CN105672201A - 一种生态护岸及其构建方法 - Google Patents

Abstract

一种生态护岸及其构建方法，该方法涉及城市河道硬质立岸生态化、景观化以及水质净化的方法。该方法所需要的材料包括金属网箱、玉米芯、碎石、固定框架和湿地植物。首先依据河岸带水深，定制金属网箱和角铁固定框架；将固定框架按间隔1m距离用膨胀螺栓固定在硬质立岸墙体上，然后用扣件将金属网箱下挂在墙体上；再将购置的玉米芯填充到金属网箱内，填充高度70cm至距离金属网箱顶部30cm处，再填充厚度为30cm的碎石；最后将选种的湿地植物栽种于金属网箱表层。该生态护岸安装简单，建设速度快，不破坏原有河岸，对水体中氮磷元素均具有较好的净化效果，建成的护岸景观优美，适用城镇河道、湖泊等水体硬质立岸生态功能的修复。

Description

一种生态护岸及其构建方法

技术领域

本发明涉及河道、湖泊、水库等硬质立岸的生态修复，是一种生态护岸及其构建方法，属于环境保护、水土保持、生态及景观修复等技术领域。

背景技术

由于抗洪、防洪需要和过去对生态环境保护的意识淡薄，我国河道、湖泊等水体修筑了大量的硬质水泥堤坝，这不仅阻断了水域生态系统与陆地生态系统的生态连续性，破坏了水路交错带原生态环境，丧失了河床边坡和湖岸带滞留与消解污染物等多种生态功能及生物多样性，还不利于涵养水土，降低了水体的调蓄能力。河道护岸及湖泊、水库等水体沿岸带生态功能丧失加速了水体的富营养化以及加重了水体污染程度，严重影响了我国社会经济可持续发展，甚至影响了人类身心健康。因此改善水环境质量和恢复良好的生态环境已成为当前迫切需求，生态修复作为生态环境改善的重要手段已经被广泛运用，但是修复硬质立岸生态环境的技术手段相对较弱，影响了生态岸坡的修复计划开展或修复效果。

生态护岸是上个世纪90年代国外提出的新技术，与国外相比，我国起步较晚。生态护岸强调透水性、植生性和牢固性特点，因而国内外采用的技术主要包括破坏原有硬质立岸，利用生态混凝土和生态砌块重建斜坡式或阶梯式护岸。ZL97109738.0专利文献公开了采用单一粒度，如6-10mm或者3-5mm的骨料并在配料中加入2kg/m³的玻璃纤维的多孔混凝土。ZL200310112757.1专利文献公开了一种植物生长型多孔混凝土球状砌块，在铺设护岸和道路护坡时，预留了植物能够生长的孔。ZL200310108435.X号专利文献公开了利用活性矿渣粉和焚烧飞灰作为掺合料配制生态混凝土的方法，不仅变废为宝，而且对污染物具有较强的吸附能力。ZL200410044905.5专利文献公开了一种多孔混凝土预制球，集水土保持、生态修复于一体，植物能够从球体缝隙生长。利用生态砌块开展河道生态护岸建设主要是将原有硬质立岸破坏去除，利用生态混凝土预制块进行垒砌，重建透水性护岸结构。

以往专利文献公开的大多数是生态混凝土预制块，各种方式的生态混凝土在透水性、孔隙率方面考虑较多，也有涉及吸附性研究，近几年来在水体生态修复、河道整治、公路护坡、城市绿化等方面得到较多应用。利用上述技术开展生态护岸建设时均需要破坏原有护岸进行重新建设，尽管建成后护岸具有透水性和植生性，也具有一定牢固性，但是整个河道护岸破坏性较大，工程量和投资成本也巨大，对于城镇的硬质水泥立岸的河道生态修复不适用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，在不破坏原有硬质立岸的情况下，提供一种生态护岸及其构建方法，采用金属网箱、玉米芯、碎石、固定框架和湿地植物等材料，修复的生态护岸具有操作简便、工程量小、成本低、孔隙率高、水质净化效果好、工程建设速度快、有利于有益微生物附着生长，适用于河、湖、水库等水体硬质立岸生态护岸工程。

本发明的目的之一是提供一种生态护岸，包括硬质立岸、固定框架1、金属网箱2、碎石填料3、玉米芯填料4及湿地植物7，所述固定框架1按间隔1m距离通过膨胀螺栓固定在硬质立岸墙体上，所述金属网箱2通过扣件与固定框架连接从而下挂在硬质立岸墙体上，该金属网箱内填充有碎石填料3和玉米芯填料4，且该金属网箱表层栽种有湿地植物7。

所述金属网箱也称格宾金属网箱，目前市场有较多供应，可以从生产厂家直接定制。所述金属网箱为长方体型，由低碳钢丝、包塑丝、镀锌丝、锌铝合金丝制作而成，防锈。高度1m、宽度0.5-1.0m、长度1-2m，孔径2-3cm，该金属网箱的顶部在常水位水面下20-30cm。

所述固定框架用防锈角铁制作，预先开好安装孔，用于安装固定金属网箱，用膨胀螺栓将金属网箱固定在硬质立岸墙体上。

所述玉米芯是指脱粒的玉米棒，无需加工，玉米芯可以直接用；具有较好的表面糙度，可以提供有益微生物附着生长，同时缓慢释放碳源，有利于氮去除。玉米芯填充至金属网箱内下层70cm，所述碎石为3-5cm的碎石灰石，具有较好的磷吸附效果，该碎石填充至金属网箱内玉米芯上层30cm。

所述湿地植物栽种于金属网箱表层碎石中，所述湿地植物包括芦苇、茭草、香蒲、鸢尾、再力花、梭鱼草、千屈菜等。

所述湿地植物种植密度为芦苇4丛/m²（5-12芽/丛）、茭草2丛/m²（5-10芽/丛）、香蒲4丛/m²（5-10芽/丛）、鸢尾4-6株/m²（3-5芽/株）、再力花2株/m²（3-6芽/株）、梭鱼草2株/m²（3-6芽/株）、千屈菜6株/m²。

本发明的目的之二是提供上述生态护岸的构建方法，构建方法如下：

1）先用水泵抽去河水使水位下降60cm；

2）用玉米芯和碎石填充金属网箱；

3）将固定框架按间隔1m距离用膨胀螺栓固定在硬质立岸墙体上，然后用扣件将上述金属网箱下挂在墙体上，金属网箱安装高度为金属网箱顶部在常水位水面以下20-30cm；

4）在固定好的金属网箱表层栽种湿地植物，构成具有较好水体氮磷去除效率和景观效果的生态护岸；5）生态护岸安装完成后恢复水位，使得水面淹没金属网箱表面20-30cm。

本发明的优点及效果：护岸材料均可从市场购置，方便备材；其次采用玉米芯为填料，重量较轻，可以为净化污水添加缓释碳源，去除水体氮素效果好，又是有益微生物附着的多空基质；玉米芯上层碎石利用石灰石，可以压实玉米芯，防止其漂浮，也可以吸附水体中磷和固定湿地植物根系；栽种的湿地植物可以净化水质。此外，该生态护岸的构建方法安装简单，建设速度快，不破坏原有河岸，对水体中氮磷元素均具有较好的净化效果，并可以为有益微生物提供生境，建成的护岸景观优美，同时不需要对沿岸带基底进行平整，克服了沿岸带通常有抛石导致基底不平整而难以放置金属网箱护岸的困难，适用于城镇河道、湖泊等水体硬质立岸生态功能的修复。

附图说明

图1是本发明的河道截面示意图。1是具3个固定孔的防锈固定框架，3个固定孔提供安装时上膨胀螺栓用；2是金属网箱；3是碎石填料；4是玉米芯填料；5是将安装固定框架的膨胀螺栓，将固定框架固定在立岸墙面上；6是吊挂金属网箱的扣件；7是需要栽种的湿地植物。

图2是本发明的平面示意图。1是防锈固定框架；2是金属网箱；6是吊挂金属网箱的扣件；7是需要栽种的湿地植物；8是河岸墙体顶端；9是河水水面；10是河岸墙体底端。

具体实施方式

以下通过具体实施例说明本发明。

实施例1

首先，测量河道沿岸带水深，依据河岸带水深条件确定从厂家分别定制高度1m（或1.5m，通常河岸带水深小于1.5m，只需定制高度1m即可）、宽度0.5-1.0m、长度1-2m的由低碳钢丝、包塑丝、镀锌丝、锌铝合金丝制作而成的防锈金属网箱。

同时定做具有3个安装孔的防锈角铁固定框架，固定框架宽度略大于金属网箱宽度，固定框架长度方向每隔10cm开安装孔，提供用扣件丢挂金属网箱。

从市场购置粒径为3-5cm玉米芯和3-5cm的碎石灰石；然后，在河道现场施工安装生态护岸部件。

安装的方法为先将施工河道两头用土袋封堵，用水泵将河水抽掉一部分，使水位下降至便于施工，一般使水位下降60cm左右；将固定框架按间隔1m距离用膨胀螺栓固定在硬质立岸墙体上。

然后用市场购置的扣件将金属网箱下挂在墙体上，金属网箱安装高度为金属网箱顶部在常水位水面以下20-30cm；金属网箱安装完成后再将购置的玉米芯填充到金属网箱内，填充高度70cm，至距离金属网箱顶部30cm处；再填充厚度为30cm的碎石。

最后，将选种的湿地植物栽种于金属网箱表层；栽种植物前，从市场购买用土包根的植物苗种，栽种时将碎石挖开，将植物种苗连土种植于碎石床中，再用碎石压实。种植的湿地植物包括芦苇、茭草、香蒲、鸢尾、再力花、梭鱼草、千屈菜等，可依据水质净化和景观要求选配植物种类，种植密度为芦苇4丛/m²（5-12芽/丛）、茭草2丛/m²（5-10芽/丛）、香蒲4丛/m²（5-10芽/丛）、鸢尾4-6株/m²（3-5芽/株）、再力花2株/m²（3-6芽/株）、梭鱼草2株/m²（3-6芽/株）、千屈菜6株/m²。生态护岸安装完成后恢复水位，使得水面淹没金属网箱表面20-30cm。

按上述方法构成具有较好水体氮磷去除效率和景观效果的生态护岸。在室内模拟试验中，设置环境温度25-30^oC条件下，经过60天试验，受试的生态护岸模块植物水质良好，覆盖度达到90%以上，水体氮磷去除效果十分显著，分别达到60%和55%以上。在野外现场试验中，用本发明的方法完成的嘉兴市明月河250m生态护岸试验段，植物的覆盖率达到100%，植物根系在填料中分布深度达到30-55cm；景观效果显著，增加了河道生物多样性；玉米芯填料中周丛生物数量比碎石填料中高出72.5%，表明其水质净化能力较高。

实施例2：室内小规模中试模拟实验

在室内2×4m的水泥直立岸带水池内，首先控制水位，使水深控制在60±5cm，然后粒径为5cm的玉米芯和粒径为5cm碎石填充锌铝合金丝制作而成的防锈金属网箱。将固定金属框架按间隔1m距离用膨胀螺栓固定在硬质水泥立岸墙体上，然后用扣件将上述金属网箱下挂在墙体上。金属网箱安装完成后再将购置的玉米芯填充到金属网箱内，填充高度70cm，至距离金属网箱顶部30cm处；再填充厚度为30cm的碎石。

在固定好的金属网箱里种植水生植物，具体为种植密度为芦苇6丛/m²茭草6丛/m²、香蒲5丛/m²、鸢尾4-6株/m²、再力花2株/m²。金属网箱安装高度为金属网箱顶部在常水位水面以下30cm。在室内环境温度25-30^oC条件下，经过60天试验，受试的生态护岸模块植物水质良好，覆盖度达到90%以上，水体氮磷去除效果十分显著，分别达到60%和55%以上。

实施例3：嘉兴市明月河直立水泥岸段生态护岸工程

在嘉兴市明月河250m长的直立水泥岸段进行生态护岸，首先在工程区内控制水位，使水深控制在50±5cm，然后粒径3cm的玉米芯和粒径为3cm碎石填充低碳钢丝制作而成的防锈金属网箱。

将固定金属框架按间隔1m距离用膨胀螺栓固定在硬质水泥立岸墙体上，然后用扣件将上述金属网箱下挂在墙体上。金属网箱安装完成后再将购置的玉米芯填充到金属网箱内，填充高度70cm，至距离金属网箱顶部30cm处；再填充厚度为30cm的碎石。

在固定好的金属网箱里在2014年03月20种植水生植物，具体种植密度为4丛/m²（12芽/丛）、茭草2丛/m²（8芽/丛）、香蒲4丛/m²（6芽/丛）、鸢尾4-6株/m²（5芽/株）、再力花2株/m²（6芽/株）、梭鱼草2株/m²（6芽/株）、千屈菜6株/m²。金属网箱安装高度为金属网箱顶部在常水位水面以下30cm。经过60天生长，在5月20号时进行试验测定，发现植物的覆盖率达到100%，植物根系在填料中分布深度达到30-55cm；景观效果显著，增加了河道生物多样性；玉米芯填料中周丛生物数量比碎石填料中高出72.5%，表明其水质净化能力较高。

Claims (8)

1.一种生态护岸，包括硬质立岸，其特征在于还包括固定框架（1）、金属网箱（2）、碎石填料（3）、玉米芯填料（4）及湿地植物（7），所述固定框架（1）按间隔1m距离通过膨胀螺栓固定在硬质立岸墙体上，所述金属网箱（2）通过扣件与固定框架连接从而下挂在硬质立岸墙体上，该金属网箱内填充有碎石填料（3）和玉米芯填料（4），且该金属网箱表层栽种有湿地植物（7）。

2.根据权利要求1所述的生态护岸，其特征在于，所述金属网箱为长方体型，由低碳钢丝或包塑丝或镀锌丝或锌铝合金丝制作而成，高度1m、宽度0.5-1.0m、长度1-2m，孔径2-3cm，该金属网箱的顶部在常水位水面下20-30cm。

3.根据权利要求1所述的生态护岸，其特征在于，所述固定框架用防锈角铁制作。

4.根据权利要求1所述的生态护岸，其特征在于，所述玉米芯是指脱粒的玉米棒，玉米芯填充至金属网箱内下层70cm，所述碎石为3-5cm的碎石灰石，该碎石填充至金属网箱内玉米芯上层30cm。

5.根据权利要求1所述的生态护岸，其特征在于，所述湿地植物栽种于金属网箱表层碎石中。

6.根据权利要求1所述的生态护岸，其特征在于，所述湿地植物包括芦苇、茭草、香蒲、鸢尾、再力花、梭鱼草、千屈菜。

7.根据权利要求6所述的生态护岸，其特征在于，所述湿地植物种植密度为芦苇4丛/m²（5-12芽/丛）、茭草2丛/m²（5-10芽/丛）、香蒲4丛/m²（5-10芽/丛）、鸢尾4-6株/m²（3-5芽/株）、再力花2株/m²（3-6芽/株）、梭鱼草2株/m²（3-6芽/株）、千屈菜6株/m²。

8.权利要求1所述的生态护岸的构建方法，其特征在于：

1）先用水泵抽去河水使水位下降60cm；

2）用玉米芯和碎石填充金属网箱；

3）将固定框架按间隔1m距离用膨胀螺栓固定在硬质立岸墙体上，然后用扣件将上述金属网箱下挂在墙体上，金属网箱安装高度为金属网箱顶部在常水位水面以下20-30cm；

4）在固定好的金属网箱表层栽种湿地植物；

5）生态护岸安装完成后恢复水位，使得水面淹没金属网箱表面20-30cm。