CN110655284A

CN110655284A - 一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法

Info

Publication number: CN110655284A
Application number: CN201911119975.5A
Authority: CN
Inventors: 赵德华; 张淼; 宋思远; 李启明; 陈琛; 赵然
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-01-07

Abstract

本发明一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，本发明技术方案：一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建，河道环境调查、在拦水坝下游依次构建多级沉沙槽和生态塘。本发明的目的是通过在河道拦水坝下游的浅水区构建生物保育区，在基流匮乏的环境下最大限度为河道水生动植物、微生物的生存提供避难所，从而在丰水期可以快速恢复河流生态系统的生物多样性，有效提升河流水质和改善河道景观。

Description

一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法

技术领域

本发明涉及河流水体生态净化与修复技术领域，尤其是一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法。

背景技术

水对于社会经济发展以及人类赖以生存的自然生态系统有不可替代的作用，如何使有限的水资源在获取较高的社会经济效益的同时维持良好的水生态环境是实现可持续发展必须统筹考虑的问题。因受地形、气候影响，河流在地域上的分布很不均匀，绝大多数河流分布在东部气候湿润多雨的季风区，西北内陆气候干旱少雨，河流较少，并有大面积的无流区。河道基流匮乏是指如河流断流、河床干涸、河流闸坝化、池塘化甚至异化为各种工农业用地等自然或人为因素对河流生态系统造成严重破坏，使河流水量减少，甚至为零的一种水文特征。基流匮乏的水文条件导致河流沟渠的基底和滨岸生境受损、水生植物盖度减少、生物多样性下降，最终将导致水质净化功能退化、水环境生物多样性丧失。

生物多样性包括各种生命形式，如数以百万种计的植物、动物、微生物以及这些物种所拥有的基因、与环境相互作用所形成的生态系统，以及它们的生态过程。生物多样性是生物进化的结果，是人类赖以持续生存的基础。生物多样性对人类生存和发展具有重要意义，同时生物多样性的生态功能价值也是巨大的，它对自然界的物质循环和能量流动、水源涵养和保护土壤、调节气候等方面发挥了重要效果。丰富多样的生物与它们的物理环境共同构成了人类所赖以生存的生物支撑系统，为人类带来不可估价的价值。当不同河段或者局部区域因基流匮乏会频繁出现基流不足的现象、从而使得河道断流出现沟渠化、河床硬质化，河道净化能力和生物多样性丧失而长期荒废。因此有何有效解决基流匮乏河道的生物多样性保育是一个亟需解决的难题。

经专利和文献检索，国内外针对河流研究主要集中在水文、水质和水量等方面，同时对于河道生物多样性的研究少有涉及基流匮乏的条件，多集中与水量充沛的河道。对于我国北方众多河道而言，由于天然降水时空分布不均、河道年际径流变化大，闸坝众多、易出现干涸甚至断流的现象，如何有效对基流匮乏型河流的生物多样性予以有效保护，以便其在丰水期迅速恢复其生物多样性并发挥生态功能尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法, 其目的旨在解决如何在基流匮乏型河流多闸坝的基础上进一步驻留水体、构建水生生物保育区，最大限度为河道水生动植物、微生物的生存提供避难所，从而在丰水期可以快速恢复河流生态系统的生物多样性，有效提升河流水质和改善河道景观。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，包括以下步骤：

步骤1）、河道环境调查：包括河道洪枯比、水体含沙量、河道动植物、微生物等指标；

步骤2）、多级沉沙槽构建：在拦水坝的下游构建多级沉沙槽，沉降上游来水中的悬浮物和泥沙，防止生态塘的淤积；

步骤3）、生态塘的构建：构造生态塘，配置沉水植物、挺水植物、底栖动物和仿生植物，作为枯水期水生生物的避难所，保存河流生态系统多样性，以便在丰水期快速恢复。

所述步骤1）中河道环境调查作为生物保育区构建的本底资料；调查内容包括河道沿线闸坝运行及水位高程、河道水文监测数据、水体悬浮物、水质基础指标、河道周边区域挺水植物、沉水植物、浮游动植物、底栖动物、水体和底泥微生物。

所述步骤2）中的沉沙槽位于拦水坝下游区域，离拦水坝100 m -150m，沉沙槽为在河底开挖的垂直于水流的梯形凹槽。

所述步骤2）中的沉沙槽的设置为3-5级，每个沉沙槽间隔5m。

所述步骤3）中的生态塘位于最后一级沉沙槽的下游区域，距沉沙槽距离20m-25m，生态塘内构造多样的深潭区、滩地区、砾石群区、回水区、静水区。

所述步骤3）中的生态塘的开挖在原河床的基础上向下挖深平均高度为2m的台地区域，该台地区域约占整个生态塘的40-60%；深潭区在原河床以下的高度为3m，深潭区占整个生态塘的20-40%；相应的滩地区在原河床以下的高度为1m，该部分占整个生态塘的10-30%。在台地区域通过放置砾石群形成砾石群区，砾石群区可构造回水区和静水区，砾石群由大石头和小石头组合堆砌，堆砌高度相对生态塘台地的平均高度为1m。

所述步骤3）中的生态塘的整体形状根据河流坝下浅水区形态而定，生态塘的水平投影为凹凸不一的不规则形态；生态塘的边坡坡降比为1:1，生态塘边坡采用生态袋护砌。

所述步骤3）中的生态塘内根据河道环境调查结果选取本地区的优势物种予以配置或投放；在深潭区域配置底栖动物、在生态塘平缓区域配置沉水植物和仿生植物，在滩地区域和护坡的生态袋区域配置挺水植物。

本发明一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，具有以下技术效果：

1）河道环境调查可充分掌握河道本底资料，为生物保育区的构建提供数据支撑，同时也可为河道水环境治理、水生态净化及改善河道景观提供借鉴和参考；

2）多级沉沙槽构造简单、操作易行、方便清淤，不仅有效阻滞河道悬浮物和泥沙进入生态塘，同时对于河道水体悬浮物的沉降、以及降低闸坝前端淤积风险具有一定贡献。

3）生态塘的构建遵循近自然修复理论和空间异质性假说，通过构造多种近自然场景，增加了生态塘的空间异质性，从而提供更多的生态位，为更多的物种提供生活条件，从而显著提高该区域环境的多样性。

4）通过构建生态塘河道断面在丰水期时为雨水提供储留空间，预留大面积水体沉降区域，确保河道在枯水期不至于完全干涸；另一方面在生态塘不同区域配置水生动植物，植物群落在丰水期水中正常生长，而枯水期不至缺水而死。同时近自然驳岸构建、不同植被群落配置的设计，可以有效的缓解和消除周期性和季节性基流匮乏所带来的不良影响。

5）生态塘通过微地形的塑造、辅以植物配置、底栖投放、鸟类招引等措施，有效提高了区域的生物多样性，构造了一个小微生境系统，对附近的土壤、水体和气候等多重环境因子具有一定的修复效果。在丰水期生态塘中的生物可快速在河道扩繁，迅速恢复河流生态系统的生物多样性，提高河道水资源利用效率、恢复河道的水生态系统、稳定河流水生态系统组成结构，强化河流生态系统功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

附图1是生物保育区构建平面图。

附图2是沉沙槽构建平面图。

图中：沉沙槽1，生态袋2，深潭3，滩地4，砾石群5。

具体实施方式

如图1所示，一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，通过在河道拦水坝下游的浅水区构建生物保育区，在基流匮乏的环境下最大限度为河道水生动植物、微生物的生存提供避难所，构造小微生境，从而在丰水期可以快速恢复河流生态系统的生物多样性，提升河流水质、强化河流生态系统功能和改善河道景观。

一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法具体包括以下步骤：

（1）河道环境调查；

（2）多级沉沙槽构建；

（3）生态塘的构建。

步骤1）中河道环境调查作为生物保育区构建的本底资料。包括河道沿线闸坝运行及水位高程、河道水文监测数据（区域年降水量、洪枯比、径流量）、水体悬浮物、水质基础指标、河道周边区域挺水植物、沉水植物、浮游动植物、底栖动物、水体和底泥微生物。

步骤2）中多级沉沙槽构建在拦水坝的下游构建多级沉沙槽，沉降上游来水中的泥沙，防止生态塘的淤积；

所述多级沉沙槽位于拦水坝下游区域，离拦水坝约100-150m，沉沙槽为在河底开挖的垂直于水流的梯形凹槽，凹槽的长度与河床的宽度一致，沉沙槽向向下挖深的高度为1m，槽底部宽度为1m，河床面的宽度为3m，两侧坡降比为1:1。

所述沉沙槽的设置为多级，每个沉沙槽间隔5m，一般为3-5级。根据河道环境调查如果河道水体具有较高的悬浮物，水体泥沙含量较高，可适当增加沉沙槽的深度，一般设定为5-6年清淤一次为宜。

步骤3）中通过构造生态塘，配置沉水植物、挺水植物、底栖动物和仿生植物，作为枯水期动植物和微生物的避难所，保存河流生态系统多样性，以便在丰水期快速恢复。

所述生态塘位于最后一级沉沙槽的下游区域，距沉沙槽距离20m，生态塘的开挖遵循近自然修复理论和空间异质性假说，在满足河道边坡稳定、行洪安全的前提下最大程度贴近自然，因地制宜，构造多样的深潭、滩地、砾石群、回水区、静水区等近自然场景，增加生态塘的空间异质性，从而提供更多的生态位，为更多的物种提供生活条件。

生态塘的开挖在原河床的基础上向下挖深平均高度为2m的台地区域，该台地区域约占整个生态塘的40-60%；构造深潭的区域高度为3m，该部分约占整个生态塘的20-40%；相应的滩地区域为1m该部分约占整个生态塘的10-30%。在台地区域通过放置砾石群构造回水区和静水区，砾石群由大石头和小石头组合堆砌，堆砌高度相对生态塘台地的平均高度为1m。

生态塘的整体形状为凹凸不一的不规则形态，最大限度贴近自然河道形态。生态塘的边坡坡降比为1:1，生态塘边坡采用生态袋护砌，防止边坡因水流的扰动而坍塌淤积塘底。

在生态塘深潭区域配置底栖动物（优选本地种的螺、蚌和贝类等一种或多种组合）、在生态塘平缓区域配置沉水植物（优选本地种的马来眼子菜、菹草、狐尾藻、苦草等一种或者多种）和仿生植物（阿科蔓生态基），在滩地区域和护坡的生态袋区域配置挺水植物（优选本地种的芦苇、香蒲、菖蒲、水葱、千屈菜等中的一种或者多种）。

Claims

1.一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，其特征在于：所述步骤1）中河道环境调查作为生物保育区构建的本底资料；调查内容包括河道沿线闸坝运行及水位高程、河道水文监测数据、水体悬浮物、水质基础指标、河道周边区域挺水植物、沉水植物、浮游动植物、底栖动物、水体和底泥微生物。

3.根据权利1所述的一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，其特征在于：所述步骤2）中的沉沙槽位于拦水坝下游区域，离拦水坝100 m -150m，沉沙槽为在河底开挖的垂直于水流的梯形凹槽。

4.根据权利3所述的一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，其特征在于：所述步骤2）中的沉沙槽的设置为3-5级，每个沉沙槽间隔5m。

5.根据权利1所述的一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，其特征在于：所述步骤3）中的生态塘位于最后一级沉沙槽的下游区域，距沉沙槽距离20m-25m，生态塘内构造多样的深潭区、滩地区、砾石群区、回水区、静水区等地形。

6.根据权利5所述的一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，其特征在于：所述步骤3）中的生态塘的开挖在原河床的基础上向下挖深平均高度为2m的台地区域，该台地区域约占整个生态塘的40-60%；深潭区在原河床以下的高度为3m，深潭区占整个生态塘的20-40%；相应的滩地区在原河床以下的高度为1m，该部分占整个生态塘的10-30%；在台地区域通过放置砾石群形成砾石群区，砾石群区可构造回水区和静水区，砾石群由大石头和小石头组合堆砌，堆砌高度相对生态塘台地的平均高度为1m。

7.根据权利6所述的一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，其特征在于：所述步骤3）中的生态塘的整体形状根据河流坝下浅水区形态而定，生态塘的水平投影为凹凸不一的不规则形态；生态塘的边坡坡降比为1:1，生态塘边坡采用生态袋护砌。

8.根据权利1所述的一种基流匮乏型河流坝下浅水区生物保育区的构建方法，其特征在于：所述步骤3）中的生态塘内根据河道环境调查结果选取本地区的优势物种予以配置或投放；在深潭区域配置底栖动物、在生态塘平缓区域配置沉水植物和仿生植物，在滩地区域和护坡的生态袋区域配置挺水植物。