专利名称：高盐土质条件下构建生态型水源地的方法
技术领域：
本发明涉及一种高盐区水源地生态修复技术，属于水污染控制与生态修复的技术应用领域。具体是通过换土以改善底质，隔离以防止盐分侵入，浸泡以减少池内盐分浸出，定型以减少死水面积，消浪以保障植物生长，以及引种加自然传种等方法建设生态型水源地。
背景技术：
天津经济技术开发区是中国沿海最大的开发区之一，面积33km2。由于现有水源地的容量只有15万m3，不能满足工业和居民日均15万m3的饮用水需求，当地政府2000年计划新建一个容量为50万m3的水源地调节池，用以储存引自上游于桥水库的淡水。天津泰达开发区建立在原来的塘沽盐场上，在这种环境下构建生态型水源地系统有许多难点及限制因素土壤含盐量高，其1m土体内盐分含量平均为4.7％，同时由于土壤为淤泥质粘土，土壤渗透性微弱，因此脱盐困难；调节池地处滨海区，属季风环流旺盛地带，常年多风，水池中能观察因大风形成的0.4米高波。这一自然现象，对水生植物生长有不利的影响。大风浪会使许多植物生长无序，扎根困难，或只生长而不发育，乃至死亡。由于大风，浪裹泥沙进入池内，影响原水水质和造成底部泥沙沉积；由于调节池是在滨海盐田上修建，周围没有自然湿地，缺乏水生植物种源，依靠植物自然的种子繁殖或克隆繁殖困难；调节池四周的土壤中含盐量很高，有些盐池仍在晒盐，调节池的地势比周边低洼，随着雨水的冲刷和渗透，仍然会有大量盐分流入调节池里，周边植被区是首当其冲的受害者，这些盐分对植物生长非常不利。
通过对天津滨海地区典型湿地进行了植物、水体、土壤/底泥的调查采样分析，研究了湿地生态系统的结构、功能特征，研究其演变和维持机制，探讨了滨海高盐地区进行湿地恢复和重建的生态工程模式。在这些的基础上，以建设生态型水源地为目标，发明了一系列创新性技术。
发明内容
主要包括以下内容1、换土以改善底质。调节池建设在高含盐的土地上，不适合水生植物的生长。通过现场考察和土壤检测，发明了创造植物生长的条件和方法。为保证先锋植物的生长，在种植先锋植物的调节池周边和岛屿周边的植物生长区(2.8万m2，占水域面积的18％)内实施换土。考虑到主要的水生植物是挺水型，有些种类既有横走根状茎，又有直立根。按照植物生长规律，换土深度50cm。
2、隔离以防止盐分侵入。由于调节池周边土壤的含盐量很高，周边盐水会汇集流入调节池，种植区是首当其冲的受害者。种植土下层仍然是含盐量很高的土壤，盐分会随着渗透进入种植区。发明了高密度聚乙烯膜作为防渗膜铺设于种植土之下和周边，厚膜与土壤的接口用粘土夯实这样的有效防盐技术。
3、浸泡以减少池内盐分浸出。由于水面面积82％的深水区仍为原来的盐土，发明了引淡水浸泡的方法使之排盐。调节池引入淡水，经过两周时间将大部分高含盐水排出后，重新引入淡水浸泡。然后再次将高含盐水排出后引入淡水。随后，通过不断的、少量的排出高盐水引入淡水，将盐分不断的排出调节池，将水体Cl-浓度保持在2000ml/L以下。经过一年另4个月浸泡后，将所有高含盐量水排出调节池后，全部引入淡水。浸泡时，二期调节池水位保持在海拔2.6m以下，以避免高含盐量的水对已种植水生植物的危害。
4、定型以减少死水面积。调节池为马蹄形，中间为三个小岛，从马蹄形两端进出水，减少死水面积，使源水最大限度地经过水生植物区以取得生态效果。调节池底部按照湿地生态系统的结构设计成湖滨和环岛带浅水区、斜坡区和深水区，高低起伏，使挺水、浮叶、沉水植物在不同生境生长。
5、消浪以保障植物生长。调节池水面面积较大，地处滨海区，常年多风起浪。为此，发明了在池周围和岛周围的水生植物栽培区与大水面之间建设高0.4m的木质消浪墙的技术。
6、引种加自然传种。根据野外考察的结果，优先选入景观效果好，有一定净化水质作用的种类作为先锋植物进行引种。它们是芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha angustata)、菖蒲(Acorus calamus)、荷花(Nelumbo nucifera)、睡莲(Nymphaea candida)、水葱(Scirpus validus)、荸荠(Eleocharis dulcis)、菰(Zizania caduciflora)八种。根据生态系统自我设计的特点，生态型水源地的生物多样性恢复由自然传种完成。
实施例采用上述发明方法在天津泰达开发区建立了生态型水源地，2002年4月-6月，通过多点采样方法对不同植物种植区土壤Cl-含量进行分析，用以衡量采用高密度聚乙烯膜作为防渗措施的可行性，结果表明种植区土壤中Cl-含量在4月-6月呈减少趋势，由0.04％降低到0.02％，种植区土壤没有明显的积盐现象，说明采用高密度聚乙烯膜作为防渗膜的措施是可行的。
二期调节池底部原盐田底质盐分的运移过程关系到水生植物能否生长，对二期调节池的原水水质状况也有很大影响。土壤剖面离子含量动态可以比较直观地反映盐分的积累和淋洗过程。2002年4月和9月，研究了二期调节池非种植区底泥剖面盐分的分布规律。发现4月Cl-含量在底泥剖面表层0-8cm差异不大，为0.21-0.25％，随深度的增加，Cl-含量呈直线增加，从0.25％增加到1.32％，22cm深度以后，Cl-含量出现一个明显的拐点，增加趋势减缓，从1.32％增加到1.65％，表层与底部相差1.40％。9月份Cl-含量在底泥剖面上的分布呈直线趋势，Cl-含量从0.11％增加至的0.58％，差值为0.47％。同时，Cl-含量土柱表层0-8cm Cl-含量在两个时期差异不大，分别为0.25％和0.11％，随着土柱深度的增加，两个时期Cl-含量差异在逐渐增大，达到1.07％。结果表明，在水土界面，土壤表层Cl-含量保持相对稳定，随浸泡时间的延长，Cl-含量在30cm土壤剖面平均为0.35％。
权利要求
1.一种在高含盐土质条件下构建生态型水源地的方法，主要包括1)换土以改善底质；2)隔离以防止盐分侵入；3)浸泡以减少池内盐分浸出；4)定型以减少死水面积；5)消浪以保障植物生长；6)引种加自然传种。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，对于不同含盐量的水源地进行生态修复时可以采用其中的一种以上技术进行集成。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，利用本地土壤资源，更换可以为水生植物的种植和生长提供较为适宜的土壤，以改善底质。
4.按照权种要求1所述的方法，其特征在于，采用高密度聚乙烯膜作为防渗膜铺设于种植土之下，隔离塑料厚膜底部插入土内，厚膜之间不留缝隙，与土壤的接口用粘土夯实。
5.按照权种要求1所述的方法，其特征在于，采用引淡水浸泡的方法减少池内盐分的浸出。
6.按照权种要求1所述的方法，为减少死水面积，采用马蹄形的调节池设计。
7.按照权种要求1所述的方法，其特征在于，在调节池大水面与种植区之间的内堤上建设木质薄板消浪墙，以减少浪击动能，保持水流畅通，保持水面完整。
8.按照权种要求1所述的方法，其特征在于，水生植物种类选择主要是就地取材，优先选入景观效果好，有一定净化水质作用的种类。
全文摘要
发明了一种在高含盐土质条件下构建生态型水源地的方法，属于水污染控制与生态修复的技术应用领域。具体方法是1.换土以改善底质；2.隔离以防止盐分侵入；3.浸泡以减少池内盐分浸出；4.定型以减少死水面积；5.消浪以保障植物生长；6.引种加自然传种。通过本发明，可以使高含盐土地的水源地栽种植物成活率提高，实现生物物种多样性，建立生态型水源地。
文档编号C02F3/32GK1715211SQ20041006226
公开日2006年1月4日 申请日期2004年7月2日 优先权日2004年7月2日
发明者曲久辉, 尹澄清, 刘俊新, 刘萍萍, 张广云, 冯文清 申请人:中国科学院生态环境研究中心