CN106277334A - 清水型生态系统及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种清水型生态系统，主要针对现有的生态系统不能形成完整的生态链的问题，本发明提出了一种有利于完整生态链形成的清水型生态系统，包括设置在河道及河道两侧的地表径流缓冲带、设置在所述河道一侧的生态净化旁路和设置在所述河道内及河道两侧的多样植物生境。本发明能够形成完整的生态链，形成稳定的生态系统。

Description

清水型生态系统及其构建方法

技术领域

本发明涉及一种清水型生态系统及其构建方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，亲水性景观环境越来越受到人们重视，很多关键问题都有待研究，以改善生境条件为清水稳态与浊水稳态相互转换的驱动力进行生态修复已成为研究热点。现有技术中，采用木桩、石笼等措施稳定河床，再在其上种植草本植物，或用种类较单一的木本植物与草本植物混种，均需要对河岸缓冲带原有土层内部结构进行改变，严重时会破坏河岸生态系统。因此有必要提出一种全面的清水型生态系统及其构建方法，为景观性水体的生态修复提供一条新的途径。

经过现有技术的文献检索发现，已有的景观型水体的生态修复和保持方法，如中国专利申请号2004100254875，专利名称为：一种景观水处理系统，该专利自述为：“本发明属于环保领域，公开了一种景观水处理系统，在水面以上以及水面以下建立具有固定形状的硅藻土建筑物，在外层硅藻土中植入草种，内层硅藻土中加入微生物。本发明的景观水处理系统中的各物种相互依存、相互作用，形成一个相对完善的水下生态系统，可在各种不同水质的水体中不断繁殖扩大，从而起到净化水质的作用。”此种构建小型生态系统的生态保持技术通过硅藻土的物理吸附及水生植物的生物作用、微生物的分解作用对轻微污染水体起到很好的净化作用。因其对外源的污染没有控制，所以该技术当水体富营养化情况严重或者藻类大规模爆发的情况下就很难起到很好的净化作用。

传统景观水体水质改善方法有：物理方式如机械过滤、引水换水、清淤等方法，投资大难以解决实际问题；化学方法如投加灭藻剂，会引起环境污染；投加微生物方法，无法削减水体中营养盐；近几年景观水体生态系统构建的方法异军突起，但只是做了系统构建的一部分，没有形成一个完整的生态链。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能够形成完整生态链的清水型生态系统。

为达到上述目的，本发明清水型生态系统，包括设置在河道及河道两侧的地表径流缓冲带、设置在所述河道一侧的生态净化旁路和设置在所述河道内及河道两侧的多样植物生境。

进一步地，所述地表径流缓冲带包括多样化河道、多样化驳岸以及在多样化驳岸的岸滩坡面上设置的生态沟；

所述多样化驳岸包括沿河道按照当地环境设置的若干驳岸单元，所述驳岸单元包括与所述当地环境对应的水体驳岸；

所述生态沟包括在所述岸滩坡面沿等高线设置的若干种植沟以及在所述种植沟内种植的草本植物和/或木本植物；

所述多样化河道包括在河道若干弯曲处靠近凹岸一侧设置的深潭和设置在相邻两深潭之间的浅滩。

进一步地，所述生态净化旁路包括进水渠以及连通进水渠和河道的人工湿地；所述人工湿地为复合流人工湿地，所述复合流人工湿地包括与进水渠和河道连通的湿地床体、设置在湿地床体中的填料以及在湿地床体中沿进水渠和河道的方向设置的隔板，所述隔板的底侧与所述湿地床体的底板间隔设置；所述填料的上表面种植有若干类型的植物。

进一步地，所述多样植物生境包括在所述河道内以及河道两侧设置的若干类型的生境区域，各所述生境区域内种植有若干种与生境区域内的环境对应的植被。

进一步地，生态沟中的草本植物包括三叶草、狗尾草、高羊茅、黑麦草中的几种，生态沟中的木本植物包括灌木和乔木，灌木包括月季、连翘、迎春中的一种或多种，乔木包括木棉、栾树、玉兰中的一种或几种；多样植物生境中的水生植物为水葱、菖蒲、黄花鸢尾、凤眼莲、黑藻、狐尾藻、苦草中的一种或几种。

进一步地，所述复合流人工湿地的长度通常为20m——50m，长宽比控制在3:1以下，水深宜为0.4m——1.6m，水力坡度宜为0.5％——1％。

本发明清水型生态系统是一套包括地表径流缓冲带、生态净化旁路和多样植物生境在内的一种生态系统，相互交叉协同作用，不仅可以截留外源污染，同时起到削减内源污染的效果。可操作性强，不会对原有河流生态系统产生影响，不仅增加物种丰富度，而且改变微气候，对提高生物多样性和营造滨水景观都具有重要作用。通过景观水体生态修复技术的综合作用，使水生态系统由脆弱到稳定转变。

针对上述问题，本发明提供一种能够形成完整生态链的清水型生态系统的构建方法。

为达到上述目的，本发明清水型生态系统的构建方法包括在河道内以及河道两侧营建地表径流缓冲带、在河道的一侧营建生态净化旁路和在河道内以及河道两侧营建多样植物生境。

进一步地，营建地表径流缓冲带包括如下步骤：

在河道若干弯曲处的凹岸侧挖出深潭并在在相邻两深潭之间保持河道的高度，形成浅滩；

将河道两侧划分为若干驳岸单元；

依据驳岸单元所在的环境，在驳岸单元内修建对应的水体驳岸；

在河道的岸滩坡面上沿等高线挖出种植沟；

在所述种植沟内种植草本植物和/或木本植物，形成生态沟。

进一步地，营建生态净化旁路包括如下步骤：

在河道的一侧沿河道的方向挖出进水渠；

在进水渠的终点挖出湿地床体；

在湿地床体内沿进水渠和河道的水流方向设置挡板，将挡板的底侧与湿地床体的底板间隔设置；

在湿地床体内填入填料，并在填料的上表面种植植物植物。

进一步地，营建多样植物生境包括如下步骤：

在河道以及河道两侧划分若干生境区域；

对生境区域内进行修整，形成若干类型的生境区域；

在所述生境区域内根据生境区域的环境种植植物。

进一步地，生态沟中种植的草本植物包括三叶草、狗尾草、高羊茅、黑麦草中的几种，生态沟中的木本植物包括灌木和乔木，灌木包括月季、连翘、迎春中的一种或多种，乔木包括木棉、栾树、玉兰中的一种或几种；多样植物生境中的水生植物为水葱、菖蒲、黄花鸢尾、凤眼莲、黑藻、狐尾藻、苦草中的一种或几种。

进一步地，所述复合流人工湿地的长度通常为20m——50m，长宽比控制在3:1以下，水深宜为0.4m——1.6m，水力坡度宜为0.5％——1％。

本发明清水型生态系统的构建方法是一套包括地表径流缓冲带构建技术、生态净化技术和多样植物生境营建技术在内的一种生态系统的构建方法，各项技术相互交叉协同作用，不仅可以截留外源污染，同时起到削减内源污染的效果。可操作性强，不会对原有河流生态系统产生影响，不仅增加物种丰富度，而且改变微气候，对提高生物多样性和营造滨水景观都具有重要作用。过景观水体生态修复技术的综合作用，使水生态系统由脆弱到稳定转变。

附图说明

图1是本发明清水型生态系统的地表径流缓冲带的植被分布示意图；

图2是本发明清水型生态系统的复合流人工湿地的植被分布示意图；

图3为本发明清水型生态系统的多样植物生境的植被分布示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

本发明针对现有技术的不足，提供一种清水型生态系统及其构建方法。本发明根据恢复生态学原理，应用生态工程技术和方法，从整体景观设计、水质净化和生态系统构建入手，以期为解决流域水生态健康问题、推动流域人与自然和谐发展提供新的思路，以下采用具体的实施方式进行说明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供一种清水型生态系统，包括设置在河道11及河道11两侧的地表径流缓冲带、设置在所述河道11一侧的生态净化旁路和设置在所述河道11内及河道11两侧的多样植物生境。

所述地表径流缓冲带包括多样化河道11、多样化驳岸以及在多样化驳岸的岸滩坡面上设置的生态沟；

多样化河道11包括在河流转弯处的凹岸布置成的河流的深潭，在深潭与深潭间创建的河流的浅滩，深潭和浅滩的交错设置使河流中形成了急流、瀑布、跌水、缓流等不同的流态。

多样化驳岸包括沿河道11建设的硬质驳岸、防浪生态驳岸、生态净污驳岸与自然生态驳岸进行水岸保护；

在岸滩坡面上沿等高线方向靠近河道11一侧设置宽度30-40cm，深度30-50cm的生态沟，其上种植适应能力强的水生植物带3、湿地灌木带2、湿地乔木带1，其中，所述湿地灌木带2和湿地乔木带1设置在常水位线4上方，所述水生植物带3设置在常水位线4附近。

所述生态净化旁路包括进水渠；进水渠与复合流人工湿地连通，所述复合流人工湿地中包括进水渠与河岸之间的湿地床体、设于湿地床体中的填料7及填料7表面种植的植物，该复合流人工湿地通过所述填料7中部朝下埋设的挡板隔为靠近河岸的下行流湿地和靠近旁路系统的上行流湿地两部分，下行流湿地与上行流湿地通过挡板与湿地床体底部之间的间隔连通；隔板两侧分别的填料7上分别种植第一植物5和第二植物6；

所述复合流人工湿地的长度通常为20m——50m，长宽比控制在3:1以下，水深宜为0.4m——1.6m，水力坡度宜为0.5％——1％。

所述多样植物生境包括：

多样异质的植物生境区域，如洼地、小山丘、人工湿地等；

人为选择的适合具体生境的植物配置，形成水生植被10，湿生植被9，旱生植被8丰富多彩的景观类型。

所述的地表径流缓冲带中种植30％面积的乔木和30％面积的灌木，所述乔木为木棉、栾树、玉兰，所述灌木为月季、连翘；乔木之间间隔为2m*2m，灌木之间间隔为1.5m*1.5m，乔木与灌木交叉种植，每种乔木与相邻灌木之间的距离相等。

在靠近河流沿垂直方向每一米区域内均匀种植一种草本植物，乔灌草地带下方被草本植物覆盖，所述草本植物为狗尾草、高羊茅、黑麦草，在所述复合流人工湿地中种植水葱、菖蒲、黄花鸢尾、凤眼莲，行株距为50cm*50cm。

在保留河流原有曲线形态的基础上，根据地形重新营造出接近自然的滨水环境，适当增加深潭、浅滩结构，模仿天然河道的形成。之后在水域边缘和水中种植水生植物增加河流生态系统的生物量，再者对河床两侧的河岸进行植被恢复。从景观美学出发，乔、灌、草合理搭配，选择五角枫、银杏、桂花，落叶及常绿树种比例6:4，在临水区域种植芦苇、荷花，形成自然的生态植物群落。

本实施例是一套包括地表径流缓冲带、生态净化旁路和多样植物生境在内的一种清水型生态系统，各项技术相互交叉协同作用，不仅可以截留外源污染，同时起到削减内源污染的效果。可操作性强，不会对原有河流生态系统产生影响，不仅增加物种丰富度，而且改变微气候，对提高生物多样性和营造滨水景观都具有重要作用。通过景观水体生态修复技术的综合作用，使水生态系统由脆弱到稳定转变。

水平结构上构建的地表径流缓冲带能有效避免面源污染物随地表径流进入河流水质，对已进入河流的污染物进行有效降解。同时，连续的河岸植被带能给野生动物提供生存的空间及迁徙的通道。垂直结构上沿着河流横向高程梯度形成沉水植被——浮叶根生植被——挺水植被——岸滩湿地草甸——湿地灌丛——湿地乔木林的河岸湿地演替系列生境。

浅滩和深潭是构成健康的河流生态系统的基本要素。浅滩的生境适于形成湿地，供鸟类、两栖动物和昆虫栖息。深潭中鱼类和各类软体动物丰富，它们是肉食性候鸟的食物来源，鸟粪和鱼类肥土又促进水生植物生长，水生植物又是植食鸟类的食物，形成了有利于珍禽生长的食物链。

复合流人工湿地中种植多种挺水植物，不仅可以净化污水、景观美化，还可以用作生物质能源获取经济效益。

多样植物生境营建技术对周围小气候具有改善作用，也为更多的生物提供生存条件。

实施例2

再次如图1-3所示，本实施例提供一种清水型生态系统的构建方法，按照以下步骤构建清水型生态系统：

1、地表径流缓冲带构建技术：

第一步，建设形式多样化的水体驳岸，硬质驳岸、防浪生态驳岸、生态净污驳岸与自然生态驳岸进行水岸保护；

第二步，在岸滩坡面上沿等高线方向靠近河道11一侧设置宽度30-40cm，深度30-50cm的生态沟，其上种植适应能力强的水生植物带3、湿地灌木带2、湿地乔木带1，其中，所述湿地灌木带2和湿地乔木带1设置在常水位线4上方，所述水生植物带3设置在常水位线4附近。

第三步，在河流转弯处的凹岸布置成河流的深潭，在深潭与深潭间创建河流的浅滩，形成急流、瀑布、跌水、缓流等不同的流态。

2、生态净化技术，

第一步，利用河道11周边空间，将污染河水引入河道11一侧与河流平行的旁路系统；

第二步，河水通过进水渠进入到复合流人工湿地，所述复合流人工湿地中包括旁路系统与河岸之间的湿地床体、设于湿地床体中的填料7及填料7表面种植的植物，该复合流人工湿地通过所述填料7中部朝下埋设的挡板隔为靠近河岸的下行流湿地和靠近旁路系统的上行流湿地两部分，下行流湿地与上行流湿地通过挡板与湿地床体底部之间的间隔连通；隔板两侧分别的填料7上分别种植第一植被5和第二植被6；

第三步，经过复合流人工湿地处理的河水通过出水渠重新回到主河道11中。

3、多样植物生境营建技术，

第一步，营建多样、异质的生境空间如洼地、小山丘、人工湿地等；

第二步，人为选择适合具体生境的植物配置，形成水生植被10，湿生植被9，旱生植被8丰富多彩的景观类型；

第三步，植栽完成后，进行后期植物管理养护。

所述的地表径流缓冲带中种植30％面积的乔木和30％面积的灌木，所述乔木为木棉、栾树、玉兰，所述灌木为月季、连翘；乔木之间间隔为2m*2m，灌木之间间隔为1.5m*1.5m，乔木与灌木交叉种植，每种乔木与相邻灌木之间的距离相等。

在靠近河流沿垂直方向每一米区域内均匀种植一种草本植物，乔灌草下方地带被草本植物覆盖，所述草本植物为狗尾草、高羊茅、黑麦草，在所述复合流人工湿地中种植水葱、菖蒲、黄花鸢尾、凤眼莲，行株距为50cm*50cm。

在保留河流原有曲线形态的基础上，根据地形重新营造出接近自然的滨水环境，适当增加深潭、浅滩结构，模仿天然河道的形成。之后在水域边缘和水中种植水生植物增加河流生态系统的生物量，再者对河床两侧的河岸进行植被恢复。从景观美学出发，乔、灌、草合理搭配，选择五角枫、银杏、桂花，落叶及常绿树种比例6:4，在临水区域种植芦苇、荷花，形成自然的生态植物群落。

本实施例是一套包括地表径流缓冲带构建技术、生态净化技术和多样植物生境营建技术在内的一种清水型生态系统及其构建方法，各项技术相互交叉协同作用，不仅可以截留外源污染，同时起到削减内源污染的效果。可操作性强，不会对原有河流生态系统产生影响，不仅增加物种丰富度，而且改变微气候，对提高生物多样性和营造滨水景观都具有重要作用。通过景观水体生态修复技术的综合作用，使水生态系统由脆弱到稳定转变。

水平结构上构建的地表径流缓冲带能有效避免面源污染物随地表径流进入河流水质，对已进入河流的污染物进行有效降解。同时，连续的河岸植被带能给野生动物提供生存的空间及迁徙的通道。垂直结构上沿着河流横向高程梯度形成沉水植被——浮叶根生植被——挺水植被——岸滩湿地草甸——湿地灌丛——湿地乔木林的河岸湿地演替系列生境。

浅滩和深潭是构成健康的河流生态系统的基本要素。浅滩的生境适于形成湿地，供鸟类、两栖动物和昆虫栖息。深潭中鱼类和各类软体动物丰富，它们是肉食性候鸟的食物来源，鸟粪和鱼类肥土又促进水生植物生长，水生植物又是植食鸟类的食物，形成了有利于珍禽生长的食物链。

复合流人工湿地中种植多种挺水植物，不仅可以净化污水、景观美化，还可以用作生物质能源获取经济效益。

多样植物生境营建技术对周围小气候具有改善作用，也为更多的生物提供生存条件。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种清水型生态系统，其特征在于：包括设置在河道及河道两侧的地表径流缓冲带、设置在所述河道一侧的生态净化旁路和设置在所述河道内及河道两侧的多样植物生境。

2.如权利要求1所述清水型生态系统，其特征在于：所述地表径流缓冲带包括多样化河道、多样化驳岸以及在多样化驳岸的岸滩坡面上设置的生态沟；

所述多样化驳岸包括沿河道按照当地环境设置的若干驳岸单元，所述驳岸单元包括与所述当地环境对应的水体驳岸；

所述生态沟包括在所述岸滩坡面沿等高线设置的若干种植沟以及在所述种植沟内种植的草本植物和/或木本植物；

所述多样化河道包括在河道若干弯曲处靠近凹岸一侧设置的深潭和设置在相邻两深潭之间的浅滩。

3.如权利要求1所述清水型生态系统，其特征在于：所述生态净化旁路包括进水渠以及连通进水渠和河道的人工湿地；所述人工湿地为复合流人工湿地，所述复合流人工湿地包括与进水渠和河道连通的湿地床体、设置在湿地床体中的填料以及在湿地床体中沿进水渠和河道的方向设置的隔板，所述隔板的底侧与所述湿地床体的底板间隔设置；所述填料的上表面种植有若干类型的植物。

4.如权利要求1所述清水型生态系统，其特征在于：所述多样植物生境包括在所述河道内以及河道两侧设置的若干类型的生境区域，各所述生境区域内种植有若干种与生境区域内的环境对应的植物。

5.如权利要求2所述清水型生态系统，其特征在于：生态沟中的草本植物包括三叶草、狗尾草、高羊茅、黑麦草中的几种，生态沟中的木本植物包括灌木和乔木，灌木包括月季、连翘、迎春中的一种或多种，乔木包括木棉、栾树、玉兰中的一种或几种；多样植物生境中的水生植物为水葱、菖蒲、黄花鸢尾、凤眼莲、黑藻、狐尾藻、苦草中的一种或几种。

6.一种清水型生态系统的构建方法，其特征在于：包括在河道内以及河道两侧营建地表径流缓冲带、在河道的一侧营建生态净化旁路和在河道内以及河道两侧营建多样植物生境。

7.如权利要求6所述清水型生态系统的构建方法，其特征在于：营建地表径流缓冲带包括如下步骤：

在河道若干弯曲处的凹岸侧挖出深潭并在在相邻两深潭之间保持河道的高度，形成浅滩；

将河道两侧划分为若干驳岸单元；

依据驳岸单元所在的环境，在驳岸单元内修建对应的水体驳岸；

在河道的岸滩坡面上沿等高线挖出种植沟；

在所述种植沟内种植草本植物和/或木本植物，形成生态沟。

8.如权利要求6所述清水型生态系统的构建方法，其特征在于：营建生态净化旁路包括如下步骤：

在河道的一侧沿河道的方向挖出进水渠；

在进水渠的终点挖出湿地床体；

在湿地床体内沿进水渠和河道的水流方向设置挡板，将挡板的底侧与湿地床体的底板间隔设置；

在湿地床体内填入填料，并在填料的上表面种植植物。

9.如权利要求6所述清水型生态系统的构建方法，其特征在于：营建多样植物生境包括如下步骤：

在河道以及河道两侧划分若干生境区域；

对生境区域内进行修整，形成若干类型的生境区域；

在所述生境区域内根据生境区域的环境种植植物。

10.如权利要求7或9所述清水型生态系统的构建方法，其特征在于：生态沟中种植的草本植物包括三叶草、狗尾草、高羊茅、黑麦草中的几种，生态沟中的木本植物包括灌木和乔木，灌木包括月季、连翘、迎春中的一种或多种，乔木包括木棉、栾树、玉兰中的一种或几种；多样植物生境中的水生植物为水葱、菖蒲、黄花鸢尾、凤眼莲、黑藻、狐尾藻、苦草中的一种或几种。