CN108821447A - 一种河道底栖生态环境系统构建方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种河道底栖生态环境系统构建方法及其装置，河道底栖生态环境系统构建装置，包括前固定杆、后固定杆、碳纤维草、拦网，前固定杆和拦网之间、后固定杆和拦网之间均用紧固套固定连接，后固定杆上绑有若干碳纤维草，前固定杆、后固定杆、拦网之间围成生物填料区；河道底栖生态环境系统构建方法，包括以下几个步骤：将河道底栖生态环境系统构建装置沿河道断面放置；在河道中按垂直结构设计种植水生植物构建水生植物群落；在河道中放养水生动物构建水生动物群落构成河道底栖生态环境系统。本发明拥有降低河道水流的浑浊度和有机污染物含量，有利于构建良好稳定的河道底栖生态环境系统，整体装置结构和构建方法简单等优点。

Description

一种河道底栖生态环境系统构建方法及其装置
【技术领域】
本发明涉及河道底栖生态环境系统构建的技术领域，特别是一种河道底栖生态环境系统构建方法及其装置的技术领域。
【背景技术】
河道作为生态系统中的廊道，是生物多样性丰富和敏感的区域，河道可以为各类水生、陆生和两栖类动植物及微生物提供栖息和繁衍避难的场所，能够提供水这种最基本的生态要素和水能，河流往往是区域物质、能量和生物的主要提供者。
近年来，随着工业化进程的不断推进以及受人类生活方式的影响，河道及水体的现状不容乐观，大部分的河道水质处于劣Ⅴ类水，水体中有机污染物含量高，水体浑浊，河道污染严重，部分河道甚至成为黑臭河道。污染导致河道水质变差如存在水质硬化等问题，使得河道水体缺少水生植物生长和水生动物栖息的环境，进而容易导致河道生态系统的破坏乃至缺失，而河道水域生态系统的一个很重要的环节即栖息生态环境。
底栖生态环境的建立可以促进底栖生物多样性的发展，为底栖生物尤其是底栖动物的繁殖生长提供良好的环境空间。底栖动物是鱼类等水生生物的天然食料，常作为环境监测的生物指标，还对湖底或河底有机碎屑的转化起很大作用。通过构建底栖生态环境有利于推动水域的生态系统的构建，更有利于水体的自净能力的提高。
目前，有很多河道治理措施采用“渠化”、“硬化”等工程，但这些工程进行过程中会造成自然环境的破坏、河道栖息功能的下降，还有的河道治理措施只是通过种植水生植物可生态浮岛等形式进行治理，很多手段对于水体的治理作用不能很好地发挥，也起不到根本的治理作用，因而河道水质状况仍然较差，水体中有机污染物含量高，河道中甲壳类、贝类、鱼类等动物含量少，河水气味难闻且水体透明度差，影响到沿河附近人们的生活质量和身体健康情况。这些河道治理措施基本基本没有涉及底栖生态环境的构建，不能从根本上对河道水质及环境进行改善，底栖生态环境的构建方法要讲求科学性和可行性。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种河道底栖生态环境系统构建方法及其装置，能够有效降低河道水流的浑浊度和有机污染物含量，降低水体中的氨氮总磷，提高水体DO含量，有利于构建良好稳定的河道底栖生态环境系统，河道底栖生态环境系统构建装置结构和构建方法简单。
为实现上述目的，本发明提出了一种河道底栖生态环境系统构建装置，包括前固定杆、后固定杆、碳纤维草、拦网，所述前固定杆和拦网之间、后固定杆和拦网之间均用紧固套固定连接，所述后固定杆上绑有若干碳纤维草，所述前固定杆、后固定杆、拦网之间围成生物填料区。
作为优选，所述前固定杆和后固定杆之间的间隔距离为50～100cm，前固定杆和后固定杆的两端均固定安装在河道上。
作为优选，所述碳纤维草的一端均匀捆绑在后固定杆上且每两条碳纤维草之间的间隔距离为10～15cm。
作为优选，所述拦网为聚乙烯材料拦网，所述生物填料区内填放着用聚乙烯网袋包好的生物填料。
本发明还提出了一种河道底栖生态环境系统构建方法，包括以下几个步骤：将若干河道底栖生态环境系统构建装置按一定的间隔距离沿河道断面放置在介于河道底泥层上方和河道水面下方位置；在河道中按垂直结构设计种植水生植物构建水生植物群落；在河道中放养水生动物构建水生动物群落构成河道底栖生态环境系统；其中，所述将若干河道底栖生态环境系统构建装置沿河道断面放置在介于河道底泥层上方和河道水面下方位置的步骤具体为：将前固定杆和拦网之间、后固定杆和拦网之间均用紧固套固定连接好；将生物填料用聚乙烯网袋包好后放置在生物填料区内；将若干碳纤维草一端绑紧在后固定杆上；将前固定杆和后固定杆两端固定在河道断面处的河床上。
作为优选，所述生物填料可作为吸附介质、水生植物生长的栽培基质以及生物浮床的构建材料，所述生物填料包括改性陶粒、砾石。
作为优选，所述河道底栖生态环境系统构建装置的高度为20～40cm，每相邻的两个河道河道底栖生态环境系统构建装置之间的间隔距离为4m。
作为优选，所述水生动物包括底栖动物、浮游动物和鱼类，所述底栖动物包括螺、蚌、虾、蟹、河蚬和泥鳅，所述鱼类包括草鱼、鲫鱼、青鱼、鲶鱼、鲤鱼、甲鱼，所述浮游动物包括水蚤、轮虫、原生动物。
作为优选，所述在河道中按垂直结构设计放置水生植物构建水生植物群落的步骤具体为：将沉水植物按每平方米15～20株的密度种植在河道底泥层上；将浮水植物种植在生物填料区内的生物填料上。
作为优选，所述沉水植物为红线草、小黄草、金鱼藻、轮叶黑藻、菹草中的一种或多种，所述浮水植物为水葫芦、浮萍、萍蓬草、睡莲、莼菜中的一种或多种。
本发明的有益效果：本发明通过将前固定杆和拦网之间、后固定杆和拦网之间均用紧固套固定连接，前固定杆和后固定杆的两端均固定安装在河道上，前固定杆、后固定杆、拦网之间围成可用于填放用聚乙烯网袋包好的生物填料的生物填料区，生物填料可有效降低水体浑浊度，削减河水中COD、N和P等污染负荷，提高水体DO含量，装置结构牢固不易被水流冲垮；将后固定杆上绑有若干均匀分布的碳纤维草，碳纤维草具有高度的生物亲和性，能吸收、吸附、截留水中溶解态和悬浮套污染物，为各类微生物、藻类和微生动的生长、繁殖提供良好的着生、附着或穴居条件，其表面容易生成拥有强净化能力的活性生物膜，有助于快速分解转化河水中的有机物，减少生化反应，消除黑臭现象，碳纤维草经太阳光照射后发出的声波能够激发微生物的活性，吸引水生动物，达到形成产卵和生长、繁殖的藻场，有利于构建河道底栖的生态环境系统；河道底栖生态环境系统构建装置结构简单，使用方便，有效降低河道水流的浑浊度和有机污染物含量，提升水体净化能力；通过采用河道底栖生态环境系统构建方法，通过设置河道底栖生态环境系统构建装置、放养多种底栖动物、鱼类以及浮游动物、种植沉水植物和浮水植物等步骤有效构建河道底栖生态环境系统，使得河道底栖生态环境系统具有生物多样性和系统完整性，有利于提升河道水域的水质，该构建方法实施方便。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种河道底栖生态环境系统构建方法及其装置的河道底栖生态环境系统构建装置结构示意图；
图2是本发明一种河道底栖生态环境系统构建方法及其装置的河道底栖生态环境系统构建装置使用状态示意图；
图3是本发明一种河道底栖生态环境系统构建方法及其装置的河道底栖生态环境系统构建配置图；
图4是本发明一种河道底栖生态环境系统构建方法及其装置的河道底栖生态环境系统构建俯视图。
图中：1-前固定杆、2-后固定杆、3-碳纤维草、4-紧固套、5-拦网、6-生物填料区。
【具体实施方式】
河道现场勘察，对所需构建底栖生态环境系统的河道进行调查，掌握石基河床、河流水文、底泥、适宜生长的水生动植物种类、河流水质等情况，在此基础上制定具体的河道底栖生态环境系统构建方案，包括河道底栖生态环境系统构建装置和河道底栖生态环境系统构建方法。
下面结合附图及实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1参阅图1至图4，本发明一种河道底栖生态环境系统构建装置包括前固定杆1、后固定杆2、碳纤维草3、拦网5，前固定杆1和拦网5之间、后固定杆2和拦网5之间均用紧固套4固定连接，后固定杆2上绑有若干碳纤维草3，前固定杆1、后固定杆2、拦网5之间围成生物填料区6，前固定杆1和后固定杆2之间的间隔距离为70cm，前固定杆1和后固定杆2的两端均固定安装在河道上，碳纤维草3的一端均匀捆绑在后固定杆2上且每两条碳纤维草3之间的间隔距离为12cm，拦网5为聚乙烯材料拦网，生物填料区6内填放着用聚乙烯网袋包好的生物填料。
本发明一种河道底栖生态环境系统构建方法，具体构建方法在制定实施前需要现场调查河道状况，勘察并确定石基河床、河流水文、底泥、适宜生长的水生动植物种类、河流水质等情况，选择河水流动性好以及河床硬度适宜的河段进行河道底栖生态环境系统构建装置施工安装，选择适宜生存的水生动植物放养进行水生动物和植物群落的构建等内容，具体构建方法包括以下几个步骤：将若干高度为30cm的河道底栖生态环境系统构建装置按两两间隔距离为4m依次沿河道断面放置在介于河道底泥层上方和河道水面下方位置；在河道中按垂直结构设计种植水生植物构建水生植物群落；在河道中放养水生动物构建水生动物群落构成河道底栖生态环境系统。
其中，将若干河道底栖生态环境系统构建装置按两两间隔距离为4m依次沿河道断面放置在介于河道底泥层上方和河道水面下方位置的步骤具体为：将前固定杆1和拦网5之间、后固定杆2和拦网5之间均用紧固套4固定连接好；将选用的改性陶粒作为生物填料用聚乙烯网袋包好后放置在生物填料区6内；将碳纤维草3一端绑紧在后固定杆2上，相邻的两碳纤维草3之间的间隔距离为12cm；将间隔距离为70cm的前固定杆1和后固定杆2的两端均固定在河道断面处的河床上，前固定杆1位于后固定杆2的上游。
河道中分别放养水生动物和饲养水生植物以构建生物学中垂直结构的水生动物和植物群落，其中将沉水植物按每平方米17株的密度种植在河道底泥层上，将生长态势好、抗逆性强的浮水植物用一个个环套兜住且环套用铁丝固定在前固定杆1或后固定杆2上，之后浮水植物种植在生物填料区6内的生物填料上，水生动物包括底栖动物、浮游动物和鱼类，其中底栖动物为螺、蚌、虾、蟹、河蚬和泥鳅，鱼类为草鱼、鲫鱼、青鱼、鲶鱼、鲤鱼、甲鱼，浮游动物为水蚤、轮虫、原生动物，沉水植物为红线草、菹草、小黄草、金鱼藻，浮水植物为水葫芦、萍蓬草、睡莲，沉水植物丛生处不仅可以成为草上产卵鱼类的天然繁殖场，使鱼类的产卵量、繁殖率都大大提高，沉水植物也可直接或间接为鱼类提供饵食,其营养体植株在鱼类生长较快的夏季易腐烂,可为水体提供大量的有机质和营养盐类,促进浮游性饵料资源的大量增殖实现间接为鱼类供饵食，有些沉水植物直接为鱼类的饵食，沉水植物可促进鱼类安全越冬,由于沉水植物可以在冬季冰下水体中正常生长,其光合作用产生的氧气是水中溶解氧的重要来源,为水域中鱼类安全越冬提供了保障。
生物填料的作用是作为吸附介质、水生植物的栽培基质以及生物浮床的构建材料使用，选用的活性陶粒是采用页岩或粘土以及添加活性剂在经高温煅烧和精加工而制成的，改性陶粒有大量稳定空隙为底栖动物提供了稳定且多样的避难和栖息场所所致,底栖动物可以栖于其间隙或底部以躲避外界环境的扰动，生物填料在使用过程中会在其表面形成表面积较大的生物膜进而滋生可降解河水有机物和污染物的微生物，当河水顺流而下通过生物填料时，生物膜上的微生物便会降解河水中的有机物和污染物，降低水体浑浊度，削减河水中COD、N和P等污染负荷，提高水体DO含量。
碳纤维草3具有高度的生物亲和性，能吸收、吸附、截留水中溶解态和悬浮套污染物，为各类微生物、藻类和微生动的生长、繁殖提供良好的着生、附着或穴居条件，最终会在碳素纤维草3表面形式一层具有强净化能力的活性生物膜，在活性生物膜的一个断面上，由外及里形成了好氧、兼性厌氧和厌氧三种反应区：在好氧区，好氧菌将河水中的氨氮转化为硝基氮，并把小分子有机物转化为二氧化碳和水；在厌氧区，厌氧菌将河水中的硝基氮转化为氮气和氧气，因而在河水通过碳纤维草3时其表面的活性生物膜会将河水中的污染基团就被分解转化成逸出水体的N2、CO2和H2O，此外，碳纤维草3经太阳光照射后会发出的声波能够激发微生物的活性，吸引水生动物，以达到形成产卵和生长、繁殖的藻场，为水生动物提供有利条件。
河道底栖生态环境系统的构建遵循物种多样性以及生态系统稳定性佳的原则，构建河道底栖生态环境系统的生物物种涉及多类型的生产者、分解者、消费者，河道内具有良好非生物环境，非生物环境包括参加物质循环的无机元素和化合物、联系生物和非生物成分的有机物质(如蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等)和气候或其他物理条件(如温度、压力)。
河道底栖生态环境系统初步构建后还要定期检查河道底栖生态环境系统构建装置受损情况、水生动物和植物密度情况等，对受损的河道底栖生态环境系统构建装置要及时维护，对河道中的水生动物、水生植物密度进行调控，当水生动物、水生植物密度过低，要及时补充；当水生动物、水生植物密度过高，可适当进行打捞使得密度河道区域内正常密度，保证生态系统的稳定性。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种河道底栖生态环境系统构建装置，包括前固定杆(1)、后固定杆(2)、碳纤维草(3)、拦网(5)，其特征在于：所述前固定杆(1)和拦网(5)之间、后固定杆(2)和拦网(5)之间均用紧固套(4)固定连接，所述后固定杆(2)上绑有若干碳纤维草(3)，所述前固定杆(1)、后固定杆(2)、拦网(5)之间围成生物填料区(6)。
2.如权利要求1所述的一种河道底栖生态环境系统构建装置，其特征在于：所述前固定杆(1)和后固定杆(2)之间的间隔距离为50～100cm，前固定杆(1)和后固定杆(2)的两端均固定安装在河道上。
3.如权利要求1所述的一种河道底栖生态环境系统构建装置，其特征在于：所述碳纤维草(3)的一端均匀捆绑在后固定杆(2)上且每两条碳纤维草(3)之间的间隔距离为10～15cm。
4.如权利要求1中所述的一种河道底栖生态环境系统构建装置，其特征在于：所述拦网(5)为聚乙烯材料拦网，所述生物填料区(6)内填放着用聚乙烯网袋包好的生物填料。
5.一种河道底栖生态环境系统构建方法，其特征在于：所述构建方法包括以下几个步骤：将若干河道底栖生态环境系统构建装置按一定的间隔距离沿河道断面放置在介于河道底泥层上方和河道水面下方位置；在河道中按垂直结构设计种植水生植物构建水生植物群落；在河道中放养水生动物构建水生动物群落构成河道底栖生态环境系统；其中，所述将若干河道底栖生态环境系统构建装置沿河道断面放置在介于河道底泥层上方和河道水面下方位置的步骤具体为：将前固定杆(1)和拦网(5)之间、后固定杆(2)和拦网(5)之间均用紧固套(4)固定连接好；将生物填料用聚乙烯网袋包好后放置在生物填料区(6)内；将若干碳纤维草(3)一端绑紧在后固定杆(2)上；将前固定杆(1)和后固定杆(2)两端固定在河道断面处的河床上。
6.如权利要求5所述的一种河道底栖生态环境系统构建方法，其特征在于：所述生物填料可作为吸附介质、水生植物生长的栽培基质以及生物浮床的构建材料，所述生物填料包括改性陶粒、砾石。
7.如权利要求5所述的一种河道底栖生态环境系统构建方法，其特征在于：所述河道底栖生态环境系统构建装置的高度为20～40cm，每相邻的两个河道河道底栖生态环境系统构建装置之间的间隔距离为4m。
8.如权利要求5所述的一种河道底栖生态环境系统构建方法，其特征在于：所述水生动物包括底栖动物、浮游动物和鱼类，所述底栖动物包括螺、蚌、虾、蟹、河蚬和泥鳅，所述鱼类包括草鱼、鲫鱼、青鱼、鲶鱼、鲤鱼、甲鱼，所述浮游动物包括水蚤、轮虫、原生动物。
9.如权利要求5所述的一种河道底栖生态环境系统构建方法，其特征在于：所述在河道中按垂直结构设计放置水生植物构建水生植物群落的步骤具体为：将沉水植物按每平方米15～20株的密度种植在河道底泥层上；将浮水植物种植在生物填料区(6)内的生物填料上。
10.如权利要求9所述的一种河道底栖生态环境系统构建方法，其特征在于：所述沉水植物为红线草、小黄草、金鱼藻、轮叶黑藻、菹草中的一种或多种，所述浮水植物为水葫芦、浮萍、萍蓬草、睡莲、莼菜中的一种或多种。
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