CN111908613B - 一种旁置弯曲湿地水塘植被的生态缓冲带及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水环境生态治理工程领域，涉及一种湖泊生态修复技术，具体涉及一种旁置弯曲湿地水塘植被的生态缓冲带及其构建方法。本发明生态缓冲带成梯级结构，由所述梯级结构上端到下端依次设置耐湿植物带、旁置弯曲湿地带、喜湿植物带、集水塘、自然湿地带。本发明提供的旁置弯曲湿地水塘植被生态缓冲带既具有消纳支流污染物、上部陆地面源污染物的作用，还具有景观效果，同时还可适用于水位变化，自然水位的消涨对旁置弯曲湿地带、集水塘、植被的影响均较小。

Description

一种旁置弯曲湿地水塘植被的生态缓冲带及其构建方法

技术领域

本发明属于水环境生态治理工程领域，涉及一种湖泊生态修复技术，具体涉及一种旁置弯曲湿地水塘植被的生态缓冲带及其构建方法。

背景技术

随着城镇化的快速发展和人类活动的加剧，我国的许多湖泊都受到不同程度的污染，湖泊修复迫在眉睫。生态缓冲带是在河湖库与陆地交界的一定区域内设置生态屏障区。利用缓冲带内植物的吸附和分解作用，减少来自面源污染等营养物质进入河道，形成控制面源污染的最后一道防线，达到保护和改善水质的目的。同时也美化了河流生态景观，改善了人居环境，为鸟类等野生动物提供了栖息场所。

尽管现有发明专利公开了关于河岸带生态缓冲带的构建方法，如申请号为201510459695.4的专利“一种河岸生态缓冲带及其构建方法”，申请号为201710268052.0的专利“用于消减面源污染的河岸带湿地的构建方法”，申请号为201410269831.9的专利“适用于消落区水湾坡地的梯塘改造方法及梯塘结构”。这些技术在河湖库治理中起到一定的效果，但从长远看，现有的生态缓冲带技术仍然存在以下缺陷：(1)上述缓冲带设计仅针对上部陆地污染物输入的治理方法，未将上部陆地、周边支流与湖体看作一个整体生态系统看待，而污染物质的迁移转化发生在整个生态系统中，因此污染物去除必须从整个系统角度考虑修复方法；(2)现有生态缓冲带的设置仅通过植物配置或不同高程下集水塘与植物的组合配置达到去除污染物的目的。

为了克服上述技术缺陷，本发明利用生态学原理，建立上部陆地、周边支流与湖体之间的生态关系，把陆地、支流、湖体作为一个整体生态系统来看待，构建外源污染物(包括上部陆地与入湖支流)与水体之间的生态屏障，实现水质改善、稳定持续达标的目的。

弯曲湿地带是借鉴自然界河流水动力学原理达到净化污染物的目的，因其施工简单、无污染是水生态修复中重要的工程技术措施。但是这种技术一般应用于单一河流或湖泊的引水治理，发挥功能单一，现无资料显示与集水塘、植物带结合应用于生态缓冲带构建。而传统生态缓冲带仅针对不同植物的立体搭配，或针对岸带土体结构、坡度等工程改造。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种生态缓冲带，该生态缓冲带既能消纳支流污染物，又能消纳上部陆地面源污染物。

所述生态缓冲带成梯级结构，由所述梯级结构上端到下端依次设置耐湿植物带、旁置弯曲湿地带、喜湿植物带、集水塘、自然湿地带。

进一步，所述耐湿植物带种植荻、芦苇、水杉、中山杉、芭蕉、垂柳、枫杨中至少2种。

进一步，所述梯级结构的坡地为小于15°，所述喜湿植物带的坡度为小于10°。

优选地，所述梯级结构的坡地为5-10°，喜湿植物带的坡度为2-5°；所述梯级结构的坡地为于10-15°，喜湿植物带的坡度为5-10°。

进一步，所述旁置弯曲湿地带的水引自支流，在所述支流和所述旁置弯曲湿地带建立调节水坝。

具体地，所述支流为污染相对严重的河流，所述支流的引水量为整个支流的30％-40％。

进一步，所述旁置弯曲湿地带的宽度为30-50m，深度为0.4-0.5m，弯曲系数为1.3-2.0，水流速为3-5L/h，坡度为1.5％-2％。

进一步，所述旁置弯曲湿地带的实际总长度根据沿储水源岸线长度确定。

进一步，在所述旁置弯曲湿地带延程的总长度至少为2/3处和所述旁置弯曲湿地带末端设置出水生态沟渠，所述生态沟渠位于所述喜湿植物带。出水排入所述集水塘，以起到进一步消纳污染物的效果。

优选地，在所述旁置弯曲湿地带延程的总长度至少为2/3处设置1个出水生态沟渠，在所述自然湿地带末端设置1个出水生态沟渠。

进一步，所述生态沟渠底部、侧壁及岸边均铺设5-10cm砾石，深度为0.3-0.4m，并种植水生植物。

进一步，所述喜湿植物带种植择香蒲、空心菜中至少1种。

进一步，所述自然湿地带采用自然表面流形式，侧壁种植固土的、吸附氮磷较强的水生植物。

进一步，所述集水塘内设置闸和出水主管道，所述出水主管道沿坡度5-10°从所述集水塘底铺设至所述自然湿地带，然后在距离所述自然湿地带表面0.3-0.5m处，在所述出水主管道接通三通支管道，所述三通支管道连接若干带孔布水管。

进一步，所述集水塘的数量和大小可根据一定时期内最大暴雨流入水塘径流量和旁置弯曲湿地带的出水量确定。

进一步，所述自然湿地带种植的挺水植物可选择荷花、美人蕉、马蹄莲、香蒲、千屈菜、茭白、水葱、菖蒲、梭鱼草中的至少1种。

进一步，所述自然湿地带设置2-3个出水渠直接流入储水源。

进一步，所述集水塘内可种植挺水和沉水植物，挺水植物可选择荷花、美人蕉、马蹄莲、香蒲、千屈菜、茭白、水葱、菖蒲、梭鱼草中的至少1种。

沉水植物可选择金鱼藻、黑藻、眼子菜、狐尾藻、苦草中至少1种。在生态功能和景观效果上呈现明显的梯度变化，充分利用错位、分化的多种群，利用湿地植物种群的相互补充形成稳定的群落构成，使其一年四季可分别以观花、观叶、观植株为主，既达到到达较高的观赏价值又净化污染物。

进一步，所述集水塘内放养鱼类为白鲢、鳙鱼、鳜鱼，投放密度分别为1尾/180m²、1尾/280m²、1尾/160m²。

本发明目的在于提供一种构建储水源生态缓冲带的方法。

所述方法包括以下步骤：

(1)划定构建生态缓冲带区域：选择距离储水源最高水位线外延500-1000m以内的陆地区域，作为生态缓冲带区域；

(2)对划定的所述陆地区域做坡度分析，将所述陆地区域修正为梯级结构；

(3)按前述的生态缓冲带构建所述储水源生态缓冲带。

进一步，所述储水源包括为有支流的江/河/湖。

进一步，步骤(2)所述梯级结构的坡地为小于15°。若大于15°，可根据实际情况进行处理至小于15°。

具体地，所述耐湿植物带种植荻、芦苇、水杉、中山杉、芭蕉、垂柳、枫杨中至少2种。

具体地，所述梯级结构的坡地为小于15°，所述喜湿植物带的坡度为小于10°

优选地，所述梯级结构的坡地为5-10°，喜湿植物带的坡度为2-5°；所述梯级结构的坡地为于10-15°，喜湿植物带的坡度为5-10°。

具体地，所述旁置弯曲湿地带的水引自支流，在所述支流和所述旁置弯曲湿地带之间建立调节水坝。

具体地，所述支流为储水源污染相对严重的河流支流，所述支流的引水量为整个支流的30％-40％。

具体地，所述旁置弯曲湿地带的宽度为30-50m，深度为0.4-0.5m,弯曲系数为1.3-2.0，水流速为3-5L/h，坡度为1.5％-2％。所述旁置弯曲湿地带的实际总长度根据沿储水源岸线长度确定。

具体地，在所述旁置弯曲湿地带延程的总长度至少为2/3处和所述旁置弯曲湿地带末端设置出水生态沟渠，所述生态沟渠位于所述喜湿植物带。出水排入所述集水塘。以起到进一步消纳污染物的效果。

优选地，在所述旁置弯曲湿地带延程的总长度至少为2/3处设置1个出水生态沟渠，在所述自然湿地带末端设置1个出水生态沟渠。

具体地，所述生态沟渠底部、侧壁及岸边均铺设5-10cm砾石，深度为0.3-0.4m，并种植水生植物。

具体地，所述喜湿植物带种植择香蒲、空心菜中至少1种。

具体地，所述自然湿地带采用自然表面流形式，侧壁种植固土的、吸附氮磷较强的水生植物，底部放置10-15cm砾石。

具体地，所述集水塘内设置闸和出水主管道，所述出水主管道沿坡度5-10°从所述集塘底铺设至所述自然湿地带，然后在距离所述自然湿地带表面0.3-0.5m处，在所述出水主管道接通三通支管道，所述三通支管道连接若干带孔布水管。

具体地，所述集水塘的数量和大小可根据一定时期内最大暴雨流入水塘径流量和旁置弯曲湿地带的出水量确定。

具体地，所述自然湿地带种植的挺水植物可选择荷花、美人蕉、马蹄莲、香蒲、千屈菜、茭白、水葱、菖蒲、梭鱼草中的至少1种。

具体地，所述自然湿地带设置2-3个出水渠直接流入储水源。

具体地，所述集水塘内可种植挺水和沉水植物，挺水植物可选择荷花、美人蕉、马蹄莲、香蒲、千屈菜、茭白、水葱、菖蒲、梭鱼草中的至少1种。

沉水植物可选择金鱼藻、黑藻、眼子菜、狐尾藻、苦草中至少1种。在生态功能和景观效果上呈现明显的梯度变化，充分利用错位、分化的多种群，利用湿地植物种群的相互补充形成稳定的群落构成，使其一年四季可分别以观花、观叶、观植株为主，既达到到达较高的观赏价值又净化污染物。

具体地，所述集水塘内放养鱼类为白鲢、鳙鱼、鳜鱼，投放密度分别为1尾/180m²、1尾/280m²、1尾/160m²。

本发明目的在于还提供一种前述的生态缓冲带在治理江/河/湖中的应用。

本发明的有益效果在于：

本发明针对上部陆地、周边支流与湖体之间的生态关系，把陆地、支流、湖体作为一个整体生态系统来看待，创新性将自然弯曲湿地与集水塘，植被融合起来，实现上部陆地面源污染和入湖支流点源污染的充分净化。旁置弯曲湿地带既可消减上部陆地系统面源污染，又可消纳入湖支流污染物；集水塘又可进一步消纳旁置弯曲湿地带出水污染物。

本发明提供的旁置弯曲湿地水塘植被生态缓冲带既具有消纳污染物的作用，还具有景观效果，同时还可适用于水位变化，自然水位的消涨对旁置弯曲湿地、集水塘、植被的影响均较小。

本发明的技术实施简单、造价较低、无需精细管理，特别适用于大型湖库岸边缓冲带的构建，对于减轻湖库污染物的输入具有重要应用价值。

附图说明

图1为生态缓冲带结构简图。

图2为旁置弯曲湿地带出水生态沟渠简图。

图3为集水塘出水管道分布/连接侧视图。

图4为集水塘出水管道分布/连接俯视图。

1-耐湿植物带；2-旁置弯曲湿地带；3-喜湿植物带；4-集水塘；5-自然湿地带；6-湖库；7-旁置弯曲湿地带出水生态沟渠；8-集水塘连接至自然湿地处的主管道；9-与主管道连接的三通支管道；10-与三通支管道相连的带孔布水管。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1生态缓冲带A

本发明实施例提供一种生态缓冲带A，具体参照图1、图2、图3、图4说明。

整体成梯级结构，由梯级结构上端到下端依次设置耐湿植物带、旁置弯曲湿地带、喜湿植物带、集水塘、自然湿地带。

其中，梯级结构的坡地为小于15°，喜湿植物带的坡度为小于10°；具体地，梯级结构的坡地为5-10°，喜湿植物带的坡度为2-5°；所述梯级结构的坡地为于10-15°，喜湿植物带的坡度为5-10°。

旁置弯曲湿地带的水引自支流，在支流和旁置弯曲湿地带建立调节水坝，旁置弯曲湿地带的宽度为30-50m，深度为0.4-0.5m,弯曲系数为1.3-2.0，水流速为3-5L/h，坡度为1.5％-2％。旁置弯曲湿地带的实际总长度根据沿储水源岸线长度确定。

在旁置弯曲湿地带延程的总长度至少为2/3处设置1个出水生态沟渠，在旁置弯曲湿地带末端设置1个出水生态沟渠，出水排入所述集水塘。以起到进一步消纳污染物的效果。

生态沟渠位于喜湿植物带，其底部、侧壁及岸边均铺设5-10cm砾石，并种植水生植物，深度0.3-0.4m。

集水塘内设置闸和出水主管道，出水主管道沿坡度5-10°从塘底铺设至自然湿地带，然后在距离自然湿地带表面0.3-0.5m处，在出水主管道接通三通支管道，三通支管道再连接若干带孔布水管。

自然湿地带采用自然表面流形式，侧壁种植固土的、吸附氮磷较强的水生植物。

实施例2生态缓冲带B

本发明实施例提供另一种生态缓冲带B，在实施例1的基础上进行说明。

在耐湿植物带种植荻、芦苇、水杉、中山杉、芭蕉、垂柳、枫杨中至少2种。

在喜湿植物带种植香蒲、空心菜中至少1种。

在自然湿地带种植挺水植物荷花、美人蕉、马蹄莲、香蒲、千屈菜、茭白、水葱、菖蒲、梭鱼草中的至少1种。

在集水塘植挺水和沉水植物，挺水植物选择荷花、美人蕉、马蹄莲、香蒲、千屈菜、茭白、水葱、菖蒲、梭鱼草中的至少1种。

沉水植物选择金鱼藻、黑藻、眼子菜、狐尾藻、苦草中至少1种。并在集水塘内放养鱼类为白鲢、鳙鱼、鳜鱼，投放密度分别为1尾/180m²、1尾/280m²、1尾/160m²。

实施例3大型湖库生态缓冲带构建

选择具有多条入湖支流的大型湖库，划定构建生态缓冲带区域：选择湖库上部面源污染较重、距离湖库最高水位线外延500-1000m以内的陆地区域，作为生态屏障区。在生态缓冲带的构建区域内，距离岸边由远及近依次设置耐湿植物带、旁置弯曲湿地带、喜湿植物带、集水塘、自然湿地带的梯级结构。整个梯级结构的坡地为小于15°，其中喜湿植物带的坡度为小于10°。

(1)耐湿植物带：种植荻、芦苇、水杉、中山杉、芭蕉、垂柳、枫杨中的至少2种。所选植物以当地本土植物为主。

(2)旁置弯曲湿地带：在耐湿植物带和湿生植物带中间设置近自然的旁置弯曲湿地带。旁置弯曲湿地带的来水引自污染相对较重的入湖支流。

支流引水方式：在入湖支流和旁置弯曲湿地带间建立1个调节水坝，调节坝可调节入湖支流进入旁置弯曲湿地带的水量。

入湖支流引水量为整个支流的30％-40％。旁置弯曲湿地带的实际总长度根据沿湖岸线确定，宽度为30-50m，深度为0.4-0.5m,弯曲系数为1.3-2.0，水流速为3-5L/h，坡度为1.5％-2％。

湿地采用自然表面流形式，侧壁种植固土的、吸附氮磷较强的水生植物，底部放置10-15cm砾石。为了补足湖体水量，湿地带延程在总长度至少为2/3处设置1个出水生态沟渠，在湿地末端设置1个出水生态沟渠，出水排入下部集水塘，以起到进一步消纳污染物的效果。

生态沟渠位于喜湿植物带，底部、侧壁及岸边均铺设5-10cm砾石，并种植水生植物，深度0.3-0.4m。

(3)喜湿植物带：种植香蒲、空心菜中至少1种。所选植物以当地本土植物为主。

(4)集水塘：位于旁置弯曲湿地带的下部区域，数量和大小可根据10年一遇的最大暴雨径流量和旁置弯曲湿地带的出水量确定。

水塘内可种植挺水和沉水植物，挺水植物选择荷花、美人蕉、马蹄莲、香蒲、千屈菜、茭白、水葱、菖蒲、梭鱼草中的至少1种。沉水植物选择金鱼藻、黑藻、眼子菜、狐尾藻、苦草中至少1种。

水塘内放养鱼类为白鲢、鳙鱼、鳜鱼，投放密度分别为1尾/180m²、1尾/280m²、1尾/160m²。

(5)自然湿地带：湿地采用自然表面流形式，侧壁种植固土的、吸附氮磷较强的水生植物。挺水植物可选择荷花、美人蕉、马蹄莲、香蒲、千屈菜、茭白、水葱、菖蒲、梭鱼草中的至少1种。设置2-3个出水渠直接流入湖体。所选植物以当地本土植物为主。

(6)集水塘和自然湿地带的管道

在集水塘内设置闸和出水主管道，出水主管道沿坡度5-10°从塘底铺设至自然湿地处，然后在距离湿地表面0.3-0.5m处在主管道处接通1个三通支管道，三通支管道再连接若干带水孔布水管。

实施例4湖北某湖的生态缓冲带构建

根据调查，湖北某湖长度43.1km，岸线长430km，最大湖宽13.3km，平均宽6.34km，最大水深4.3m，平均水深2.9m，相应湖水面面积127.6km²，多年平均水位20.75m，湖容积3.05亿m³，属于大型湖泊。该湖汇水区，包括入湖支流16条。其中有一支流河长77.9km，集水面积854km²，是入湖最大的一条支流，且该支流周边有工业、商业区，污水处理厂以及公路等，河流污染相对较重，属于III类水质。该湖上部陆地部分主要面源污染为流域畜禽养殖污染、生活污染排放、农业化肥等。

经分析，该湖西部面源污染较重，因此在西部陆地区域划定500m范围为生态缓冲带，从上到下依次设置耐湿植物带、旁置弯曲湿地带、喜湿植物带、集水塘、自然湿地带。坡度为10°。

旁置弯曲湿地带，在入湖支流和旁置弯曲湿地带间建立1个调节水坝，调节坝可调节入湖支流进入旁置弯曲湿地带的水量。入湖支流引水量为整个支流的30％。旁置弯曲湿地带的实际总长度为80km，宽度为50m，深度为0.5m,弯曲系数为1.3，水流速为4L/h，坡度为1.5％。

距离旁置弯曲湿地带全长53km处，设置1个生态出水渠：长度200m，坡度为3度。侧壁及岸边均铺设10cm砾石，并种植水生植物，深度0.4m。

距离旁置弯曲湿地带全长80km处，设置1个生态出水渠：长度200m，坡度为3度。侧壁及岸边均铺设10cm砾石，并种植水生植物，深度0.4m。

耐湿植物带：选择芦苇+水杉+中山杉。

喜湿植物带选择香蒲+空心菜。

集水塘内挺水植物选择美人蕉+茭白+荷花。沉水植物选择苦草+黑藻。投放白鲢、鳙鱼，投放密度分别为1尾/180m²，1尾/280m²。

自然湿地带：设置2个出水渠直接流入湖体。所选植物以当地本土植物为主，挺水植物选择美人蕉+香蒲+荷花。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.生态缓冲带，其特征在于，所述生态缓冲带成梯级结构，由所述梯级结构上端到下端依次设置耐湿植物带、旁置弯曲湿地带、喜湿植物带、集水塘、自然湿地带；所述旁置弯曲湿地带的水引自支流，在所述支流和所述旁置弯曲湿地带建立调节水坝；在所述旁置弯曲湿地带延程的总长度至少为2/3处和所述旁置弯曲湿地带末端设置出水生态沟渠，所述生态沟渠位于所述喜湿植物带，深度0.3-0.4m。

2.根据权利要求1所述的生态缓冲带，其特征在于，所述梯级结构的坡地为小于15°，所述喜湿植物带的坡度为小于10°。

3.根据权利要求1所述的生态缓冲带，其特征在于，所述旁置弯曲湿地带的宽度为30-50m，深度为0.4-0.5m，弯曲系数为1.3-2.0，水流速为3-5L/h，坡度为1.5%-2%。

4.根据权利要求1所述的生态缓冲带，其特征在于，所述集水塘内设置闸和出水主管道，所述出水主管道沿坡度5-10°从所述集水塘底铺设至所述自然湿地带，然后在距离所述自然湿地带表面0.3-0.5m处，在所述出水主管道接通三通支管道，所述三通支管道连接若干带孔布水管。

5.根据权利要求1所述的生态缓冲带，其特征在于，所述自然湿地带采用自然表面流形式，侧壁种植固土的、吸附氮磷较强的水生植物。

6.构建储水源生态缓冲带的方法，其特征在于，所述的方法具体包括：

1）划定构建生态缓冲带区域：选择距离储水源最高水位线外延500-1000m以内的陆地区域，作为生态缓冲带区域；

2）对划定的所述陆地区域做坡度分析，将所述陆地区域修正为梯级结构；

3）利用权利要求1-5任一所述的生态缓冲带在所述储水源旁构建储水源生态缓冲带。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述储水源为有支流的江/河/湖。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2）所述梯级结构的坡地为小于15°。

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