CN111333197A - 一种枯水性河流的生态修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种枯水性河流的生态修复方法，包括以下步骤：S1：河流河床条件勘测及河床基底条件处理；S2：对河流河岸进行修复；S3:河流水文修复:在河流上游设置自吸式离心泵一，通过管道与水库连接，当河流处于枯水期时，自吸式离心泵一将水库中水调度对河流进行补给，保证河道内最小生态需水量，在河流下游设置自吸式离心泵二，自吸式离心泵二通过管道与河流上游连接，在缺水期离心泵二抽取河流下游的水提升至上游，再由上游流下，保持河道水流流动，对河流河床营造凹凸地形，枯水期该种地形可收集雨水，营造水滩，提高雨水的下渗率；S4：对河流上中下游分级生态修复。本发明具有可以系统且完整的修复枯水性河流的水生态系统的优点。

Description

一种枯水性河流的生态修复方法

技术领域

本发明属于水体的生态修复方法的技术领域，具体涉及一种枯水性河流的生态修复方法。

背景技术

枯水性河流的流量、水位等随季节变化显著，河流水量十分不稳定，不能满足用水的需要，且丰水期洪涝灾害频发，枯水期断流严重，河流生态系统极为脆弱。

枯水性河流由于传统防洪工程、沿岸工业污染，导致河道人工化程度较高，水质污染严重。近年来，枯水性河流生态系统化严重，河道植被退化，河床裸露，自然景观日渐退化。随着河流水质的恶化，河流水生态环境不断退化，河流断流问题日益加剧。国内对于河流景观研究起步较晚，针对枯水性河流的研究成果较少，还处于探索阶段，通过构建基于生态修复功能下的景观方法研究，对枯水性河流的生态修复具有一定的理论和应用意义。目前关于恢复河流生态功能的理论研究较多，如专利CN108483816A，申请公布日为2018.09.04公开了一种河道水生植物生态修复方法。但对于在枯水期无水、丰水期有水且水质较差的枯水性河流而言，此专利却不能很好地解决枯水性河流的问题。再如专利CN110183075A，申请公布日为2019.08.30，公开了一种河道治理方法，利用硅藻土净化河道。但是其对于枯水性河流来说并不适用，其中可能存在堵塞、泄露等情况，且行洪期和枯水期都不能使用。

现今传统的拦蓄坝，生态浮床等人工治理手段虽然有部分的成效，但是耗费成本较高且不具有一个长期适用性。对于枯水性河流的治理，必须依据其特性，因地制宜，根据其水流特性及当地环境，对其进行宏观的把控，进行科学的规划，需要一套系统且完整的修复方法使北方河流的水生态系统恢复正常，维持其水生态功能的持续性。水体是一个复杂而有庞大的生态系统，只有利用生态系统的恢复与修复才能使水体得到真正的长治久安。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种枯水性河流的生态修复方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种枯水性河流的生态修复方法，包括以下步骤：

S1：河流河床条件勘测及河床基底条件处理：对所需治理河道的河床进行勘测，判断河床淤泥、垃圾堆积情况，若河床淤泥、垃圾堆积严重，先对河床进行修复，对河床清淤，使用黏土对河床填压形成防渗层，靠近河岸的河床设置浅水区，以适应水生植物着生要求；

S2：对河流河岸进行修复：根据所需要治理的河流河道的冲刷程度确定河岸线，对冲刷程度较小的地段设置生态护岸，对冲刷程度较高的岸线设置生态驳岸，其中，在河道转弯处设置硬质驳岸或人工生态基；

S3:河流水文修复:在河流上游设置自吸式离心泵一，自吸式离心泵一通过管道与水库连接，当河流处于枯水期时，自吸式离心泵一将水库中水调度对河流进行补给，保证河道内最小生态需水量，在河流下游设置自吸式离心泵二，自吸式离心泵二通过管道与河流上游连接，在缺水期离心泵二抽取河流下游的水提升至上游，再由上游流下，保持河道水流流动，对河流河床营造凹凸地形，枯水期该种地形可收集雨水，营造水滩，提高雨水的下渗率；

S4：对河流上中下游分级生态修复：在河流上游设网格，网格初步过滤，拦截大颗粒污染物，网格旁设收集槽，被网格拦下的大颗粒污染物移入收集槽收集处理，河流上游种植挺水植物和碳性纤维草构建生态修复系统并形成一定的景观效应，碳性纤维草可以有效吸附水体中的杂质进一步提高水体的透明度，在河流中游设置橡胶坝提升河床高度，增加河流蓄水能力，形成跌水式景观，并在河床设置喷泉曝气，进一步增加水体中溶解氧，在河流中段形成一个集中净化区，组团种植具有强净化能力的水生植物，在河流下游构建以水平潜流湿地和垂直潜流湿地组合成的复合潜流湿地系统，种植兼具观赏与净化的水生植物，下游高滩湿地植物选用范围较广，极少被淹没，种植固土功能的耐旱、常绿本土植物，减少河水冲刷造成的水土流失，保证枯水期河道绿被覆盖。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

S4中，河流中段种植的具有强净化能力的水生植物为芦苇、水葱、水烛、美人蕉、黄菖蒲、菖蒲、野茭白、凤眼莲。

S4中，河流上游设的网格为拦截网，拦截网下端插入河床，上端高出水面，倾斜设置。

S4中，自吸式离心泵二在非枯水期时，视河道内水体污染情况选择开启或者关闭，如需要进一步提升水体的净化能力，则开启，自下而上抽水至上游，经水生植物及水中微生物净化再流下，若遇枯水期，则一直开启，保持水体的流动，克服河道季节性断流的特征。

S4中，复合潜流湿地系统在冬季铺设相应的防护膜，使复合潜流湿地系统中种植的植物在低温条件下任然能够正常运行工作。

S4中，在河流下游构建以水平潜流湿地和垂直潜流湿地组合成的复合潜流湿地系统，种植兼具观赏与净化的水生植物可以包括美人蕉、香蒲、菖蒲、再力花、芦苇、黄花鸢尾。下游高滩湿地种植的耐旱、常绿本土植物可以包括千曲草和香根草。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的水体修复方法，把握河流治理最重要的河岸、河床、湿地这三个要素，恢复河流的完整性和蜿蜒性。针对枯水期与丰水期的水文特征，为枯水性河流易断流提供了良好的修复方法，利用提升泵和橡胶坝让水体保证了水流流态的稳定性，辅助的引水调水更是为严重枯水期的河道提供了良好的修复方法。同时设置的曝气装置，通过水体曝气复氧使河道生态系统恢复到正常状态，为后续步骤中的动植物提供生长环境，通过对河道的修复，保障动植物的生存空间，利用其相互作用，逐渐改善河流水生态环境，可持续改善河道内景观。

上中下游分级生态治理，利用上中下游不同河道特性，修复河流水质，有利于恢复河道被破坏的生态系统，有利于提高生态系统的稳定，便于维护与管理。虽然其针对枯水性河流，但对一般性河流同样也具有适用价值，可广泛应用于河流水体治理，恢复河流生态环境具有良好的效果，可实现生态效益，社会效益和经济效益相统一的河流景观构建模式，为新型绿色生态河流景观构建提供了研究基础。

具体实施方式

本发明的一种枯水性河流的生态修复方法，包括以下步骤：

S1：河流河床条件勘测及河床基底条件处理：对所需治理的河道基底条件的了解及针对该河道的地形地貌筛选出适合该河道的治理方案，对所需修复的河道的河床河岸进行研究、勘测。若河床受损严重则因先对河床进行修复，对河道进行清淤，设置相应防渗层，建议使用黏土填压的防渗层；靠近岸边的河床更应进一步细化处理，设置浅水区考虑水生植物着生、水位、坡度要求，都应以当地河流地貌特征为依据。

S2：对河流河岸进行修复：根据所需要治理的河流河道的冲刷程度确定河岸线，对冲刷程度较小的地段设置生态护岸，冲刷程度较高的岸线设置生态驳岸，以自然堆土、毛石、木桩等作为护坡形式，坡度小于 30°设置自然岸线，缓坡入水促进植物生长，适宜生物繁衍；坡度在30°～ 40°，冲刷程度较高的地区设置毛石驳岸；坡度在40°～ 60°的区域可设置木桩驳岸，可以和周边的自然景观较好地融合，并栽植一定数量的水生植物；在防洪压力较大，如河道转弯处设置硬质驳岸，包括台阶式亲水驳岸、垂直驳岸等。或者选用人工生态基，人工生态基是利用仿生学原理，模仿沉水植物的形态，类似于人工填料，为微生物大量增殖、净化水体提供载体、创造条件，同时又具有水生植物的某些特点，外观酷似沉水植物，能很好适应不同季节水位变化的特点。

S3:河流水文修复:河道周围的污水处理厂等处理后的水通过管网引入河道，河道内被污染的水通过截污管涵输送到污水处理厂，经过净化处理后中水回用的水用来增加河道流量，在河流上游设置自吸式离心泵一，自吸式离心泵一通过管道与水库连接，当河流处于枯水期时，自吸式离心泵一将水库中水调度对河流进行补给，保证河道内最小生态需水量，在河流下游设置自吸式离心泵二，自吸式离心泵二通过管道与河流上游连接，在缺水期离心泵二抽取河流下游的水提升至上游，再由上游流下，保持河道水流流动，对河流河床营造凹凸地形，枯水期该种地形可收集雨水，营造水滩，提高雨水的下渗率；恢复河流的蜿蜒性、连续性、多样性，

S4：对河流上中下游分级生态修复：对于北方河流的治理，对于上游要求做到初步拦截污染物，在上游收纳污水的排污口设置水闸，在河流上游设网格，网格初步过滤，拦截大颗粒污染物，网格旁设收集槽，被网格拦下的大颗粒污染物移入收集槽收集处理，河流上游种植挺水植物和碳性纤维草构建生态修复系统并形成一定的景观效应，碳性纤维草可以有效吸附水体中的杂质进一步提高水体的透明度，河流的黑臭水体问题通过构建河流生态修复系统来得以修复。在河流中游设置橡胶坝提升河床高度，增加河流蓄水能力，形成跌水式景观，并在河床设置喷泉曝气，进一步增加水体中溶解氧，在河流中段形成一个集中净化区，组团种植具有强净化能力的水生植物，可以达到净化黑臭水体同时兼具观赏价值的目的。在河流下游构建以水平潜流湿地和垂直潜流湿地组合成的复合潜流湿地系统，种植兼具观赏与净化的水生植物。下游高滩湿地植物选用范围较广，极少被淹没，以具有固土功能的耐旱、常绿本土植物为主，减少河水冲刷造成的水土流失，保证枯水期河道绿被覆盖，保障河流四季植被景观效果，节点处配以彩色观赏类植物，提高观赏性。低滩湿地景观种植以具有水质净化功能的湿生植物为主，局部点缀色相植物，采用自然式的组团设计，营造本地自然生境的生态湿地景观。

S4中，河流中段种植的具有强净化能力的水生植物为芦苇、水葱、水烛、美人蕉、黄菖蒲、菖蒲、野茭白、凤眼莲。

S4中，河流上游设的网格为拦截网，拦截网下端插入河床，上端高出水面，倾斜设置。

S4中，自吸式离心泵二在非枯水期时，视河道内水体污染情况选择开启或者关闭，如需要进一步提升水体的净化能力，则开启，自下而上抽水至上游，经水生植物及水中微生物净化再流下，若遇枯水期，则一直开启，保持水体的流动，克服河道季节性断流的特征。

S4中，复合潜流湿地系统在冬季铺设相应的防护膜，使复合潜流湿地系统中种植的植物在低温条件下任然能够正常运行工作。

下面结合实例对修复方法做具体说明：

陕西省榆林市清涧县清涧河为例，清涧河具有明显的北方季节性河流特征，河流流量较小，且随季节变化较大，丰水期洪水频发，枯水期时常发生断流现象；河流生态环境存在一定程度的破坏，河流自净能力下降，水质污染；植被稀疏。该段具有防洪泄洪的需求，已修建了较高的水泥护堤，河道硬化严重，自然景观丧失，生态问题较为严重，地域特色形式化。

河流基底修复：在原有河床的基础上进行疏通，恢复河流的连通性，运用小型水堰，小尺度的改变河流流速，丰富河道空间，形成多样化的栖息地。

河岸修复：根据当地环境生态适应性原则，应用植被护岸提高对水质的净化，营造自然护岸景观。在河水冲刷较为严重的地方，采用块石进行护岸防护，可以有效缓解河水冲击，石块缝隙还可以为动植物提供栖息环境，同时，作为天然景观，丰富护岸形式，提升美学价值。

河流水文修复：运用砾石/群、原木或防原木材料，进行河道形态进行蜿蜒性修复，结合橡胶坝、水堰等技术，营造溪流、跌水、喷泉等多种形式的水景，恢复河流的蜿蜒性、连续性、多样性，并通过水生植物将其美化，计算河道内最小生态需水量，保障其河流水体连续性，并通过小尺度的高差处理，营造自然溪流景观，提高水体流动性，可适度应用工程措施进行补给，避免断流带来的连续性的断裂。根据需要，设置二级坝，降低城市道路与河岸的高差，并利用藤本植物软化硬质前面，同时起到一定的微气候改善。根据枯水期和丰水期水位，进行双层河滩带设计，充分考虑不同时期的景观效果和娱乐活动，提高滨水空间的可达性和娱乐性。

上中下游分级生态治理：运用挺水植物在上游进行截污，初步过滤水体中的较大污染物，通过河流的自然蜿蜒形态及增加河水的治理。在中游运用橡胶坝适度拦蓄，提高河水滞留，利用植物的修复功能，对其进行净化，可少量设置小型喷泉对其水体进行曝气处理。运用生态浮岛技术，通过挺水植物、浮水植物等水生植物的净化作用，改善水质。利用凹凸地形营造营造水滩，收集雨水，提高雨水的下渗率。下游高滩湿地植物选用范围较广，极少被淹没，以具有固土功能的耐旱、常绿本土植物为主，减少河水冲刷造成的水土流失，保证枯水期河道绿被覆盖，保障河流四季植被景观效果，节点处配以彩色观赏类植物，提高观赏性。低滩湿地景观种植以具有水质净化功能的湿生植物为主，局部点缀色相植物，采用自然式的组团设计，营造本地自然生境的生态湿地景观。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种枯水性河流的生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：河流河床条件勘测及河床基底条件处理：对所需治理河道的河床进行勘测，判断河床淤泥、垃圾堆积情况，若河床淤泥、垃圾堆积严重，先对河床进行修复，对河床清淤，使用黏土对河床填压形成防渗层，靠近河岸的河床设置浅水区，以适应水生植物着生要求；

S2：对河流河岸进行修复：根据所需要治理的河流河道的冲刷程度确定河岸线，对冲刷程度较小的地段设置生态护岸，对冲刷程度较高的岸线设置生态驳岸，其中，在河道转弯处设置硬质驳岸或人工生态基；

S3:河流水文修复:在河流上游设置自吸式离心泵一，自吸式离心泵一通过管道与水库连接，当河流处于枯水期时，自吸式离心泵一将水库中水调度对河流进行补给，保证河道内最小生态需水量，在河流下游设置自吸式离心泵二，自吸式离心泵二通过管道与河流上游连接，在缺水期离心泵二抽取河流下游的水提升至上游，再由上游流下，保持河道水流流动，对河流河床营造凹凸地形，枯水期该种地形可收集雨水，营造水滩，提高雨水的下渗率；

S4：对河流上中下游分级生态修复：在河流上游设网格，网格初步过滤，拦截大颗粒污染物，网格旁设收集槽，被网格拦下的大颗粒污染物移入收集槽收集处理，河流上游种植挺水植物和碳性纤维草构建生态修复系统并形成一定的景观效应，碳性纤维草可以有效吸附水体中的杂质进一步提高水体的透明度，在河流中游设置橡胶坝提升河床高度，增加河流蓄水能力，形成跌水式景观，并在河床设置喷泉曝气，进一步增加水体中溶解氧，在河流中段形成一个集中净化区，组团种植具有强净化能力的水生植物，在河流下游构建以水平潜流湿地和垂直潜流湿地组合成的复合潜流湿地系统，种植兼具观赏与净化的水生植物，下游高滩湿地植物选用范围较广，极少被淹没，种植固土功能的耐旱、常绿本土植物，减少河水冲刷造成的水土流失，保证枯水期河道绿被覆盖。

2.根据权利要求1所述的一种枯水性河流的生态修复方法，其特征在于，S4中，河流中段种植的具有强净化能力的水生植物为芦苇、水葱、水烛、美人蕉、黄菖蒲、菖蒲、野茭白、凤眼莲。

3.根据权利要求1所述的一种枯水性河流的生态修复方法，其特征在于，S4中，河流上游设的网格为拦截网，拦截网下端插入河床，上端高出水面，倾斜设置。

4.根据权利要求1所述的一种枯水性河流的生态修复方法，其特征在于，S4中，自吸式离心泵二在非枯水期时，视河道内水体污染情况选择开启或者关闭，如需要进一步提升水体的净化能力，则开启，自下而上抽水至上游，经水生植物及水中微生物净化再流下，若遇枯水期，则一直开启，保持水体的流动，克服河道季节性断流的特征。

5.根据权利要求1所述的一种枯水性河流的生态修复方法，其特征在于，S4中，复合潜流湿地系统在冬季铺设相应的防护膜，使复合潜流湿地系统中种植的植物在低温条件下仍然能够正常运行工作。