CN103613198A - 适应于消落区的水陆两栖浮岛及其护岸构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应于消落区的水陆两栖浮岛，包括浮床单元及固定装置，所述固定装置沿岸堤方向固定排列，多个浮床单元沿岸纵横排列布置，相邻浮床单元之间通过绳锁软连接；本发明还公开了一种应用该水陆两栖浮岛的护岸构建方法，主要包括将浮岛固定在水库消落区的最高水位线处，并在浮岛上安置符合三峡库区的区域性特点的挺水植物；该浮岛结构简单，应用灵活，在配合水位涨幅过程中浮岛会产生相应的“弯折”现象，浮岛上的挺水植物既能满足改善水体生态环境的要求，又能在水位下降时绿化裸露出的消落带，无二次污染，生态友好，特别适用于水位波动较大的岸带。

Description

适应于消落区的水陆两栖浮岛及其护岸构建方法

技术领域

本发明属于水利、环境及生态修复领域，具体涉及一种适应于消落区的水陆两栖浮岛及其护岸构建方法。

背景技术

消落区是指水库、江河、湖泊等水体随季节性涨落，水陆衔接处土地周期性淹没而形成的干湿交替地带；作为水体与陆岸之间的缓冲带，具有截留库岸农业面源污染、水体保护、保持生态环境多样性及景观审美的功能。

目前我国最大的消落区为三峡水库消落区，三峡水库按照夏低冬高的水位运行方式，在库区两岸形成了世界上面积最大（约348.9km²）、落差最大（145-175m海拔高程间，垂直距离达30m）、与天然河流涨落季节相反、且具有高度景观异质性（半年水体，半年陆地，地形多样）的消落区。

作为水体与陆岸之间的第一道生态屏障区，消落带的生态系统健康直接关系到库区的水质安全和库岸稳定性。自然消落带因长期自然演化作用，已建立起稳定的生态系统。但是，水库人工调蓄的运行方式导致水位大幅度波动、淹没时间过长、与自然水体涨幅节律相反，消落带植被极易遭受干扰与破坏，特别是在一些坡度陡、土壤贫瘠的区域，退水之后在一段时期内不容易建立植物群落，形成裸露的消落带，进一步造成水土流失、库岸失稳、地质灾害频繁、面源污染加剧、景观恶化等多种生态环境问题，从而威胁到水库水质安全、库区生态安全与社会经济可持续发展。

目前，出于城镇发展和景观建设需求，水库消落区绿化主要采用工程硬质化或较为柔和的人工植被重建的方式：前者直接后果是隔断了自然水文循环与系统物质能量交换过程，破坏生态系统的健康；后者是在消落带不同高程范围内种植湿生乔灌木、挺水、沉水和浮叶植物构建消落区湿地，这种方式目前还处于理论与实验基础阶段，尚未成熟，且筛选的植物不适宜大幅度水位变化情况，死亡腐烂的植物进入水体后会造成二次污染。

生态浮岛是一种利用生态工学原理，改善水体生态环境的人工浮岛，因植物浮床具有净化水质、美化水面景观、提供生物栖息地及消波等多种功能而日益受到重视，目前已逐步发展成较为成熟的技术并得到广泛应用。但是，现有的浮岛均是针对普通江、河、湖泊等水体环境，而可适用于消落区这种特殊水陆交替环境的浮岛尚处于起步阶段；且利用浮岛对水库消落区进行生态系统护岸恢复尚处于空白阶段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适合水陆交替变化的消落区使用的生态浮岛，该浮岛可根据消落区的水位变化进行相应的形状调整，绿化消落带，同时还提供一种应用该两栖浮岛的护岸构建方法，在水退初期即可改善景观与环境质量，且充分允许生态系统自然恢复，对消落区干扰最小，能够解决消落区生态系统退化、库岸失稳等生态环境问题。

为达到上述目的，本发明提供如下一种适应于消落区的水陆两栖浮岛，包括浮床单元及固定装置，所述固定装置沿岸堤方向固定排列，多个浮床单元沿岸纵横排列布置，相邻浮床单元之间通过绳锁软连接。

进一步，所述固定装置包括设置于地下的钢环及连接在钢环上的人造纤维绳，所述人造纤维绳同靠岸侧的浮床单元相连接。

进一步，所述浮床单元包括植物培养器及用于承载植物培养器的载体，所述载体为由竹子搭接成矩形的框架结构。

进一步，所述各浮床单元之间的连接绳锁为生物绳或人造纤维绳或生物绳与人造纤维绳的结合。

进一步，所述植物培养器由竹筒制成。

进一步，所述植物培养器内填有培养基，所述培养基为土壤与蛭石混合物。

本发明还提供了一种适应于消落区的水陆两栖浮岛的护岸构建方法，主要包括以下步骤：

（1）对某段水库消落区进行测定：确定出该段消落区的年最高水位、年最低水位、风浪强度、水质情况；

（2）根据年最高水位及年最低水位变化情况，确定浮岛大小，选择年最高水位线作为浮岛的固定安装位置；

（3）根据三峡库区的区域性特点，选择挺水植物；

（4）将所选植物直接种植在植物培养器中，在室内培养好后安置在水陆两栖浮岛上或直接替换浮岛上的死亡植物；

（5）全程养护管理。

进一步，步骤（3）中所述的挺水植物根据季节、水位进行选种：

a）3-4月份，水位开始下降时，选择芦苇、纸莎草、香蒲、菖蒲、千屈菜、泽苔或水稻的幼苗，在室内培育3-4个星期后安置在浮岛上；

b）10-11月份，水位开始升高时，选择多花黑麦草的幼苗，在室内培育3-4个星期后替换前期安置在浮岛上已枯死的植物。

进一步，所述步骤a）中的植物按照从岸堤朝水中心方向依次在浮床单元上安置大、中、小型挺水植物。

本发明的有益效果在于：

（1）对现有生态浮岛结构进行改造，结构简单，应用灵活，可轻松配合水位涨幅，既能满足改善水体生态环境的要求，又能在水位下降时美化消落带，统一采用竹子、生物绳等环保材料，无二次污染，环境友好。对消落区自然生态系统恢复扰动较小，特别适用于水位波动较大的岸带，具有显著的环境、社会与经济效益。

（2）消除了现有的水库消落区绿化方式的弊端：既未隔断自然水文循环与系统物质能量交换过程，破坏生态系统的健康，也无需对消落区进行土地开挖回填，利用水陆两栖浮岛的结构特殊性最大限度地对消落区进行自然恢复保育，施工便捷、投入成本低，适应性强，适用的消落带范围大，效果明显。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为浮床单元的结构示意图；

图3为本发明在消落区应用的状态图（冬季）；

图4为本发明在消落区应用的效果图（夏季）。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本发明的浮岛，主要由浮床单元1及固定装置2组成，多个浮床单元1沿岸纵横排列布置，相邻浮床单元1之间通过绳索3软连接，所述固定装置2沿岸水平排列设置，固定装置2包括固定在地下的钢环21及连接在钢环21上的人造纤维绳22，所述人造纤维绳22一端均连接在靠岸边的浮床单元1上；这里的绳索3也可以替换成铰接方式，只要该连接方式能够实现相邻浮床单元1之间可随着水面的涨幅或波动产生相对转动即可。

本实施例中采用的绳索3为生物绳及人造纤维绳22的结合，连接扎实可靠，其中生物绳是一种新型高分子纤维水处理材料，这种材料立体表面积大，可吸附大量微生物与浮游生物，形成微生态群落，能有效降解水中COD、BOD含量；当然，此处的绳索3也可仅采用生物绳或人造纤维绳22，或直接使用钢链条连接。

本实施例中的固定装置2是根据水位波动变化规律，设置在消落区的最高水位线上，多个浮床单元1组合连接构成的浮岛，通过固定装置2拴住浮岛一侧边对其进行限位，剩余几侧不加限制，沿岸的每个浮床单元1均与四个固定钢环21相连接，保证其连接稳定可靠，本实施中钢环21与浮岛侧边的连接间隙在30cm左右，各浮床单元1之间的连接间隙在50cm左右，这样的连接可方便浮岛灵活配合水位涨幅：水位最高时，所有浮床单元1均漂浮在水面上，当水位消退时，位于上位的浮床单元1铺设在露出的陆地上，而位于下位的浮床单元1仍漂浮在水面上；在水面上有风浪时，这种软连接使各浮床单元1之间产生一定的“弯折”现象，减缓风浪对浮岛的冲击作用。

本实施例中的浮床单元1包括植物培养器11及用于承载植物培养器11的载体12，作为上述方案的进一步改进，所述载体12是由多条纵横排列的竹子搭接形成的矩形框架结构，植物培养器11由竹筒制成，固定在框架中心形成的各单元格上；因竹子材料易得，且具有抗腐蚀、抗老化、浮力大、对水体生态环境影响小等性能，特别适宜制作浮床单元1的载体12，在降低浮岛造价成本的同时减小了浮岛自身对水体环境以及水退后的陆地环境的扰动。

本实施例中所述的植物培养器11内填有培养基，培养基为土壤与蛭石混合物，这种混合物组成天然，对水体无害。

利用上述适应于消落区的水陆两栖浮岛的护岸构建方法，以景观生态学与恢复生态学为指导，主要包括以下步骤：

（1）选择三峡水库某一段水库消落区进行测定：确定出该段消落区的年最高水位、年最低水位、风浪强度、水质情况；

（2）根据年最高水位及年最低水位变化情况，确定浮岛大小，即浮床单元1的大小及浮床单元1的组合数量；当库区水位降至最低水位时，保证浮岛在消落区的覆盖面够大，选择年最高水位线作为浮岛的固定安装位，防止因水位过高淹没浮岛；

（3）根据三峡库区的区域性特点，选择挺水植物；筛选原则是：50%本土物种（不会造成生物入侵）、30%本地湿地经济物种、20%安全的观赏物种；

（4）将所选植物直接种植在植物培养器11中，在室内培养好后安置在浮岛上或直接替换浮岛上的死亡植物；培养后再安置在浮岛上，植物成活率高，且施工方便快捷；

（5）全程进行养护管理，防止枯死植物或枯叶污染水体。

步骤（3）中所述的挺水植物根据季节、水位进行选种：

a）3-4月份，水位开始下降时，选择暖季型植物：芦苇、纸莎草、香蒲、菖蒲、千屈菜、泽苔或水稻的幼苗，在室内进行培育3-4个星期后安置在浮岛上；

b）10-11月份，水位开始升高时，选择冷季型植物：多花黑麦草的幼苗，在室内进行培育3-4个星期后替换前期安置在浮岛上已枯死的植物；到下一年的3月份，进入下一循环的暖季型植物培育及安置阶段，其具体的种植间隔密度可以随植物长势而调整以达到最好的景观效果。

本实施例中，步骤a）中的植物按照从岸堤朝水中心方向依次在浮床单元1上安置大、中、小型挺水植物，错落布置，景观效果更好，更便于维护管理。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种适应于消落区的水陆两栖浮岛，包括浮床单元及固定装置，其特征在于：所述固定装置沿岸堤方向固定排列，多个浮床单元沿岸纵横排列布置，相邻浮床单元之间通过绳锁软连接。

2.根据权利要求1所述的适应于消落区的水陆两栖浮岛，其特征在于：所述固定装置包括设置于地下的钢环及连接在钢环上的人造纤维绳，所述人造纤维绳同靠岸侧的浮床单元相连接。

3.根据权利要求1所述的适应于消落区的水陆两栖浮岛，其特征在于：所述浮床单元包括植物培养器及用于承载植物培养器的载体，所述载体为由竹子搭接成矩形的框架结构。

4.根据权利要求1所述的适应于消落区的水陆两栖浮岛，其特征在于：所述各浮床单元之间的连接绳锁为生物绳或人造纤维绳或生物绳与人造纤维绳的结合。

5.根据权利要求3所述的适应于消落区的水陆两栖浮岛，其特征在于：所述植物培养器由竹筒制成。

6.根据权利要求3所述的适应于消落区的水陆两栖浮岛，其特征在于：所述植物培养器内填有培养基，所述培养基为土壤与蛭石混合物。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述的适应于消落区的水陆两栖浮岛的护岸构建方法，其特征在于主要包括以下步骤：

（1）对某段水库消落区进行测定：确定出该段消落区的年最高水位、年最低水位、风浪强度、水质情况；

（2）根据年最高水位及年最低水位变化情况，确定浮岛大小，选择年最高水位线作为浮岛的固定安装位置；

（3）根据三峡库区的区域性特点，选择挺水植物；

（4）将所选植物直接种植在植物培养器中，在室内培养好后安置在水陆两栖浮岛上或直接替换浮岛上的死亡植物；

（5）全程养护管理。

8.根据权利要求7所述的适应于消落区的水陆两栖浮岛的护岸构建方法，其特征在于：步骤（3）中所述的挺水植物根据季节、水位进行选种：

a）3-4月份，水位开始下降时，选择芦苇、纸莎草、香蒲、菖蒲、千屈菜、泽苔或水稻的幼苗，在室内培育3-4个星期后安置在浮岛上；

b）10-11月份，水位开始升高时，选择多花黑麦草的幼苗，在室内培育3-4个星期后替换前期安置在浮岛上已枯死的植物。

9.根据权利要求8所述的适应于消落区的水陆两栖浮岛的护岸构建方法，其特征在于：所述步骤a）中的植物按照从岸堤朝水中心方向依次在浮床单元上安置大、中、小型挺水植物。

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