一种牛轭湖人工湿地及其建造方法与流程

本发明属于环境生态保护技术中对河流等水体流域内的污染物控制领域，具体涉及一种牛轭湖人工湿地及其建造方法。

背景技术：

人工湿地是一种能够处理污水的小型的生态系统，湿地的植物和微生物可以一定程度吸收和转化N、P等营养物；湿地中具备好氧厌氧缺氧等多种环境，为物质进行分解和转化提供了多种条件。人工湿地的填料床起到拦截、吸附和固定作用。人工湿地的运行条件相对简单，且有景观效益，具有很高的经济价值。根据辽宁省环境监测中心站对辽河水质监测情况，近几年辽河水质由于沿途接纳了铁岭、新民等市县废污水，从上游到下游污染有所加重，水体中携带的营养物质相对较多。富营养化会严重危害生态系统，为了控制各个支流的污染物进入辽河，辽宁省政府制定规划，加强湿地保护与建设，逐步恢复重要湿地生态系统的完整性和自然属性，改善湿地生态状况和区域生态环境，实现湿地生态功能最大化。

辽河的支流多，水网密布，许多小河流，河道淤积十分严重，致使弯曲的河道容易改道形成大量的牛轭湖。利用河道内牛轭湖区域、弯道河段、河漫滩宽广区域、低洼地及较大型河心岛，建设湿地，从而提高河道整体的污染物降解和水质净化能力。进行成本低廉的小中型湿地的建设对于阻控污染物进入湿地有重要的意义，会产生良好的生态景观效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种经济成本较低，建造维护容易，处理效果与效率高，适应范围广，利于微生物种群繁殖，生态环境建设与修复的牛轭湖人工湿地及建造方法。利用该人工湿地，可以有效地控制生活污水以及部分工业废水，有效地阻止和去除河流内的污染物，净化水体环境。本发明可以适用于水体的点源、面源污染，河流以及湿地的生态景观修复与建设。

本发明的具体技术方案如下：

本发明的牛轭湖人工湿地，包括牛轭湖与河流，其中，所述牛轭湖人工湿地还包括在牛轭湖区域灌水，形成稳定的生态水面，建造淹水深度不同的水生、沼生、湿生与中生的环境；其中，所述水生环境在水位深度0.3m以上，所述沼生环境在水位深度0-0.3m，所述湿生环境在河岸洪水线标高以下，所述中生环境在河岸洪水线标高以上；

所述河流的河道底部使用粒径为15-25cm的大块石、卵砾石和碎石混合层铺，并且使用粒径为15-25cm的大块石与卵砾石建造石羽口护坡；

在河岸洪水线标高以上采用护坡砖垒砌并固定，并种植堤岸植被，在河岸洪水线标高以下使用大块石与卵砾石垒砌护坡并固定，并种植湿生植被；

在水中种植明水面植被。

根据本发明的牛轭湖人工湿地，其中，所述河道底部铺设的大块石、卵砾石和碎石混合层厚度为0.5-0.7m，优选为0.6m。

根据本发明的牛轭湖人工湿地，其中，所述石羽口护坡的边坡比为1：2.3-2.7，优选1:2.5。

根据本发明的牛轭湖人工湿地，其中，使用木桩固定空心护坡六角砖，使用铁丝网固定大块石与卵砾石。

根据本发明的牛轭湖人工湿地，其中，所述护坡砖优选使用空心护坡六角砖，这种砖是空心的，可以起到护坡的作用，并且可使种植植物的面积较大。

本发明的牛轭湖人工湿地的建造方法，包括以下步骤：

1)在牛轭湖区域的河流上游选择点位截流或分流至其它水系；

2)在截流后的干涸河道上，在弯曲易改道的河流位置的弯道下游选择点位建设橡胶坝；

3)使用粒径15cm到25cm的大块石、卵砾石和碎石混合层铺在河道底部，使用粒径15cm到25cm的大块石与卵砾石建造石羽口护坡；

4)在河岸洪水线标高以上采用护坡砖垒砌并固定，并种植堤岸植被，在河岸洪水线标高以下使用粒径15cm到25cm的大块石与卵砾石垒砌护坡并固定，并种植湿生植被；

5)取消截流，利用橡胶坝抬升水位将牛轭湖区域灌水，灌水完成后在水中种植明水面植被，形成稳定的生态水面，建造淹水深度不同的水生、沼生、湿生与中生的环境。

根据本发明的的建造方法，其中，步骤1)选择河流弯曲位置的上游区域的河面最窄处或河水深度最浅处作为截流点位。即选择河流弯曲位置的上游区域最窄的地方或者流速最慢地方截流，目的是为了工程便利和降低造价。根据本发明的实施例，选择河面宽度5-15米，河水深度0到3米处截流。

根据本发明的的建造方法，其中，步骤2)所述建设橡胶坝的点位选择如下：依据河流的河道态势进行选择，选择地势平坦的区域(例如，区域内的高低落差小于5米)，河道长、浅(例如，河流沿直线流淌35米至100米间，水深0至15米以内)，弯曲角度大于等于90°等角度较大的、并且容易改道的位置，根据地势及河流流势，在弯道下游15至25米处选择点位建设橡胶坝。

本发明通过橡胶坝的建设高度来控制湖面高度。高度较原有河面高2至5米。

本发明利用下游的橡胶坝，起到了一定得蓄水的作用，新形成的水面比之前的河流等更加稳定，水量保持的时间更长，不会因为短时的干旱情况而导致河流干涸，从而形成稳定的生态水面。

根据本发明的建造方法，其中，堤岸植被和湿生植被选择种植在护坡和护坡与水面的衔接处。明水面植被种植在形成的水面内部，依据不同的水位深度种植，最后形成湿地景观。

具体地，所述的不同类型的植物按水位梯度，主要采用以下几种种植方式：

(1)明水面植被：

水位大于1m处以沉水植物和漂浮植物为主；建议采用种类为：莲、浮萍、满江红属植物等；此处形成水生环境；

水位深度0.3-1m：以挺水植物、沉水植物和漂浮植物为主；建议采用种类为：香蒲、茭白、苦草、金鱼藻、菖蒲等；此处形成水生环境；

水位深度小于0.3m：以沼生植物为主；建议采用种类为：野大豆、水蓼、红蓼、沼生蔊菜、和尚菜、东方泽泻、翼果苔草、莎草、荸荠等；此处形成沼生环境。

(2)湿生植被：无明显水面，土壤含水率高；物种选择建议以当地常见土著种为主：芦苇、水蓼、红蓼、北重楼、野大豆、白屈菜、沼生蔊菜、红升麻、水杨梅、野火球、水金凤、黄海棠、鸡腿堇菜、胭脂花、薄荷、蓝萼香茶菜、华水苏、林茜草、透骨草、日本续断、裂瓜属、欧亚旋覆花、火绒草、细叶灯芯草等；此处形成湿生环境。

(3)堤岸植被：采用种类为：北无味子、野大豆、翠雀、蝙蝠葛、野西瓜苗、沙棘、鸢尾、杭子梢、苦参、杞柳等；此处形成中生环境。

本发明截留后蓄水的区域包括了以前的原有牛轭湖以及截流蓄水后的新形成的湖边湿地区域，本发明的目标是把整片区域营造成了有多种植物的湿地，所以在取消截留以后，除了在新形成的湿地范围内种那些水生植物，还应该在周围施工的地方补种一些堤岸植物，将外围施工对环境的破坏进行掩盖及美化。

本发明的有益效果：本发明以块石、卵砾石和碎石代替传统人工湿地的沙子作为人工湿地的填料，因为石块间具有较大空隙和比表面积，所以不仅可以为底栖动物提供栖息场所，同时利于在表面形成一层天然生物膜，可以吸附水体污染物质，强化水体的自净能力，大大降低水中的COD、NH₄⁺-N、S、病毒和固体悬浮物质等从而使水质得到改善。河底铺石还可以有效地抑制底泥污染物的释放，同时，也创造了适宜生物生长的底栖环境。

本发明引种的多种水生植物是生态修复的关键。对湿地植物的恢复以牛轭湖区域原有的土著植物为主，根据不同淹水深度和不同的土壤质地选取不同类型植物播种或移植，形成稳定错落有致的植物生境，为野生动植物、鱼类和鸟类提供栖息地，形成错落有致、具有自我恢复功能的牛轭湖自然湿地生态系统，并且使湿地蚊虫少，景观效果好。

附图说明

图1为现有砌石护岸示意图。

图2为本发明的护岸示意图。

图3为本发明的护岸现场图(远景)。

图4为本发明的护岸现场图(近景)。

图5为本发明的人工湿地内部铺底的砾石层(远景)。

图6为本发明的人工湿地内部铺底的砾石层(近景)。

具体实施方式

以下结合附图和实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围不受附图和实施例的限制。

实施例1

东、西辽河口人工湿地建设地点从河口上溯2～3km，示范区面积约4.5km²，类型为人工导流形成牛轭湖湿地。植被选择以土著种为主，配以芦苇、香蒲等、茭草等具有物理阻滞作用的水生植被，降低沉积物的再悬浮，并大量吸收水体和沉积物中的养分元素。项目实施过程中，水深小于0.8m的水域种植芦苇、香蒲等挺水植物；对于辽河泥质部分的河床和河岸可采用天然植物措施，常水位以下配置沉水植物，增加水下生态景观和净化水质功能，常水位线以下至枯水位部分从浅到深分别种植挺水植物、浮水根生植物和漂浮植物，如荷花、睡莲、凤眼莲等；常水位线至洪水位线配置湿生植物如芦苇；洪水位线以上配置中生植物，如垂柳、侧柏、苹果、桃、杏等，增加河道绿化量，做到乔、灌、草相结合，高、中、低相配套，形成稳定高效的人工湿地。湿地水力停留时间为5d，出水COD降至40mg/L以下，氨氮降至2mg/L以下。

实施例2

巨流河橡胶坝—毓宝台橡胶坝段的牛轭湖形成十分典型，橡胶坝间距离11km，水利控制条件较好，计划在此段通过下界面修整、植被恢复和水利调控建设36.93km²的大型牛轭湖自然湿地，形成具有明水面、深水区、浅水区、湿生、沼生、中生等多种生境，通过水生植被的恢复引导鱼、虾等水生动物群体的恢复，重新形成生物链完整、系统稳定和自我恢复的大型牛轭湖自然湿地。通过水利对牛轭湖湿地中心区的封育，为大型水生动物和鸟类提供没有人为干扰的良好栖息地，使其在中心区自由地栖息繁殖，实现生物多样性、景观多样性和生态服务多样性。

实施例3

杏树坨子河流湿地群位于辽河沈阳新民市境内，该区域北临新民市北岗子凸起、皂角树，南到辽中县与新民市交界处，包括辽河干流1050线范围内的防护林带、滩涂地、水体。该区域内存在4块大面积滩涂、8km长的牛轭湖，以及4个小的牛轭湖，面积约6km²项目工程内容。建设内容包括湿地岛屿之间的湖泊水面、湖泊与湖泊之间的水系流动，规划修建了0.9km²的水面，以及长1200m、宽10m的连通渠。共建设5个坑塘湖泊，11个小型岛屿，形成湿地水网。本工程实施后每年削减COD845t，削减氨氮156t，可有效降低辽河污染负荷。

实施例4

后歪脖树牛轭湖湿地建设：天然植被封育工程面积23km²，围栏61km，人工促进天然植被更新工程面积6km²，引洪灌溉修建河疏通渠系21km。具体措施：利用自然沟系，引洪灌溉，增加积水面积，采用开沟断根、根萌、桩萌等措施自然恢复植被。植物可以通过吸收作用、微生物作用及物理作用来改善水质。经过植被恢复，污染阻控出水效果达到COD 30mg/L，氨氮2mg/L的Ⅳ类水质标准。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。