CN113152354A - 一种感潮河段前置原位水生态修复结构和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种感潮河段前置原位水生态修复结构和方法，包括：岸坡，由堤岸顶开挖至河滩基底；隔墙，设置于岸坡底部的堤岸护脚位置，隔墙底部设有泄水孔，隔墙的外侧设有沉水植物平台，沉水植物平台种植沉水植物和/或浮叶植物；湿地基床填料，填充于隔墙和岸坡之间；第一种植土层，设置于湿地基床填料顶部，第一种植土层在隔墙的内侧形成挺水植物平台，挺水植物平台种植挺水植物；第二种植土层，由湿地基床填料沿岸坡回填至岸坡的坡顶，第二种植土层种植植物。将人工湿地嵌入河岸结构，恢复并增强河岸带功能，又不用单独征占地的做法，可促进人工生态河岸原位湿地带的建设，提升河岸生态功能及改善河道水质。
Description
技术领域
本发明用于河道生态恢复领域，特别是涉及一种感潮河段前置原位水生态修复结构和方法。
背景技术
受果林农田区城市化、河口设闸及河岸硬化等因素影响，原本每日有潮水进出的河涌、田垄，水动力弱化，感潮河段的纳潮量不断降低，河道自然潮汐动力在水质净化方面的功能持续被削弱。
此外，现有人工湿地，一方面需要专门的场地建设，点状分布，既占用土地资源，面积受到很大限制；另外，需要引水管渠及水泵提升，才能持续运行。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种感潮河段前置原位水生态修复结构和方法，将人工湿地嵌入河岸结构，恢复并增强河岸带在水质净化、生态恢复及滨水景观方面的功能，又不用单独征占地的做法，可促进人工生态河岸原位湿地带的建设，提升河岸生态及河道水质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，一种感潮河段前置原位水生态修复结构，包括：
岸坡，由堤岸顶开挖至河滩基底；
隔墙，设置于所述岸坡底部的堤岸护脚位置，所述隔墙底部设有泄水孔，所述隔墙的外侧设有沉水植物平台，所述沉水植物平台种植沉水植物和/或浮叶植物；
湿地基床填料，填充于所述隔墙和所述岸坡之间；
第一种植土层，设置于所述湿地基床填料顶部，所述第一种植土层在所述隔墙的内侧形成挺水植物平台，所述挺水植物平台种植挺水植物；
第二种植土层，由所述湿地基床填料沿所述岸坡回填至所述岸坡的坡顶，所述第二种植土层种植植物。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述湿地基床填料的孔隙率不小于30％。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述湿地基床填料包括沸石、石灰石、砾石，所述砾石的粒径为3～ 5cm，所述砾石铺在所述湿地基床填料的底层，所述沸石、石灰石的粒径为2～3cm，所述沸石、石灰石混合铺在砾石层顶部。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述隔墙的外侧设有块石压脚，块石间塞土以形成所述沉水植物平台。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述泄水孔设置于平均低潮位附近，所述泄水孔后采用碎石包反滤。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一种植土层顶底面均铺设土工布，所述第一种植土层顶铺设卵石层。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述岸坡的顶部设有卵石沟，所述卵石沟与所述挺水植物平台之间通过所述第二种植土层连接，所述第二种植土层间隔布置碎石盲沟，所述碎石盲沟外包土工布，所述卵石沟收集的雨水经碎石盲沟导入挺水植物平台。
第二方面，一种感潮河段前置原位水生态修复方法，包括以下步骤：
由堤岸顶向河滩方向放坡开挖至河滩基底，形成岸坡；
在堤岸护脚位置修建隔墙，所述隔墙底在平均低潮位附近预留泄水孔，在隔墙脚外侧设置块石压脚，顶面块石间塞土，形成沉水植物平台；
在所述隔墙和所述岸坡之间回填湿地基床填料，所述湿地基床填料顶部回填种植土，在所述隔墙的内侧形成挺水植物平台；
在所述湿地基床填料的基础上继续采用种植土压实回填岸坡；
在所述沉水植物平台种植沉水植物和/或浮叶植物，在所述挺水植物平台种植挺水植物，在所述挺水植物平台与堤岸顶之间采用植草护面。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述湿地基床填料的孔隙率不小于40％，所述湿地基床填料包括沸石、石灰石、砾石，所述砾石的粒径为3～5cm，所述砾石铺在所述湿地基床填料的底层，所述沸石、石灰石的粒径为2～3cm，所述沸石、石灰石混合铺在砾石层顶部。
结合第二方面和上述实现方式，在第二方面的某些实现方式中，所述岸坡的顶部设有卵石沟，所述卵石沟与所述挺水植物平台之间通过种植土坡连接，所述种植土坡间隔布置碎石盲沟，所述碎石盲沟外包土工布，所述卵石沟收集的雨水经碎石盲沟导入挺水植物平台。
上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
1.将人工湿地嵌入河岸结构，恢复并增强河岸带在水质净化、生态恢复及滨水景观方面的功能，通过原位湿地，又不用单独征占地的做法，可促进人工生态河岸原位湿地带的建设，提升河岸生态功能及改善河道水质。
2.将人工湿地技术引入河岸结构中，将湿地布置在河涌水质提升需要的第一线，利用潮汐动力驱动河涌水体在湿地中渗透流动，可充分发挥潮汐型湿地在水质净化方面的功能和反冲洗功能。
3.通过营造沉水、浮叶、挺水、岸坡三类不同类型的滨水植物带空间，为动植物提供多层次丰富的生存空间，营造河岸生态廊道。
4.河岸带的前置湿地植物配置从沉水、挺水到岸坡，三大类型，可以增加河岸的景观层次，提升滨水带景观。
5.作为沿线地面散流及小型雨水管的承泄区域，可截流沿岸地面初雨水等面源污染，起到前置湿地功能。
6.行洪期间，通过隔墙顶溢入湿地，吸纳洪水，等雨洪过后，湿地再通过泄水孔缓慢释水给河道，历时3～5小时，对吸纳雨洪中污染物，也可起到一定沉淀、吸附、分解的净化作用。
7.人工湿地对堤岸可起到缓冲防护作用，减少岸坡土壤流失，缓解河道流淤积。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例结构示意图；
图2是图1所示的一个实施例中湿地对潮汐的循环吐纳过程示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
参见图1，本发明的实施例提供了一种感潮河段前置原位水生态修复结构，包括岸坡1、隔墙2、湿地基床填料3、第一种植土层4 和第二种植土层5，岸坡1由堤岸顶开挖至河滩基底，为湿地基床填料3和种植土提供回填空间。隔墙2设置于岸坡1底部的堤岸护脚位置，隔墙2的高度低于平均高潮位，即高潮位时潮水能够漫过隔墙2 进入后侧的湿地。隔墙2底部设有泄水孔6，泄水孔6作为日常潮水进出通道，通过泄水孔6，在涨潮时潮水流入隔墙2内侧的湿地基床填料3，对湿地基床填料3进行反冲洗。落潮时，退水或渗流排水经泄水孔6排出，利用潮汐动力，河涌水周而复始的在人工湿地吐纳，长效发挥水质提升作用。隔墙2的外侧设有沉水植物平台，沉水植物平台种植沉水植物7和/或浮叶植物。根据需要还可以在隔墙2的顶部设置围栏8，提升湿地的安全性。
湿地基床填料3填充于隔墙2和岸坡1之间，湿地基床填料3采用多孔填料，可以在潮汐过程中为湿地吸纳河水。
第一种植土层4设置于湿地基床填料3顶部，第一种植土层4在隔墙2的内侧形成挺水植物平台，挺水植物平台种植挺水植物；
第二种植土层5由湿地基床填料3沿岸坡1回填至岸坡1的坡顶，第二种植土层5种植植物，形成植草护面，坡顶植绿篱8。
本发明的实施例在截污、分流措施的基础上，通过在感潮河段，沿岸坡1设置人工湿地，人工湿地技术与河道堤岸整治相结合，嵌入到岸坡1结构中，将湿地布置在最需要的地方，不单独占用土地，湿地呈带状，累计面积大，湿周长，可充分利用潮汐动力驱动人工湿地水体流动，恢复和增强河岸的水质净化能力，保障河道水质长治久清，具有良好的生态、经济、景观效益。
本发明的实施例利用潮汐动力恢复和强化河岸带的水质净化，为动植物栖息生态廊道、提升景观、打造海绵城市发挥重要作用。
在一些实施例中，湿地基床填料3的孔隙率不小于30％，例如可达40％，即1m3的湿地基床填料3可以吸纳0.4m3的水。行洪期间，通过隔墙2顶溢入湿地，吸纳洪水(约0.6m3/延米单侧河岸)，等雨洪过后，湿地再通过泄水孔6缓慢释水给河道，历时3～5小时，对吸纳雨洪中污染物，可起到一定沉淀、吸附、分解的净化作用。
进一步的，参见图1，湿地基床填料3包括沸石、石灰石、砾石，砾石的粒径为3～5cm，砾石铺在湿地基床填料3的底层，占比1/3～ 2/3，沸石、石灰石的粒径为2～3cm，沸石、石灰石混合铺在砾石层顶部，占比1/2～2/3。湿地基床填料3通过采用沸石、石灰石、砾石进行分层回填，孔隙率高，可达到40％，提高了抗堵塞效能和净化效能。
在一些实施例中，参见图1，隔墙2的外侧设有块石压脚9，压脚除增加挡墙稳定外，块石间塞土以形成沉水植物7平台，用于种植沉水植物7。
参见图1，泄水孔6在隔墙2底部预留，泄水孔6设置于平均低潮位附近，保证潮汐其间，供潮水流入或流出。此外，泄水孔6后采用碎石包反滤，防止阻塞。
为了避免细粒土流失至湿地填料中，第一种植土层4顶底面均铺设土工布。
进一步的，第一种植土层4顶铺设卵石层10，作为挺水植物基床面。
参见图1，岸坡1的顶部设有卵石沟11，卵石沟11位于坡顶与堤顶路之间，卵石沟11用于收集沿线堤顶路地面散流及小型雨水管雨水。卵石沟11与挺水植物平台之间通过第二种植土层5连接，第二种植土层5间隔布置碎石盲沟12，碎石盲沟12外包土工布，卵石沟11收集的雨水经碎石盲沟12导入挺水植物平台，避免坡面的第二种植土层5流失。
参见图1，本发明的实施例还提供一种感潮河段前置原位水生态修复方法，包括以下步骤：
由堤岸顶向河滩方向放坡开挖至河滩基底，形成岸坡1；
在堤岸护脚位置修建隔墙2，隔墙2底在平均低潮位附近预留泄水孔6，在隔墙2脚外侧设置块石压脚9，顶面块石间塞土，形成沉水植物7平台；
在隔墙2和岸坡1之间回填湿地基床填料3，湿地基床填料3顶部回填种植土，在隔墙2的内侧形成挺水植物平台；
在湿地基床填料3的基础上继续采用种植土压实回填岸坡1；
在沉水植物7平台种植沉水植物7和/或浮叶植物，在挺水植物平台种植挺水植物，在挺水植物平台与堤岸顶之间采用植草护面。
本发明的实施例具有以下优势：
(1)节省用地——利用河岸坡1脚构造原位人工湿地结构，不必单独征占土地，可节省大量土地资源。
(2)净水——恢复增强河岸带水质自净能力的需要：城市建设将自然河岸人工硬化后，原本具有一定净水能力的河岸，净水功能基本丧失，漫长滨水岸带净水能力的退化，也是城市河道水质恶化的重要原因。一方面，需要通过截污及雨污分流的基础措施，减少入河污染，另一方面，有必要设计具有生态净水能力的河岸，恢复增强河岸的水质自净能力，尽量利用自然因素促进河道水质改善。本发明的实施例将人工湿地技术引入河岸结构中，将湿地布置在河涌水质提升需要的第一线，利用潮汐动力驱动河涌水体在湿地中渗透流动，可充分发挥潮汐型湿地在水质净化方面的功能和反冲洗功能。此外，增强功能的前置原位湿地带，亦可有效削减入河初雨污染负荷，亦有利于降低汛期河水浊度。
(3)生态——丰富河岸生态生境的需要：人口集中的城市河道多采用直立式钢筋混凝土、浆砌石挡墙结构，或混凝土、砌石护脚小挡墙结合植草放坡的复式河岸，动植物栖息空间匮乏，生境单调，需要通过营造沉水、浮叶、挺水、岸坡1三类不同类型的滨水植物带空间，为动植物提供多层次丰富的生存空间，营造河岸生态廊道。
(4)景观——河岸带的前置湿地植物配置从沉水、挺水到岸坡 1，三大类型，可以增加河岸的景观层次，提升滨水带景观。
(5)海绵城市——截流沿岸地面初雨水等面源污染。
1.削减污染：作为沿线地面散流及小型雨水管的承泄区域，可截流沿岸地面初雨水等面源污染，起到前置湿地功能；
2.雨洪快储缓释：填充料孔隙率约40％，行洪期间，通过隔墙2 顶溢入湿地，吸纳洪水(约0.6m3/延米单侧河岸)，等雨洪过后，湿地再通过泄水孔6缓慢释水给河道，历时3～5小时，对吸纳雨洪中污染物，也可起到一定沉淀、吸附、分解的净化作用。
(6)水土保持：人工湿地对堤岸可起到缓冲防护作用，减少岸坡1土壤流失，缓解河道流淤积。
在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种感潮河段前置原位水生态修复结构，其特征在于，包括：
岸坡，由堤岸顶开挖至河滩基底；
隔墙，设置于所述岸坡底部的堤岸护脚位置，所述隔墙底部设有泄水孔，所述隔墙的外侧设有沉水植物平台，所述沉水植物平台种植沉水植物和/或浮叶植物；
湿地基床填料，填充于所述隔墙和所述岸坡之间；
第一种植土层，设置于所述湿地基床填料顶部，所述第一种植土层在所述隔墙的内侧形成挺水植物平台，所述挺水植物平台种植挺水植物；
第二种植土层，由所述湿地基床填料沿所述岸坡回填至所述岸坡的坡顶，所述第二种植土层种植植物。
2.根据权利要求1所述的感潮河段前置原位水生态修复结构，其特征在于，所述湿地基床填料的孔隙率不小于30％。
3.根据权利要求2所述的感潮河段前置原位水生态修复结构，其特征在于，所述湿地基床填料包括沸石、石灰石、砾石，所述砾石的粒径为3～5cm，所述砾石铺在所述湿地基床填料的底层，所述沸石、石灰石的粒径为2～3cm，所述沸石、石灰石混合铺在砾石层顶部。
4.根据权利要求1所述的感潮河段前置原位水生态修复结构，其特征在于，所述隔墙的外侧设有块石压脚，块石间塞土以形成所述沉水植物平台。
5.根据权利要求1所述的感潮河段前置原位水生态修复结构，其特征在于，所述泄水孔设置于平均低潮位附近，所述泄水孔后采用碎石包反滤。
6.根据权利要求1所述的感潮河段前置原位水生态修复结构，其特征在于，所述第一种植土层顶底面均铺设土工布，所述第一种植土层顶铺设卵石层。
7.根据权利要求1所述的感潮河段前置原位水生态修复结构，其特征在于，所述岸坡的顶部设有卵石沟，所述卵石沟与所述挺水植物平台之间通过所述第二种植土层连接，所述第二种植土层间隔布置碎石盲沟，所述碎石盲沟外包土工布，所述卵石沟收集的雨水经碎石盲沟导入挺水植物平台。
8.一种感潮河段前置原位水生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
由堤岸顶向河滩方向放坡开挖至河滩基底，形成岸坡；
在堤岸护脚位置修建隔墙，所述隔墙底在平均低潮位附近预留泄水孔，在隔墙脚外侧设置块石压脚，顶面块石间塞土，形成沉水植物平台；
在所述隔墙和所述岸坡之间回填湿地基床填料，所述湿地基床填料顶部回填种植土，在所述隔墙的内侧形成挺水植物平台；
在所述湿地基床填料的基础上继续采用种植土压实回填岸坡；
在所述沉水植物平台种植沉水植物和/或浮叶植物，在所述挺水植物平台种植挺水植物，在所述挺水植物平台与堤岸顶之间采用植草护面。
9.根据权利要求8所述的感潮河段前置原位水生态修复方法，其特征在于，所述湿地基床填料的孔隙率不小于40％，所述湿地基床填料包括沸石、石灰石、砾石，所述砾石的粒径为3～5cm，所述砾石铺在所述湿地基床填料的底层，所述沸石、石灰石的粒径为2～3cm，所述沸石、石灰石混合铺在砾石层顶部。
10.根据权利要求8所述的感潮河段前置原位水生态修复方法，其特征在于，所述岸坡的顶部设有卵石沟，所述卵石沟与所述挺水植物平台之间通过种植土坡连接，所述种植土坡间隔布置碎石盲沟，所述碎石盲沟外包土工布，所述卵石沟收集的雨水经碎石盲沟导入挺水植物平台。
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