CN103669289A - 一种适合流动水体的沿岸带植物护堤及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合流动水体的沿岸带植物护堤，在河岸带常水位线以下挖掘有基本垂直于河岸带的连续的种植带或间断的种植槽，所述种植槽或种植带的下部距离常水位线的垂直高度小于50cm，所述种植槽或种植带的深度大于30cm，所述种植槽或种植带内填有种植土。本发明还公开了一种适合流动水体的沿岸带植物护堤的施工方法。本发明适合流动水体的沿岸带植物护堤及其施工方法可防止沿岸带水土流失、提高植物成活率，具有完善水体生态系统结构、修复退化河岸带功能、净化水体污染、美化河岸带的作用。

Description

一种适合流动水体的沿岸带植物护堤及其施工方法

技术领域

本发明涉及环境和风景园林学科技术领域，尤其涉及一种适合流动水体的沿岸带植物护堤及其施工方法。

背景技术

河岸带生态系统位于河流与陆地交界处的两边，直至河水影响消失的区域，其范围包括河流廊道的高低水位之间（水位变幅区）以及从河流高水位至被洪水影响的高低区域（洪泛区），是陆地生态系统和水生生态系统的生态过渡区。河岸带生态系统是地表水与地下水动态交换过程的载体，也是水陆生态系统间物质、能量和信息交换的重要场所，具有调节局部小气候、保护河流水质、保护生物多样性、为野生动物提供栖息地以及为人类提供休闲娱乐场所，缓解生活压力等一系列的环境、社会和经济功能。

从20世纪70年代开始，城市化运动从北美大陆发展到全世界，人类以惊人的相似行为来改造原本植根于大地的自然地理和生态特征之中的景观多样性：高效不透水铺装的应用，排水管网的增加，大量的蓄水洼地消失，河流渠道化，侵占河岸带土地。世界上20%以上的河岸带植被不复存在，剩余部分也在急速的消失，退化的城镇河岸带往往造成植被破坏，生物多样性下降，河岸带景观均一化，小气候恶化，河床和河岸遭受侵蚀，洪涝灾害频繁等，严重威胁城镇的可持续发展。20世纪80年代中期，由于全球气候变化，生物多样性损失和可持续发展问题研究的提出，湿地的损失、河流生物多样性减少和面源污染问题，以及我国正处于城市化进程加速的特别时刻，如何规避城市化发展给河岸带生态系统带来不利影响，促进可持续发展，具有十分重要的理论和实践意义。

河岸带生态系统从自然地理特征方面，范围包括河流高低水位之间的水位变幅区和洪水影响的洪泛区两个部分，具有高地下水位的生态系统，具有独特的植被、土壤、地形地貌和水文特性,是河流-陆地生态系统在3个尺度上（纵向、横向和垂直方向）相互作用的产物。河岸带生态环境的突出特点是水分多、土壤肥力较高、空气湿度较大、有季节性洪水泛滥。城镇河岸带生态系统的特殊性在于人为干扰更加频繁，土地利用强度更高，社会经济活动更加集中，人与生态环境的矛盾也更为突出。

河流的水文过程是维系河岸带生态系统的重要基础，国外学者的研究提出了许多的概念：“河流自然流态”概念认为河流的自然流动状态维持了河流及河岸带的生态系统完整性和生物多样性；“洪水脉冲”概念强调洪水的定期泛滥是河岸带生态系统的基本驱动力。任何河流水文特征的改变，都将引起广泛的生态和物理响应，河岸带水文特征的改变是河岸带生态系统退化的重要干扰因子。河流水文特征的改变对河岸带生态系统的影响机制主要是通过改变河岸带土壤湿度、氧化还原电位、生物生存环境以及沉积物传输规律等而产生作用。

人类在经济发展和城镇建设中，对城镇河流进了全方位、大规模、高频次的干预，如裁弯取直、河道横断面几何化、河床材料硬质化等工程措施，使河流形态趋于均一化和非连续化。河水限制在渠道内使河岸带丧失了河水的周期性冲刷作用，导致河岸带土壤湿度降低、河滩湿地萎缩以及水生植被退化；河道截弯取直使水流加速、水位下降，使自然的河道迁移过程减少，影响河岸带湿地的形成和发展，河岸带沉积作用和植物恢复沉积层丧失；硬质材料的应用隔离了地表水与地下水的交换，使河床下的潜水层得不到补充，进而丧失了潜水层的功能，影响河岸带植被的生长发育。

河岸带植被在形成河流物理和生物特性的过程中起着重要的作用，是环境活力和变化的敏感标志。植物群落的结构和功能受损是河岸带生态系统退化的关键因素之一，国内研究者在北坡河、香溪河等地对河岸带植物群落植物区系以及物种丰富度进行研究，但是在城镇河岸带植被结构和功能方面的研究较少，目前国内的城镇河岸带绿化大多采用“园林观赏植物”代替天然植被，大面积单一的人工草坪覆盖，没有考虑到河岸带植被的结构和功能的特殊性对于雨水的集水和过滤作用。

土地利用格局的改变是城市化进程中的重要变迁，人为清除河岸带植被使河岸带原始植被遭到破坏，土壤侵蚀加剧；河岸带地区地表采用大量的不透水性材料，降低了土壤的下渗能力；同时城市排水管网改变了河岸带地区的排水方式，雨水径流绕过河岸带生态系统，直接通过排水管网进入河流；城市非点源污染的增加随雨水径流进入河流，影响水质。上述过程导致大量的地表径流进入河流，河岸带的土壤湿度下降以及地下水位的降低，进而对河岸带土壤、植被和微生物过程产生不利影响，是城镇河岸带生态系统退化的重要原因。

发明内容

本发明的目的一是提供一种适合流动水体的沿岸带植物护堤，适合城市化区域溪流、河道等流动水体，可防止沿岸带水土流失、提高植物成活率，具有完善水体生态系统结构、修复退化河岸带功能、净化水体污染、美化河岸带的作用。

本发明的目的二是提供一种适合流动水体的沿岸带植物护堤的施工方法，适合城市化区域溪流、河道等流动水体，可防止沿岸带水土流失、提高植物成活率，具有完善水体生态系统结构、修复退化河岸带功能、净化水体污染、美化河岸带的作用。

为实现上述目的一，本发明提供一种适合流动水体的沿岸带植物护堤，在河岸带常水位线以下挖掘有基本垂直于河岸带的连续的种植带或间断的种植槽，所述种植槽或种植带的下部距离常水位线的垂直高度小于50cm，所述种植槽或种植带的深度大于30cm，所述种植槽或种植带内填有种植土。

较佳地，所述种植槽或种植带的开口处覆盖有固定在河岸带上的透水覆膜。

较佳地，所述透水覆膜为土工布或密织网。

较佳地，所述透水覆膜上设有可翻开和回翻的十字口。

较佳地，所述河岸带的坡度小于45度。

为实现上述目的二，本发明提供一种适合流动水体的沿岸带植物护堤的施工方法，该施工方法包括如下步骤：

（1）查勘溪流或河道等流动水体沿岸带，确定其常水位和水位变幅区；

（2）选择坡度小于45度的河岸带；

（3）在河岸带常水位线下小于50cm的深度于基本垂直于河岸带的方向沿河岸带坡度向上挖掘河岸带，形成深度大于30cm的连续的种植带或间断的种植槽；

（4）往所述种植槽或种植带内回填种植土；

（5）往种植土内种植目标植物。

较佳地，在步骤（2）和步骤（3）之间还包括对流动水体进行断流或使流动水体临时改道或对河岸带进行围堰的步骤；在步骤（4）和步骤（5）之间还包括在回填种植土的种植槽或种植带上人工覆盖一层透水覆膜，并且把透水覆膜固定在河岸带上的步骤；在步骤（5）之后还包括通水或逐步去除围堰，并协调好种植槽植物与河岸带和流动水体的整体景观的步骤。

较佳地，在覆盖透水覆膜的步骤之后还包括根据植物种植设计要求，用刀或剪在透水覆膜相应位置剪出相应大小的十字口的步骤，在剪出十字口后，翻开十字口上的透水覆膜进行步骤（5），种植后将翻开的透水覆膜回翻。

较佳地，步骤（4）中的种植槽或种植带内回填的种植土的厚度大于步骤（3）中被挖掘出的河岸带的厚度。

较佳地，步骤（4）中的种植土的pH为6.5-7.5、EC值为0.5-1.0ms/cm、有机质≥20g/kg、有效种植介质土层≥20cm、容重≤1.30mg/cm3、石砾>2cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）由于是在流动水体沿岸带原有结构基础上挖掘和施工，故对流动水体沿岸带结构不会造成影响。

（2）在流动水体沿岸带上种植植物后，有效地防止了沿岸带水土进一步流失，提高植物成活率，新种植的沿岸带植物也减缓了水的流速，促进了水位变幅区内营养物质的沉积，加速了流动水体沿岸带生态系统的发育和恢复。

（3）原有河岸带和种植的植物对进入溪流、河道流动水体污染的水具有一定的净化作用，同时将河道等流动水体沿岸带的恢复与景观美化结合起来，丰富了沿岸带景观多样性，提升其整体景观效果。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明水位变幅区和河岸带坡度的示意图。

图2为本发明河岸带上种植带位置的示意图。

图3为本发明透水覆膜的示意图。

图4为本发明透水覆膜的十字口部分翻开的示意图。

图5为本发明河岸带上有种植带、透水覆膜和植物的示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

实施例一

请参考图1-5，所述的适合流动水体的沿岸带植物护堤是在坡度a小于45度的河岸带1的常水位线以下挖掘有基本垂直于河岸带1的连续的种植带2，所述种植带2的下部距离常水位线的垂直高度H小于50cm，所述种植带2的深度h大于30cm，所述种植带2的形状可以根据景观要求而变化。所述种植带2内填有种植土3，所述种植带2内回填的种植土3的厚度要大于原被挖出的河岸带厚度，一般以大于原被挖出的河岸带的厚度5厘米左右为宜。所述种植土3的pH为6.5-7.5、EC值为0.5-1.0ms/cm、有机质≥20g/kg、有效种植介质土层≥20cm、容重≤1.30mg/cm3、石砾>2cm。所述种植带2的开口处覆盖有固定在河岸带1上的透水覆膜4。所述透水覆膜4为土工布或密织网。所述透水覆膜4上设有可翻开和回翻的十字口41。

本发明的适合流动水体的沿岸带植物护堤的施工方法包括如下步骤：

（1）查勘溪流或河道等流动水体沿岸带，确定其常水位A和水位变幅区M，水位变幅区M即枯水B和汛期水位C的范围。

（2）选择坡度小于45度的河岸带1，该河岸带1可以是直线型的，也可以是弯曲型的。

（3）对流动水体进行断流或使流动水体临时改道或对河岸带1进行围堰，围堰方式主要是对不宜改道或断流的流动水体进行的。

（4）在河岸带1常水位线A下小于50cm的深度于基本垂直于河岸带1的方向沿河岸带1坡度向上挖掘河岸带，形成深度大于30cm的连续的种植带2，种植带2的形状可以根据景观要求而变化。

（5）往所述种植带2内回填种植土3，回填的种植土3的厚度大于被挖掘出的河岸带1的厚度。所述种植土3主要控制技术指标有pH、EC值、有机质、有效种植介质土层、容重和石砾直径，本发明中要求种植土3的pH为6.5-7.5、EC值为0.5-1.0ms/cm、有机质≥20g/kg、有效种植介质土层≥20cm、容重≤1.30mg/cm3、石砾>2cm。

（6）在回填种植土3的种植带2上人工覆盖一层透水覆膜4，并且把透水覆膜4周缘的固定点40固定在河岸带1上，透水覆膜4固定的牢固程度要经得起该流动水体汛期水流的冲刷。

（7）根据植物种植设计要求，用刀或剪在透水覆膜4相应位置剪出相应大小的十字口41，十字口41不易太大，以能种植相应种类的植物为宜。

（8）在剪出十字口41后，翻开十字口41上的透水覆膜4，往种植土3内种植目标植物5，种植后将翻开的透水覆膜4回翻，适应这种方法种植的植物有芦苇、黄菖蒲、再力花、千屈菜等绝大多数挺水类植物，还有耐水湿生植物和小木本植物，例如，矮蒲苇和河柳等。

（9）施工结束后，通水或逐步去除围堰，并协调好种植带2内植物与河岸带1和流动水体的整体景观。

由于本发明是在流动水体沿岸带原有结构基础上进行挖掘和施工，所以本发明对流动水体沿岸带结构不会造成影响；而且，在流动水体沿岸带上种植植物后，有效地防止了沿岸带水土进一步流失，新种植的沿岸带植物也减缓了水的流速，促进了水位变幅区内营养物质的沉积，加速了流动水体沿岸带生态系统的发育和恢复；原有河岸带和种植的植物对进入溪流、河道流动水体污染的水具有一定的净化作用，同时将河道等流动水体沿岸带的恢复与景观美化结合起来，丰富了沿岸带景观多样性，提升其整体景观效果。

为了证明新种植植物加速了流动水体沿岸带生态系统的发育和恢复，以重庆园博园区龙景湖出水口下溪流沿岸带水生植物种植施工案例进行说明：

重庆园博会位于重庆市北部新区龙景湖公园，龙景湖出水口形成具有一定高差的小溪流，溪流沿岸带长期冲刷，呈现成土母岩质地，几乎无法种植任何植物。施工单位采用在溪流沿岸带常水位下沿河岸挖掘30cm深的种植槽，回填种植土，上面覆盖土工布，土工布上剪十字口种植水生植物的技术，种植面积达2000余m²，种植水生植物种类有：千屈菜、黄菖蒲、再力花和花叶芦竹等10余种或品种。施工种植后回填土不再流失，植物正常生长发育，呈现出较好的景观效果，这时再对溪流种植区域（槽）进行调查，对土壤抗剪强度和抗拉强度进行测试。（土壤抗剪强度是在以树根基部为中心的半径50cm圆范围内，采用十字板剪切仪进行原位测定饱和软土的不排水抗剪强度；每个样地每种植物各选2株，而每株根部土壤抗剪强度测定2次；测量土层深度范围(即根系范围)保持在15-20cm。根系抗拉力、抗拉强度：将带回实验室的鲜根进行单根拉伸试验，测量仪器为电子式人造板万能试验机（0-10kN），植物根由夹具连接在试验机上，测定前先将根段从冰箱取出进行室温适应，测定时间在90min.内完成。用游标卡尺测定断裂处根系的直径。所有数据以实验数据为准，根据试验所得相关数据，计算抗拉强度。计算公式为：

$P=\frac{4F}{\mathrm{\π}\·D^2}$

式中：P——根系抗拉强度（MPa）、F——最大抗拉力（N）、D——拉断处根系直径mm）。

结果是所有测点十字板抗剪强度均超过60/kPa，表明植物根系发达旺盛，起到了很好的固土固植物的作用。同时,发现溪流施工的水位变幅区内出现许多新进入的植物，见附表1，表明溪流河岸带生态系统与生态环境得到了良好恢复。

附表1 重庆园博园龙景湖下溪流水生植物种植后水位变幅区自然植物恢复情况

*新恢复的木本植物。

实施例二

本实施例与上述实施例一的区别仅在于：所述河岸带1的常水位线A以下挖掘有基本垂直于河岸带1的间断的种植槽，以间断的种植槽代替连续的种植带，也可以达到与上述实施例一相同的技术效果。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种适合流动水体的沿岸带植物护堤，其特征在于：在河岸带常水位线以下挖掘有基本垂直于河岸带的连续的种植带或间断的种植槽，所述种植槽或种植带的下部距离常水位线的垂直高度小于50cm，所述种植槽或种植带的深度大于30cm，所述种植槽或种植带内填有种植土。

2.如权利要求1所述的适合流动水体的沿岸带植物护堤，其特征在于：所述种植槽或种植带的开口处覆盖有固定在河岸带上的透水覆膜。

3.如权利要求2所述的适合流动水体的沿岸带植物护堤，其特征在于：所述透水覆膜为土工布或密织网。

4.如权利要求2所述的适合流动水体的沿岸带植物护堤，其特征在于：所述透水覆膜上设有可翻开和回翻的十字口。

5.如权利要求1所述的适合流动水体的沿岸带植物护堤，其特征在于：所述河岸带的坡度小于45度。

6.一种适合流动水体的沿岸带植物护堤的施工方法，其特征在于，该施工方法包括如下步骤：

（1）查勘溪流或河道等流动水体沿岸带，确定其常水位和水位变幅区；

（2）选择坡度小于45度的河岸带；

（3）在河岸带常水位线下小于50cm的深度于基本垂直于河岸带的方向沿河岸带坡度向上挖掘河岸带，形成深度大于30cm的连续的种植带或间断的种植槽；

（4）往所述种植槽或种植带内回填种植土；

（5）往种植土内种植目标植物。

7.如权利要求6所述的适合流动水体的沿岸带植物护堤的施工方法，其特征在于：在步骤（2）和步骤（3）之间还包括对流动水体进行断流或使流动水体临时改道或对河岸带进行围堰的步骤；在步骤（4）和步骤（5）之间还包括在回填种植土的种植槽或种植带上人工覆盖一层透水覆膜，并且把透水覆膜固定在河岸带上的步骤；在步骤（5）之后还包括通水或逐步去除围堰，并协调好种植槽植物与河岸带和流动水体的整体景观的步骤。

8.如权利要求7所述的适合流动水体的沿岸带植物护堤的施工方法，其特征在于：在覆盖透水覆膜的步骤之后还包括根据植物种植设计要求，用刀或剪在透水覆膜相应位置剪出相应大小的十字口的步骤，在剪出十字口后，翻开十字口上的透水覆膜进行步骤（5），种植后将翻开的透水覆膜回翻。

9.如权利要求6所述的适合流动水体的沿岸带植物护堤的施工方法，其特征在于：步骤（4）中的种植槽或种植带内回填的种植土的厚度大于步骤（3）中被挖掘出的河岸带的厚度。

10.如权利要求6所述的适合流动水体的沿岸带植物护堤的施工方法，其特征在于：步骤（4）中的种植土的pH为6.5-7.5、EC值为0.5-1.0ms/cm、有机质≥20g/kg、有效种植介质土层≥20cm、容重≤1.30mg/cm3、石砾>2cm。

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