CN107935184A - 一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，该方法包括在河道横断面上构建多物候型水生植物群落拦截带；多物候型水生植物群落拦截带在河道纵向上呈间隔性分布。本发明的优点：1）闭合的水生植物拦截带提高了对河道富营养物质的去除能力；2）间隔性的水生植物拦截带分布减少了河道的防洪压力；3）复杂水生植物群落配置降低了单物种的泛滥及其引发的生态风险；4）相对规律化的水生植物分布提升了河道整体景观效果；5）闭合的水生植物拦截带控制了漂浮植物的无序分布。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，属于水生态净化与修复技术领域。
背景技术
水生植物在人工湿地中扮演了重要的角色，一方面水生植物的生长能吸收水体中的氮、磷元素；另一方面，在植物体的表面，特别是水生植物根系附近可形成厌氧区和好氧区，为好氧、兼性好氧和厌氧微生物的生存提供条件，从而使微生物能够进行硝化/反硝化作用，有研究表明，微生物硝化/反硝化去氮量占人工湿地氮去除总量的70%以上，此外微生物也能够代谢水体中的COD和总磷等污染物，从而提高湿地污染物的去除率，因此水生植物是湿地中不可或缺的重要组成部分，提高水生植物的覆盖率可提高水体污染物去除率。
在小型河道中，水生植物分布有两种典型的类型，一种是少量水生植物零星分布于岸边浅水区，另一种是水生植物泛滥覆盖整个水面。
第一种类型中，水生植物覆盖率较低且水生植物根系与水体中污染物的不充分接触，从而导致水体的总体净化能力不强。
第二种类型中，水生植物的泛滥会降低河道泄洪能力，增加防洪压力; 而且水生植物的泛滥往往是由于单一物种或少数几种水生植物过度生长所引发，相对单一的水生植物群落容易出现凋落物集中分解现象，从而引起严重的二次污染问题。
因此，通过营造不同生活型水生植物小生境，配置不同物候期水生植物，构建带状分布的不同物候类型水生植物群落拦截带成为了一种优化的策略。
通过构建闭合的水生植物拦截带可增加水生植物面积、提高水体污染物与植物体的接触性，从而提高河流的净化功能；而水生植物拦截带的间隔性分布可降低对河道泄洪能力的影响，而且闭合性的水生植物拦截带通过对漂浮植物的拦截对河道的泄洪能力产生正面的影响。此外，通过不同物候期水生植物，特别是冷季型和暖季型水生植物的合理配置，可降低凋落物集中分解的负面效果; 而且条带状的分布对河道景观也会产生正面的影响。
生态浮床技术在河道修复中有着广泛的应用，有关浮床技术的改进或功能提升方面已出现了大量的专利，但是，如何利用生态浮床营造多样的小生境，以及在此基础上通过冷、暖季型水生植物的配置，构建不同物候型的水生植物群落拦截带方面目前尚未有涉及；本发明适用于小型河道（宽6 m－12m），河中央水深常年在1m以上，其优势在流动性水体中更为显著。
发明内容
本发明提出的是一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其目的旨在解决改善水质、提升河道景观、疏通水流、修复水生态系统间存在的不一致性的问题。
本发明的技术解决方案：一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，该方法包括在河道横断面上构建多物候型水生植物群落拦截带；多物候型水生植物群落拦截带在河道纵向上呈间隔性分布。
本发明的优点：
1）闭合的水生植物拦截带提高了对河道富营养物质的去除能力；
2）间隔性的水生植物拦截带分布减少了河道的防洪压力；
3）复杂水生植物群落配置降低了单物种的泛滥及其引发的生态风险；
4）相对规律化的水生植物分布提升了河道整体景观效果;
5）闭合的水生植物拦截带控制了漂浮植物的无序分布。
附图说明
附图1是水生植物拦截带在河道中的分布图。
附图2是水生植物拦截带在河道中的断面图。
附图3是水生植物拦截带复合浮床构造图。
附图中1是河中央以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落，2是生态浮床副床体浮叶植物群落或漂浮植物群落，3是生态浮床缓冲带两侧的沉水植物群落或浮叶植物群落，4是两岸边的挺水植物群落，5是生态浮床主床体，6是生态浮床副床体前端的封闭三角形框架，7是生态浮床副床体后端的封闭长方形框架，8是拦截网，9是尼龙渔网，10 是生态浮床缓冲带。
具体实施方式
一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，该方法包括在河道横断面上构建多物候型水生植物群落拦截带；多物候型水生植物群落拦截带在河道纵向上呈间隔性分布。
所述多物候型水生植物群落拦截带适用于河道宽度为6 m－12m的小型河道。
在河道中，所述多物候型水生植物群落拦截带在河道纵向上呈间隔性分布，即呈条带状分布。
所述多物候型水生植物群落拦截带为闭合的水生植物拦截带。
所述的多物候型水生植物群落拦截带包括四种水生植物群落，四种水生植物群落分别为河中央以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落1、生态浮床副床体浮叶植物群落或漂浮植物群落2、生态浮床缓冲带两侧的沉水植物群落或浮叶植物群落3、两岸边的挺水植物群落4；四种水生植物群落相连，形成一条闭合的水生植物拦截带。
所述的多物候型水生植物群落拦截带在河道纵向上呈间隔性分布是指多物候型水生植物群落拦截带和裸露水体两者间交错分布，多物候型水生植物群落拦截带和裸露水体的面积比例优选为1：2。
所述的多物候型水生植物群落是指包括冷季型、暖季型、常绿型水生植物群落；岸边的挺水植物一般都是暖季型的，所以我们浮床上尽量是冷季型的，这样才能保证拦截带处到冬季的时候还有绿色植物，总体形成多物候型水生植物群落。
所述的河中央以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落1主要包括水芹、铜钱草、黄菖蒲等个体相对较小的水生植物类型中的一种或两种或两种以上，优选植物类型为冷季型水生植物，如水芹; 或者为常绿型水生植物，如铜钱草。
所述的生态浮床副床体浮叶植物群落主要包括生物量较大且移动性相对较差的菱角、萍逢草、水鳖、杏菜等浮叶植物中的一种或两种或两种以上；所述的以生态浮床副床体漂浮植物群落主要包括生物量较大的水葫芦、大薸等漂浮植物中的一种或两种或两种以上。
所述的生态浮床缓冲带两侧的沉水植物群落主要包括生物量较大的马来眼子菜、黑藻、苦草、菹草等中的一种或两种或两种以上，优选植物类型为冷季型水生植物，如菹草；所述的生态浮床缓冲带两侧的浮叶植物群落主要包括生物量较大且移动性相对较差的菱角、萍逢草、水鳖、杏菜等浮叶植物中的一种或两种或两种以上；所述的生态浮床缓冲带两侧的浮叶植物群落通过副床体浮叶植物群落的自然扩散或人为种植形成。
所述的两岸边的挺水植物群落4主要包括生物量较大的芦苇、花叶芦竹、香蒲、水生鸢尾中的一种或两种或两种以上，两岸边的挺水植物群落的植物覆盖宽度约为1m。
所述的生态浮床包括生态浮床主床体和生态浮床副床体，生态浮床主床体为DN40型PVC管（外部直径5cm）构成的长2m、宽1m的长方形框架，生态浮床主床体的四个角为直角弯管，用硬塑胶将生态浮床主床体的长方形框架的各部分密封；所述生态浮床主床体上铺设有尼龙渔网，用于承载和固定挺水植物，尼龙渔网的网眼孔径优选为4cm；所述尼龙渔网通过塑料扎固定在生态浮床主床体的长方形框架上；挺水植物插在网孔内（如水芹）或放置在网上（如铜线草），经过一段时间生长即可形成与主床体紧密结合的水生植物群落。
所述的生态浮床主床体为两个，两个生态浮床主床体沿河道纵向排列，两个生态浮床主床体之间通过尼龙渔网相连，两个生态浮床主床体的长边与河道中水流方向平行，两个生态浮床主床体的短边与河道中水流方向垂直。
所述尼龙渔网优选为合成纤维尼龙渔网。
所述的生态浮床副床体由前端的封闭三角形框架和后端的封闭长方形框架组成，用于减缓水流和防止水生植物流失（即使流失也会被后方的PVC围油栏截获）或无序生长；所述封闭三角形框架由3条长3m的DN15型PVC管（外部直径为2cm）首尾相接构成，封闭三角形框架中的三个角用2通锐角堵头密封，封闭三角形框架中的一底边以平行于生态浮床主床体的短边的形式固定在迎水流方向的第一个生态浮床主床体上，生态浮床主床体的短边与水流方向垂直，封闭三角形框架中的2个腰与生态浮床主床体上迎水流方向的两个角相接；所述封闭长方形框架的长为3m，宽为2m，封闭长方形框架整体由4条DN15型的PVC管构成，封闭长方形框架的四个角由2通直角堵头密封；封闭长方形框架的短边平行于生态浮床主床体的长边，封闭长方形框架固定在第二个生态浮床主床体上的上方，优选封闭长方形框架的两条长边分别固定在第二个生态浮床主床体的两条短边上；从迎水流方向看，第二个生态浮床主床体位于第一个生态浮床主床体的后方。
为扩大生态浮床的拦截范围，在生态浮床主床体、生态浮床副床体的基础上，将2根DN15型长5m端口密封的PVC管平行于生态浮床主床体的短边的形式固定在生态浮床的主床体上，由于其对表面水流的阻挡作用，形成生态浮床的缓冲带；种植在生态浮床副床体的浮叶植物群落群落，或在缓冲带重新种植的浮叶植物或沉水植物可在生态浮床的缓冲带内向两岸自然扩散；由于生态浮床的缓冲带与两岸间的区域其水浅、流速低的特点，缓冲带内的浮叶植物或沉水植物会持续向两岸扩展，最终与种植在两岸边的挺水植物相连，形成封闭的水生植物群落拦截带。
所述的生态浮床用四根尼龙绳固定两岸木桩上，控制尼龙绳长短使生态浮床位于河流中央位置。
每隔10—15个多物候型水生植物群落拦截带设置一条拦截网8；拦截网8优选为PVC围油栏, WGV-450型，水上高度为13cm，水下高度约为30cm），用于拦截水面的漂浮物，防止漂浮植物的逃逸。
本发明通过对生态浮床床体结构的改进，在河道中形成多样的小生境，进一步通过冷、暖季型和常绿型水生植物的配置，在小型河道中形成闭合的多物候型水生植物群落拦截带：以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落、生态浮床副床体控制性种养的浮叶植物群落或漂浮植物群落、生态浮床两侧的沉水植物群落或浮叶植物群落、两岸的挺水植物群落，协调改善水质、提升河道景观、疏通水流和修复水生态系统间的不一致性。
实施例1
一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，通过营造不同生活型水生植物生存的小生境，配置不同物候类型水生植物，在河道横断面上形成闭合的水生植物群落拦截带；水生植物拦截带在河道纵向上呈间隔性分布。
所述水生植物拦截带适用于河道宽度为9m的小型河道。
所述水生植物拦截带在河道纵向上呈条带状分布。
所述水生植物拦截带为闭合的不同物候类型水生植物群落拦截带。
所述的水生植物拦截带包括四种水生植物群落，四种水生植物群落分别为
河中央以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落、生态浮床副床体区域的浮叶植物群落或漂浮植物群落、生态浮床两侧的沉水植物群落或浮叶植物群落、两岸的挺水植物群落；四种水生植物群落相连，形成一条闭合的水生植物拦截带；其中，河中央以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落宽度为1m（或向两侧略有扩散），左右生态浮床副床体区域和生态浮床的缓冲带内的浮叶植物群落或漂浮植物群落宽度各约为2m，生态浮床左右两侧的沉水植物群落或浮叶植物群落宽度各为1m，左右两岸的挺水植物群落宽度各为1m。四种水生植物群落相连，形成一条闭合的水生植物群落带，总宽度为9m。
所述闭合的水生植物拦截带最中间是在河中央的以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落；以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落的左右两侧向两岸方向依次是生态浮床副床体内的浮叶植物群落或漂浮植物群落、生态浮床两侧（包括缓冲带）的沉水植物群落或浮叶植物群落、两岸边的挺水植物群落。
所述的水生植物拦截带在河道纵向上呈间隔性分布是指水生植物拦截带和裸露水体两者间交错分布，水生植物拦截带和裸露水体的面积比例为1：2；优选每个水生植物拦截带宽度为5米，水生植物拦截带间的裸露水体宽度为10米。
所述的河中央以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落为水芹、铜钱草、黄菖蒲中的一种或两种，优选植物类型为冷季型水生植物，如水芹; 或者为常绿型水生植物，如铜钱草。
所述的生态浮床副床体内控制性种养的浮叶植物群落为菱角、萍逢草、水鳖、杏菜中的一种或两种；所述的生态浮床副床体内的漂浮植物群落为水葫芦、大薸中的一种或两种。
所述的生态浮床两侧的沉水植物群落为马来眼子菜、黑藻、苦草、菹草中的一种或两种，优选为冷季型水生植物，如菹草；所述的生态浮床两侧的浮叶植物群落为菱角、萍逢草、水鳖、杏菜中的一种或两种；所述的生态浮床两侧的浮叶植物群落通过副床体浮叶植物群落的自然扩散形成。
所述的两岸边的挺水植物群落为芦苇、花叶芦竹、香蒲、水生鸢尾中的一种或两种，两岸边的挺水植物群落的植物覆盖宽度约为1m。
所述的生态浮床包括生态浮床主床体和生态浮床副床体，生态浮床主床体为直径5cm的PVC管构成的长2m、宽1m的长方形框架，生态浮床主床体的四个角为直角弯管，用硬塑胶将生态浮床主床体的长方形框架的各部分密封；所述生态浮床主床体上铺设有尼龙渔网，尼龙渔网的网眼孔径优选为4cm；所述尼龙渔网通过塑料扎固定在生态浮床主床体的长方形框架上。
所述的生态浮床主床体为两个，两个生态浮床主床体沿河道纵向排列，两个生态浮床主床体之间通过尼龙渔网相连，两个生态浮床主床体的长边与河道中水流方向平行，两个生态浮床主床体的短边与河道中水流方向垂直。
所述尼龙渔网为合成纤维尼龙渔网。
所述的生态浮床副床体由前端的封闭三角形框架和后端的封闭长方形框架组成；所述封闭三角形框架由3条管径2cm，长3m的PVC管首尾相接构成，封闭三角形框架中的三个角用2通锐角堵头密封，封闭三角形框架中的一底边以平行于生态浮床主床体的短边的形式固定在迎水流方向的第一个生态浮床主床体上，生态浮床主床体的短边与水流方向垂直，封闭三角形框架中的2个腰与生态浮床主床体上迎水流方向的两个角相接；所述封闭长方形框架的长为3m，宽为2m，封闭长方形框架整体由4条管径2cm的PVC管构成，封闭长方形框架的四个角由2通直角堵头密封；封闭长方形框架的短边平行于生态浮床主床体的长边，封闭长方形框架固定在第二个生态浮床主床体上的上方，优选封闭长方形框架的两条长边分别固定在第二个生态浮床主床体的两条短边上；从迎水流方向看，第二个生态浮床主床体位于第一个生态浮床主床体的后方。
为扩大生态浮床的拦截范围，在生态浮床主床体、生态浮床副床体的基础上，将2根DN15型长5m端口密封的PVC管平行于生态浮床主床体的短边的形式固定在生态浮床的主床体上，由于其对表面水流的阻挡作用，形成生态浮床的缓冲带；种植在生态浮床副床体的浮叶植物群落群落，或在缓冲带重新种植的浮叶植物或沉水植物可在生态浮床的缓冲带内向两岸自然扩散。由于生态浮床的缓冲带与两岸间的区域其水浅、流速低的特点，缓冲带内的浮叶植物或沉水植物会持续向两岸扩展，最终与种植在两岸边的挺水植物相连，形成封闭的水生植物群落拦截带。
所述的生态浮床四根尼龙绳固定两岸木桩上，控制尼龙绳长短使生态浮床位于河流中央位置。
所述的拦截网是每隔10—15个水生植物拦截带设置一条拦截网（PVC围油栏,WGV-450型，水上高度为13cm，水下高度约为30cm），用于拦截水面的漂浮物，防止漂浮植物的逃逸。
实施例2
对象为某城市的尾水湿地的输水渠，输水渠宽7－12m，河中央最深处1.2－2.0m；河道来水为某市污水处理厂的尾水，主要污染物年平均浓度为：COD = 1109 – 45.32 mg/L，总磷 = 0.12 - 2.35 mg/L，氨氮 = 3.44 -19.31 mg/L；而某城市污水处理厂的来水为当地城镇生活污水，经过污水处理厂处理后进入尾水湿地进行浓度处理。
生态浮床主床体形成以水芹和铜钱草为主的挺水植物群落，生态浮床副床体形成了以菱角和水鳖为主体的浮叶植物群落，浮床两侧形成了以菱角和马来眼子菜（和菹草）为主体的浮叶和沉水生植物群落，岸边形成了以芦苇和香蒲为主体的挺水植物群落，单个水生植物拦截带宽度为5－8m。
Claims (10)
1.一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是包括在河道横断面上构建多物候型水生植物群落拦截带；多物候型水生植物群落拦截带在河道纵向上呈间隔性分布。
2.根据权利要求1所述的一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是所述多物候型水生植物群落拦截带适用于河道宽度为6 m－12m的小型河道。
3.根据权利要求1所述的一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是所述的多物候型水生植物群落拦截带在河道纵向上呈间隔性分布是指多物候型水生植物群落拦截带和裸露水体两者间交错分布，多物候型水生植物群落拦截带和裸露水体的面积比例优选为1：2。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是所述的多物候型水生植物群落拦截带包括四种水生植物群落，四种水生植物群落分别为河中央以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落1、生态浮床副床体浮叶植物群落或漂浮植物群落2、生态浮床缓冲带两侧的沉水植物群落或浮叶植物群落3、两岸边的挺水植物群落4；四种水生植物群落相连，形成一条闭合的水生植物拦截带。
5.根据权利要求4所述的一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是所述的河中央以生态浮床主床体为载体的挺水植物群落1主要包括水芹、铜钱草、黄菖蒲中的一种或两种或两种以上。
6.根据权利要求4所述的一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是所述的生态浮床副床体浮叶植物群落为菱角、萍逢草、水鳖、杏菜等浮叶植物中的一种或两种或两种以上；所述的以生态浮床副床体漂浮植物群落为水葫芦、大薸中的一种或两种。
7.根据权利要求4所述的一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是所述的生态浮床缓冲带两侧的沉水植物群落为马来眼子菜、黑藻、苦草、菹草等中的一种或两种或两种以上；所述的生态浮床缓冲带两侧的浮叶植物群落为菱角、萍逢草、水鳖、杏菜等浮叶植物中的一种或两种或两种以上；所述的生态浮床缓冲带两侧的浮叶植物群落通过生态浮床副床体浮叶植物群落的自然扩散或人为种植形成；所述的两岸边的挺水植物群落为芦苇、花叶芦竹、香蒲、水生鸢尾中的一种或两种或两种以上。
8.根据权利要求4所述的一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是所述的生态浮床主床体是由DN40型PVC管构成的长2m、宽1m的长方形框架，生态浮床主床体的四个角为直角弯管，用硬塑胶将生态浮床主床体的长方形框架的各部分密封；所述生态浮床主床体上铺设有尼龙渔网，尼龙渔网的网眼孔径优选为4cm；所述尼龙渔网通过塑料扎固定在生态浮床主床体的长方形框架上；所述的生态浮床主床体为两个，两个生态浮床主床体沿河道纵向排列，两个生态浮床主床体之间通过尼龙渔网相连，两个生态浮床主床体的长边与河道中水流方向平行，两个生态浮床主床体的短边与河道中水流方向垂直；
所述的生态浮床副床体由前端的封闭三角形框架和后端的封闭长方形框架组成；所述封闭三角形框架由3条长3m的DN15型PVC，管首尾相接构成，封闭三角形框架中的三个角用2通锐角堵头密封，封闭三角形框架中的一底边以平行于生态浮床主床体的短边的形式固定在迎水流方向的第一个生态浮床主床体上，生态浮床主床体的短边与水流方向垂直，封闭三角形框架中的2个腰与生态浮床主床体上迎水流方向的两个角相接；所述封闭长方形框架的长为3m，宽为2m，封闭长方形框架整体由4条DN15型的PVC管构成，封闭长方形框架的四个角由2通直角堵头密封；封闭长方形框架的短边平行于生态浮床主床体的长边，封闭长方形框架固定在第二个生态浮床主床体上的上方，封闭长方形框架的两条长边分别固定在第二个生态浮床主床体的两条短边上；从迎水流方向看，第二个生态浮床主床体位于第一个生态浮床主床体的后方。
9.根据权利要求4所述的一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是为扩大生态浮床的拦截范围，在生态浮床主床体、生态浮床副床体的基础上，将2根长5m端口密封的DN15型PVC管平行于生态浮床主床体的短边的形式固定在生态浮床的主床体上，由于其对表面水流的阻挡作用，形成生态浮床的缓冲带；种植在生态浮床副床体的浮叶植物群落群落，或在缓冲带重新种植的浮叶植物或沉水植物可在生态浮床的缓冲带内向两岸自然扩散；由于生态浮床的缓冲带与两岸间的区域其水浅、流速低的特点，缓冲带内的浮叶植物或沉水植物会持续向两岸扩展，最终与种植在两岸边的挺水植物相连，形成封闭的水生植物群落拦截带。
10.根据权利要求4所述的一种构建小型河道多物候型水生植物群落拦截带的方法，其特征是所述的生态浮床主床体和生态浮床副床体用四根尼龙绳固定两岸木桩上，控制尼龙绳长短使生态浮床位于河流中央位置；每隔10—15个多物候型水生植物群落拦截带设置一条拦截网，用于拦截水面的漂浮杂物和防止漂浮植物的逃逸。
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