一种用于河道生态修复的下沉式河道湿地系统及构建方法与流程

本发明属于城市水体生态修复领域，具体涉及一种用于河道生态修复的下沉式河道湿地系统及构建方法。

背景技术：

近年来，随着我国经济的快速发展以及对水资源的过度开发利用，工业废水、农业污水、生活污水、地表径流水等流入河流导致河流水质劣化，河流的生态环境遭到严重的破坏。除了外源污染，河流的内源污染也不容忽视，河底淤积黑泥长期漂浮在水面上，特别是在夏季，淤泥漂浮并有臭味，严重影响水景和周围居民生活。

目前，河道整治的重点是截污治理，治理脏、乱、差和消除水体黑臭。但是截污治理只能解决外源污染，内源污染依然存在，河流的生态功能依然得不到恢复。

虽然现在人们尝对一些河流进行生态修复，其主要手段多是采用沉水植物的自然生长对黑臭水体进行治理，但是这种技术在一些在非汛期水位浅、汛期水位高的城市河道却一直没有被应用。这主要是由于两大困难造成的：一是如何在枯水期为沉水植物提供适宜的生长环境；二是如何在汛期使沉水植物能够抵御洪水的冲刷，以防止对沉水植物的破坏。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种用于河道生态修复的下沉式河道湿地系统，它具有水体净化效果好、枯水期保证沉水植物生长量、汛期能有效避免高速水流对沉水植物伤害的优点；同时本发明还提供其构建方法，该方法施工简便，工程量小。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于河道生态修复的下沉式河道湿地系统，包括河道，所述河道沿水流方向交替设置为卵石浅滩区和下沉式种植区；所述卵石浅滩区的河床中铺设有卵石，形成卵石层，用于减缓水流速度、充当生物膜基质以及营造卵石景观；所述下沉式种植区的河床低于卵石浅滩区的河床，在所述下沉式种植区的河床上种植有具有净水功能的沉水植物，以使下沉式种植区同时构成生态景观区。

进一步，所述下沉式种植区与所述卵石浅滩区的交界处设置有石笼护壁，所述石笼护壁为内部装有石块的镀锌石笼网。

进一步，所述下沉式种植区和卵石浅滩区沿水流方向的长度均为-80~150m，所述卵石层的厚度为30cm，所述卵石的直径为10~30cm。

进一步，所述下沉式种植区的河床低于卵石浅滩区的河床1m。

进一步，所述石笼护壁沿水流方向的厚度为1m，其高度为1m；所述镀锌石笼网的孔径为100×200mm，其内部装有的石块的直径为15~25cm。

进一步，所述的沉水植物的种植密度为36丛/m²，株高不小于20cm。

进一步，所述的沉水植物为苦草、轮叶黑藻、微齿眼子菜、菹草和马来眼子菜中的两种以上。

进一步，所述的沉水植物的覆盖率分别为苦草35%、轮叶黑藻占20%、微齿眼子菜15%、菹草15%、马来眼子菜15%。

进一步，所述的下沉式种植区设置在整体呈直线形的河道中；所述的河道宽度≤20m，枯水期水深≤0.5m。

10、一种用于河道生态修复的下沉式河道湿地系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按照城市河道形状来交替划分下沉式种植区和卵石浅滩区；其中，下沉式种植区设置在整体呈直线型的河段；

2）将划分为下沉式种植区的区域的河床向下挖1m深，以形成下沉式种植区；

3）在下沉式种植区的与划分的卵石浅滩区的交界处安放石笼护壁；所述石笼护壁为内部装有石块的镀锌石笼网；

4）将划分为卵石浅滩区的区域的河床向下挖30cm深，然后用大小不等但直径均在10~30cm之间的卵石铺设在河床上形成卵石层，进而形成卵石浅滩区；

5）在下沉式种植区的河床上种植沉水植物，以使下沉式种植区同时形成生态景观区。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过在下沉式种植区中种植多种沉水植物的方式来构建河道生态系统及景观，即使在枯水期，下沉式种植区中仍存有可保证沉水植物生长的水量，从而解决了在枯水期沉水植物难以生长以及河道生物多样性缺失的问题。

2、本发明中沉水植物是种植在下沉式种植区中的，流速较快的水流经过卵石浅滩区的冲速后，大部分会从下沉式种植区的顶部通过，对下沉式种植区下部和底部的冲刷力较小，这有效地保护了沉水植物的根系；此外，每个下沉式种植区前后设置石笼护壁，在汛期可有效抵挡河水的冲刷，为沉水植物的生长提供一个相对稳定的环境。

3、本发明中石笼护壁坡和卵石浅滩区中的石块可以作为水生微生物生长的基质，有利于形成具有净水功能的生物膜。

4、在下沉式种植区种植不同的沉水植物可营造成生态景观区，生态景观区和卵石浅滩区交替设置，有利于构建不同的城市沿河景观。

5、本发明的用于河道生态修复的下沉式河道湿地系统构建简单，工程量小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的A-A向剖示图；

图3为本发明的B-B向剖示图。

附图中：1—卵石浅滩区；11—卵石层；2—下沉式种植区；21—沉水植物；3—石笼护壁。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一、一种用于河道生态修复的下沉式河道湿地系统，包括河道，所述河道沿水流方向交替设置为卵石浅滩区1和下沉式种植区2；所述卵石浅滩区1的河床中铺设有卵石，形成卵石层11，用于减缓水流速度、充当生物膜基质以及营造卵石景观；所述下沉式种植区2的河床低于卵石浅滩区1的河床，在所述下沉式种植区2的河床上种植有具有净水功能的沉水植物21，以使下沉式种植区2同时构成生态景观区。

卵石浅滩区1可以作为卵石观察的景观，在汛期也能够减缓水流的速度，有利于保护下沉式种植区2中的沉水植物21；此外，卵石还可以作为水生微生物生长的基质，有利于形成具有净水功能的生物膜。在下沉式种植区2中种植沉水植物21，使之形成生态景观区，可以美化城市，更可以利用沉水植物21提升水体的自净化能力，有效地降解污染物，一举多得。卵石浅滩区1和下沉式种植区2交替设置，使二者形成有机的整体，在汛期，由于下沉式种植区2低于卵石浅滩区1，流速较快的水流经卵石浅滩区1减速带后，从下沉式种植区2顶部和上部流走，从而有效地减少水流对沉水植物21根系的冲刷。在枯水期，水会自然地向处于低处的下沉式种植区2聚积，从而满足了沉水植物21正常生长所需要的水量。

作为优化，所述下沉式种植区2与所述卵石浅滩区1的交界处设置有石笼护壁3，所述石笼护壁3为内部装有石块的镀锌石笼网。石笼护壁3具有较强的抗风浪能力，能为沉水植物21提供稳定生长环境。之所以采用镀锌石笼网是因为其具有抗锈蚀能力，可以延长使用寿命。由于采用内部装有石块的镀锌石笼网构建石笼护壁3，石块之间存有缝隙，石块可以作为水生微生物生长的基质，有利于形成具有净水功能的生物膜，石块之间的缝隙还可以作为鱼类等水生动物的巢穴。

作为优化，所述下沉式种植区2和卵石浅滩区1沿水流方向的长度为80~150m，所述卵石层11的厚度为30cm，所述卵石的直径为10~30cm。所述下沉式种植区2和卵石浅滩区1的长度应当适宜，过长在汛期达不到调节流速的作用，在枯水期也难以实现水的聚积作用；而过短，则不利于工程建设，也不便于景观的营造，影响视觉效果。卵石层11的厚度也应当适宜，过厚会增加建设时的施工量，过浅则达不到景观营造的效果。采用的卵石不易过小，太小易被水流冲走，最终使其在下沉式种植区2中沉积，不利于沉水植物21的生长；如果卵石过大，则会阻碍水体的正常流动。

作为优化，所述下沉式种植区2的河床低于卵石浅滩区1的河床1m。下沉式种植区2的河床过深会影响沉水植物21采光；过浅则达不到在汛期保护沉水植物21的目的，也难以实现在枯水期聚积水的效果。

作为优化，所述石笼护壁3沿水流方向的厚度为1m，其高度为1m；所述镀锌石笼网的孔径为100×200mm，其内部装有的石块的直径为15~25cm。采用这样规格的材料既满足了实现其功能的基本要求，又最大程度地节约了材料，降低了工程量。

作为优化，所述的沉水植物21的种植密度为36丛/m²，株高不小于20cm。沉水植物21种植过密则不利于沉水植物21的生长，过疏则达不到水质净化的目的。而恰当的株高则有利于生态景观的营造。

作为进一步优化，所述的沉水植物21为苦草、轮叶黑藻、微齿眼子菜、菹草和马来眼子菜中的两种以上。多种沉水植物21的混种既有利于发挥其各自的优点提高净水效果，又可以营造出不同的植物景观。

作为最优的种植方案，为了使各沉水种物的作用得以最大程度地利用，所述的沉水植物21的覆盖率分别为苦草35%、轮叶黑藻占20%、微齿眼子菜15%、菹草15%、马来眼子菜15%。

作为优化，为了便于施工，避免流水在转弯处形成的漩涡伤害沉水植物21，所述的下沉式种植区2应该设置在整体呈直线形的河道中，该河道宽度≤20m，枯水期水深≤0.5m。

本发明的植物配置合理，有效提高生物多样性，下沉式种植区2及石笼护壁3抗风浪能力强，为沉水植物21提供稳定生长环境。沉水植物21增强了水体净化水质的能力的同时，还具有一定的观赏型。该发明适用于水深较浅河道的水体生态修复。

二、一种用于河道生态修复的下沉式河道湿地系统的构建方法，包括以下步骤：

1）按照城市河道形状来交替划分下沉式种植区2和卵石浅滩区1；其中，下沉式种植区2设置在整体呈直线型的河段。

2）将划分为下沉式种植区2的区域的河床向下挖1m深，以形成下沉式种植区2。

3）在下沉式种植区2的与划分的卵石浅滩区1的交界处安放石笼护壁3；所述石笼护壁3为内部装有石块的镀锌石笼网。

4）将划分为卵石浅滩区的区域的河床向下挖30cm深，然后用大小不等但直径均在10~30cm之间的卵石铺设在河床上形成卵石层，进而形成卵石浅滩区。

5）在下沉式种植区2的河床上种植沉水植物21，以使下沉式种植区2同时形成生态景观区。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。