CN102086643A - 一种用于阻截河道岸带污染物入河与修复植被群落的生态工程技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于阻截河道岸带污染物入河与修复植被群落的生态工程技术。它由陆域污染物阻截净化系统、护坡系统、基底构建系统、植物种植系统等四个基本单元系统组成，上述单元由物理材料和植物组成。其中：污染物阻截净化系统由塑料、木材、砾石和植物等材料组成和建设；护坡系统由木材或混凝土、石块和金属丝等材料组成和建设；基底构建系统由塑料、木材、土壤和砾石、金属丝等材料组成和建设；植物种植系统由植物、塑料和土壤等材料组成。本发明针对的是农村或城市近郊河道的陆向径流污染及边坡生态结构建设，其优点是能充分、有效的收集-滞留-净化河道陆向径流污染，尤其是初期雨水的径流污染，减少进入河道的污染物总量，实现河道污染的有效控制；同时，通过对河道护岸、基底等的建设与修复，可稳定和完善河道陆向到水向的物理结构及生态结构，最终形成一个健康、稳定、发展的河道边坡生态系统。

Description

一种用于阻截河道岸带污染物入河与修复植被群落的生态工程技术

技术领域：

本发明属资源环境技术领域，涉及专用于中小型河道的径流水污染治理、岸带生态修复工程建设。

背景技术：

基于传统的水利工程设计规范所完成的河道岸坡整治工程，如河岸的直立化、硬质化等，对我国的近代水利事业发展起到了举足轻重的作用。这种传统的岸坡建设技术的核心，一是因其材料主要采用施工性好、耐久性强的混凝土结构，特别有利于工程结构的安全性与耐久性；二是能最大限度地提高河流的泄洪能力，从而降低洪涝灾害风险，有利于保障人民财产安全；三是能最大限度地高效利用有限国土。从单纯解决我国洪涝灾害多发问题，与人均可利用国土资源少，尤其是“寸土寸金”的城市发展问题而言，这种传统技术的优势是不言而喻的。因此，我国尤其是城市，凡在近30年内实施过整治工程的河流，绝大部分是在上述水利工程设计规范指导下完成的，其中的主流形式是硬质直立驳岸。

然而，随着我国经济实力、人们环境保护意识的不断提高和科学技术的进步，开始重新认识和利用河流，从生态环境保护的角度系统地研究和修复河流已是势在必然。这是因为，随着我国社会经济的持续高速发展，向环境中排放的污废水与日俱增，水体污染日益严重，大多数河流水体的自净及自我恢复能力降低。而导致产生以上结果的根本原因，除了污废水处理未能同步发展外，上述形式的水利工程设计对其的不利影响也是不容忽视的。因此，如何修复河道岸带，尤其是广大的农村区域的河道岸带，使其在首先满足岸带的物理功能的同时，充分发挥其生态功能，较大幅度地降低河道水体的污染负荷，已成为当前河道环境治理中的急需技术之一。

发明内容：

本发明的目的是提供一种成本相对低廉、可操作性强，能实现河道岸带在保障其物理功能的前提下，生态功能最大化的生态工程建设技术，应用对象是农村的中小型河道。针对的是由于目标河道普遍为自然岸坡，经长期的径流冲刷和岸带陆域区域的高强度无序利用后，其绝大部分出现了严重的岸坡破碎、岸带水向几乎无水生植物存在，生态退化严重，导致径流污染直接进入水体的现象，从而加剧了水体的污染程度，同时，受泄洪等水动力影响，其边坡被淘刷的现象极为严重，河床被不断抬高，从而降低了河道的环境容量而设计的。本发明的最大优点一是在于成本远低于同类技术，二是有利于其生态功能的可持续发展。

为实现上述目的，本发明是这样设计的：

一种用于阻截河道岸带污染物入河与修复植被群落的生态工程技术，它由陆域污染物阻截净化系统、水落交错带水向护坡系统、基底构建系统、植物种植系统等四个基本单元组成，其特征在于：上述单元由物理材料和植物组成。其中：

污染物阻截系统由塑料、木材、砾石和植物等材料组成；

护坡系统由木材或钢筋混凝土、石块和重金属等材料组成；

基底构建系统由塑料、木材、土壤等材料组成；

植物种植系统由植物、塑料和土壤等材料组成。

本发明依据的反应原理：通过合理设计和建设，构筑河道陆向污染物的生态屏障，实现减少入河污染物的目的；同时，对河道水向护坡及基底进行重新构建，并辅以不同类型的植物种植，实现完善河道生态结构与功能的目的。

通过对陆向污染物阻截净化系统的设计和建设，引导径流污染进入收集系统，利用系统内部的填料对污水进行过滤，并利用过水过程中产生的溶氧，繁殖土著好氧微生物，对收集来污水中的有机等污染物进行初步净化，同时，利用表面种植的植物，对氮、磷等物质进行吸收；收集和初步净化的污水进入容量匹配的氧化塘中，通过氧化塘的絮凝沉淀等物化作用、微生物降解作用及植物吸收作用等，实现对污染径流的净化，减少进入河道的污染物总量。

通过对河道滨水带水向护坡系统的构建，可利用其重力作用提升河道水向护岸的结构稳定，防止河水淘刷和径流冲刷，同时，合理设计护坡系统结构，改善河道的生境条件，为水生生物及其它生物的休憩、繁衍等创造有利条件，提高河道的生物多样性，最终实现区域内生态结构稳定健康，河流自净能力提高的目的。

通过对护岸基底系统进行构建，可为营造合理的植被群落创造条件，最后通过不同类型植物的种植，可最终实现提升河道生态功能的目的。

本发明技术采用材料全部为无生态风险的成熟材料，对水体生态环境改善效果明显，同时维护简单易行，管理成本较低，可应用于面源污染较严重的城市近郊或农村河道。

附图说明：

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是污染物阻截净化系统1结构示意图；

图3是护坡系统2结构示意图；

图4是基底构建系统3结构示意图。

具体实施方式：

本发明所提供的工程技术由四个基本单元组成，图1是本发明的较佳实例案。如图所示，本发明包括污染物阻截净化系统1、护坡系统2、基底构建系统3、植物种植系统4。

污染物阻截净化系统1的基本材料为塑料、木材、砾石和植物等，该系统由2个子系统组成，包括污染水的收集系统和净化系统。其中，收集系统的形状为一条带状初期雨水径流收集沟，规格视径流通量而异，一般宽度在100cm左右，深度约80cm，长度则根据需要而定，基本结构由固土片、桩、填料、涂塑布和植物等单元组成。各单元的基本形状与规格分别为：固土片为一凹凸式塑料制薄片，需开模制作，厚度约为1-2mm，宽度为50厘米，长度为500cm，其两头均需设有可进行衔接的插口；桩为木桩，长度一般为120cm，直径为10cm；涂塑布为市售成品；填料为砾石，直径为3cm；植物一般采用具较好匍匐性能的陆生植物。该系统的实施方式为：首先在选定的区域挖土开沟，同时在沟的两侧沿沟程每隔30-50cm打一木桩，桩的顶端与地面标高相同，而后在桩与泥面之间插入固土片，固土片的顶端高度较地面标高低约5cm，在此基础上，在沟的底部铺垫涂塑布，毕后填充砾石，砾石的顶端高度与固土片相同，最后在沟的陆向面种植所选植物，设计要求是在植物生长茂盛期，其匍匐茎叶能基本覆盖住沟表面。另一子系统的净化系统为一与收集系统相衔接的氧化塘，为非本发明内容，其实施方式与常规氧化塘相同。

护坡系统2的基本材料由木材或混凝土、石块和金属丝网等材料组成，形状为一条带状水下堤坝，规格视岸坡的斜度和自身的稳固度而异，一般宽度在80-120cm之间，高度为常水位下约20cm，长度则根据需要而定，其基本结构由桩、包塑金属网、填料等单元组成。各单元的基本形状与规格分别为：桩为木桩或混凝土预制桩，长度一般为200-250cm，直径为15-20cm；包塑金属网为网线直径3.5mm，网孔直径6cm；填料为石块，形状为自然型，单块石重3-5kg。该系统的实施方式为：首先在选定的区域两侧沿沟程每隔30cm打一桩，桩的顶端水向侧低于常水位约20cm，陆向侧则与常水位基本持平，而后在两侧桩内铺设包塑金属网，其顶端与水向侧桩相平，并将包塑金属网固定在相应的桩上，最后在两侧桩内填充石块，其顶端同样与水向侧桩基本持平。

基底构建系统3的基本材料为塑料、木材、土壤和砾石、金属丝等物理材料，形状因所在河道岸带的自然条件而异，既可为梯级式，也可为斜坡式，规格视岸坡的斜度和自身的稳固度而异，一般宽度在5-10m之间，长度则根据需要而定，其基本结构由桩、固土片、填料等单元组成。各单元的基本形状与规格分别为：桩为木桩，长度视所用区域的需求而异，一般为100-150cm，直径为10cm；固土片与系统1相同；填料为土壤、砾石和包塑金属网，其中的土壤为本地生土或熟土(耕作层土)，砾石与系统1相同，包塑金属网与系统2相同，成品为一由包塑金属网包裹砾石而成的填料包，形状为普通袋状，规格为每单元约50kg。该系统的实施方式为：首先在系统2的陆向侧桩的外侧插入固土片，其顶端与桩相同，下端与系统2相同，以系统2的陆向侧桩为起点，在其陆向100-200cm(视岸坡的宽度而异)处沿河方向每隔约50cm打一根桩(简称桩3)，其顶端较系统2的陆向侧桩高约20-40cm(视岸坡斜度而异)，之后对该区域内的基底进行修复，即对土壤进行平整或填充，同时在桩3的陆向侧插入固土片，其顶端与桩相同，下端与系统2的陆向侧桩相同。在此基础上，在桩3与系统1之间的基底进行修复，作业内容是对土壤进行平整或填充，最后在整个基底构建系统区域内堆设用填料包，其比例约为区域内面积的20％。

植物种植系统4的基本材料为植物、塑料和土壤等材料，该系统的空间位置为污染物阻截净化系统与护坡系统之间，形状和规格与基底构建系统相一致，其基本结构由植物、固土片、填料等单元组成。各单元的基本形状与规格分别为：植物为包括水生植物和陆生植物在内的各种不同生活型植物，其中的水陆交错区域(系统1陆向侧桩与系统3的桩3之间)种植以挺水植物为主的水生植物，其他区域种植以湿生植物为主的陆生植物，植物种植均采用针对性培育而成的成苗；固土片为与系统1相同的塑料薄片，同样需开模制作，厚度约为1-2mm，宽度为30cm，长度为100cm，其两头均需设有可进行衔接的插口；填料为本地熟土。该系统的实施方式为：首先在系统外培育所需植物，同时根据所种植物的行株距要求，在系统3区域的非填料区域内开挖若干规格为直径30cm，深度约为25cm的穴，并插入固土片，填充熟土，最后种植所选植物。

Claims (5)

1.一种用于阻截河道岸带污染物入河与修复植被群落的生态工程技术，它由陆域污染物阻截净化系统、护坡系统、基底构建系统、植物种植系统等四个基本单元系统组成，其特征在于：上述单元由物理材料和植物组成。其中，污染物阻截净化系统由塑料、木材、砾石和植物等材料组成；护坡系统由木材或混凝土、石块和金属丝等材料组成；基底构建系统由塑料、木材、土壤和砾石、金属丝等材料组成；植物种植系统由植物、塑料和土壤等材料组成。

2.根据权利要求1所述的污染物阻截净化系统，基本材料为塑料、木材、砾石和植物等，由2个子系统组成，包括污染水的收集系统和净化系统，其中的净化系统为氧化塘，非本发明内容，即利用现有技术。收集系统的形状为一条带状初期雨水径流收集沟，规格视径流通量而异，一般宽度在1米左右，深度约80厘米，长度则根据需要而定，基本结构由固土片、机、填料、涂塑布和植物等单元组成，特征在于：一是具有涉面广、能力强的污水收集功能，且无需动力；二是在污水负荷较大时，其净化作用相对较小，而在水力停留时间较长的前提下，自身具有较好的净化作用；三是可通过巧妙设计，实现在污染水进入收集沟时己基本去除了泥沙等较大的杂质，同时沟表面长有与周边区域基本相近的植物。净化系统是与收集系统相衔接的氧化塘，规格视污水的收集通量定，原则是能容纳收集总量的约80％，特征在于：一是具有与污染水的收集通量相匹配的收集、滞留功能，同样无需动力；二是同样在污水负荷较大时，其净化作用相对较小，而在水力停留时间较长的前提下，具有较好的净化作用；三是可通过巧妙设计，实现污染水中的有机污染物等通过微生物作用得到降解，同时，氮、磷、钾等营养物质还可被植物吸收利用，并通过收获植物果实和秸秆的方式将污染物从氧化塘中搬离；四是出水达到设计要求，一般以优于国家地表水环境质量V类为目标值。

3.按照权利要求1所述的护坡系统，形状为一条带状水下堤坝，规格视岸坡的斜度和自身的稳固度而异，一般宽度为80-120厘米，高度为常水位下约20厘米，长度则根据需要而定，其基本结构由桩、包塑金属网、填料等单元组成，基本材料为木材或钢筋混凝上、石块和金属丝等。该系统的特征在于：一是具有较强的护坡功能，可有效防止岸坡上的土壤和植物因河浪淘刷或径流冲刷而移位、受损，以保障河岸系统的稳定和功能发挥；二是自身是一种为参与污染物净化的微生物、原生动物和小型浮游动物等提供附着繁衍条件的载体，从而起到净化水质的作用。

4.按照权利要求1所述的基底构建系统，形状因所在河道岸带的自然条件而异，既可为梯级式，也可为斜坡式，规格视岸坡的斜度和自身的稳固度而异，一般宽度在500-1000cm之间，长度则根据需要而定，其基本结构由桩、固土片、填料等单元组成，基本材料为塑料、木材、土壤和砾石、重金属等。该系统的特征在于：一是为植物营造种植、生存、扩增与控扩条件；二是通过1-2年的自稳定，与其他系统共同构筑成一个能够保持稳定并健康发展的生态结构，最终形成生态功能健全、管理成本较低的河道护坡系统。

5.按照权利要求1所述的植物种植系统，空间位置为污染物阻截净化系统与护坡系统之间，形状和规格与基底构建系统相一致，其基本结构由各种不同生活型植物组成，基本材料为植物、塑料和土壤等。该系统的特征在于：通过种植多种不同生活型的陆生和水生植物，一是能起到较好的水土保持作用，二是起到直接利用植物对进入该区域内的矿物元索吸收利用，使径流污水得到净化，三是通过生物多样性的提高，提升区域的生态功能。

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