生和水生植物，具有一定的景观功能。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。