CN117385807A - 湖泊表层水动力消解过渡空间及营建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及湖泊表层水动力消解过渡空间，包含近陆区、过渡区、临水区；近陆区设有拦污格栅、乔木林带；过渡区设有连续起伏型凸凹绿地；临水区设有杂草自然生长空间；临水区、过渡区交界线杉木桩；本发明还涉及营建方法，包含步骤：获取待地理信息、水文信息；转为数字地图；强化水工建筑物相关信息轮廓边线；生成水深梯度信息；算得高程样方比例、宽度样方比例、高程；准确定位操作；整理出初步轮廓；土方塑型操作。本发明减灾作用明显；延长防洪工程设施的使用年限；为湖库水体提供一道保护屏障；形成一道双向保护的过渡空间；使湖库生态根本改善；为湖库良性生态系统建立奠定基础；防风消浪，维持较高的抗侵蚀能力。

Description

湖泊表层水动力消解过渡空间及营建方法

技术领域

本发明涉及水体工程技术领域，具体地涉及湖泊表层水动力消解过渡空间及营建方法。

背景技术

建立多种形式的堤防工程抵御自然灾害，是湖泊防洪排涝体系的重要组成，同时也是防止水土流失的重要途径，但在湖泊面积较大的平原地区，常会出现堤岸风浪侵蚀严重、部分堤段出现越浪等现象，会造成水土流失、生态、环境等方面问题，具体来说：

1.从防洪安全角度而言：

(1)堤防周边由于长时间受到浪蚀、水流、潮汐等自然水动力作用，一旦遇到极端工况，堤防及其周边水土流失问题将对堤防结构、形态与功能造成较大影响，难以保证防洪安全；

(2)堤防形式多样，有直立防浪形式或护砌式岸坡形式等，其多采用硬性防护结构，不仅破坏了湖泊原有的滩涂自然生态形式，滩涂动植物失去了原有生存的环境，也给动、植物的生长带来打击，同时，陡墙式的堤防也阻隔了人与水之间的亲密接触，降低了堤防的亲水休闲功能；

(3)部分堤段位于盛行风向，汛期受风向和吹程影响，堤顶有越浪情况，导致多处发生严重风浪侵蚀，浆砌石等硬质护岸水毁现象发生，影响堤防安全。部分堤防受到地理位置及建设投资限制，基本无内、外平台，且上、下游护坡未护砌，导致堤岸风浪侵蚀加剧。

2.从生态环境角度而言：

(1)处于郊区的湖泊，往往与农田或水田通过堤防隔离开来，农业大量使用化肥、农药、农村畜禽养殖造成面源污染。处于城镇的湖泊堤防外常会设置密集的城市交通基础设施，通行交通工具带落的污染物、燃料不完全燃烧产生的致命物质随雨水排入湖泊中，其中所含的COD、PH、PB、BOD、SS、石油等物质对湖泊水生动、植物危害极大，水中微生物对这些物质的分解速度极其缓慢或根本无法降解，导致湖泊水质恶化现象发生；

(2)部分堤内迎水一侧有滩地存在，可以起到净化水体、维持生物多样性、保护堤防空间等功效，但是部分低滩地常年处于常水位附近及以下区域，虽然栽种植物，但受湖泊表层水动力影响较大，成活率较低，导致滩地出现大面积裸露情况，裸露之后滩地对水体的自净功能被严重削弱，对堤防保护功能大打折扣，对生物多样性的营造造成毁灭性的打击。

3.从休闲娱乐角度而言：

随着城市的发展和生活水平的提高，城区段不仅要满足防御功能、生态功能，还要满足亲水、休闲、娱乐、文化等功能；这对堤防周围空间建设提出了更高的要求。

发明内容

本发明针对上述问题，提供湖泊表层水动力消解过渡空间及营建方法，其目的在于依据这道防护屏障在风暴潮来临时实现明显的减灾作用；防止在水体水动力长期冲刷过程中水土流失、堤防受损等问题，提高湖库滨水空间固滩护堤、堤防防浪防波、抵御风暴潮等自然灾害能力，为防洪工程增加一道天然屏障，延长防洪工程设施的使用年限；保证陆域空间的交通、农业污染进入水体前得到有效的截留、净化、调蓄、下渗、过滤，削减入湖的污染负荷，为地表径流进入湖库水体提供一道来水拦截、过滤和净化的天然保护屏障，使健康的水生态系统得到逐步恢复；形成一道双向保护的过渡空间；使整个湖库的生态环境得到根本改善；为湖库良性生态系统建立和生物多样性保育、水质净化和自然景观美化等生态功能的发挥奠定基础；增强岸坡的稳定性、防止水土流失、防风消浪，且在坡面不稳定时，还可调整植物护坡自身的状况来适应坡面的变化，维持较高的抗侵蚀能力。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种湖泊表层水动力消解过渡空间，设置于堤防与水体之间，并沿所述水体的水岸线延伸；所述过渡空间包含3个区域，自所述堤防起依次向所述水体排列分别为近陆区、过渡区、临水区；3个区域的坡度都与人工预设的整体坡度保持一致；相邻两个区域之间的交界线都与所述水岸线平行；

所述近陆区与所述堤防的交界线上设有用于拦截所述堤防一侧的径流带来的污染物的拦污格栅；所述近陆区上种植有用于防护所述堤防的乔木林带；

所述过渡区的表面设有连续起伏型凸凹绿地；所述过渡区的连续起伏型凸凹绿地上种植有用于存积且延缓表面径流的灌木、小乔木、草本植物；

所述临水区的表面设有杂草自然生长空间；所述临水区与所述过渡区的交界线上设有多根用于阻挡鱼类进入的所述近陆区与所述过渡区的杉木桩；所述杉木桩沿重力方向插入水底，顶部高于所述水体的控制水位；相邻所述杉木桩之间呈品字形交错紧密排列，布满整个所述临水区与所述过渡区的交界线；所述杉木桩靠近水体的一侧还设有用于紧固所述杉木桩的抛石固脚。

优选地，所述近陆区的宽度为所述过渡区的宽度的1/2；所述临水区的宽度不低于所述过渡区的宽度的1/2。

优选地，所述整体坡度的取值范围为[0.5％～1％]；方向为：自高向低由所述堤防指向所述水体，以保证雨洪径流最终回归所述水体；

所述过渡空间的平均高程高于所述水体的所述控制水位，绝对高程低于所述水体的洪水位。

优选地，所述拦污格栅与所述堤防平行布置，与水平面呈30度夹角固定；每块所述拦污格栅由六块边框板相互咬合拼成，根据所述堤防的径流进行组合设置；所述拦污格栅通过磁吸的方式进行组合固定。

优选地，所述连续起伏型凸凹绿地包含至少一组等距的波峰和波谷；所述连续起伏型凸凹绿地从上至下依次为蓄水层、种植层、砂滤层、排水层、固定层、稳定层；其中：

所述种植层为填充的种植土，厚度为400mm，上面种植有灌木、小乔木、草本植物；其中灌木或小乔木采用植物的幼枝条；所述幼枝条为植物新生的枝条，生长时间不超过2个月，且最低长度不低于40cm；所述幼枝条横纵交错平铺；每根沿所述堤防方向布置的所述幼枝条与所述过渡区起伏的波峰与波谷地形保持起伏一致；在每0.3m处垂直铺设一根长度不低于50cm的所述幼枝条；横纵两根所述幼枝条的交点处采用直径3mm的细麻绳绑扎固定；横纵两根所述幼枝条采用穿插式布置，保证部分沿所述堤防方向的所述幼枝条位于垂堤与所述堤防方向的所述幼枝条上下交错布置，形成网状结构；

所述砂滤层为填充的直径范围为[5mm,10mm]的细沙，厚度为100mm；

所述排水层为填充的碎石；所述碎石包含大碎石和中碎石；所述中碎石的直径范围为[20mm,30mm)，占所述碎石的总重量的40％；所述大碎石的直径范围为[30mm,40mm)，占所述碎石的总重量的60％；

所述固定层为填充的由淤泥和小碎石组成的混合物；所述小碎石的直径范围为[10mm,20mm)，占混合物的总重量的15％；

所述稳定层为原土层。

一种对湖泊表层水动力消解过渡空间的营建方法，包含以下步骤：

S100.在枯水期采集获取待建设湖泊区域的地理信息；所述地理信息包含遥感影像、DEM高程数据，或水下地形数据；获取待建设湖泊区域的水文信息；S200.将所述地理信息转化为数字地图；

S300.强化所述数字地图中的水工建筑物相关信息轮廓边线；

S400.根据经S300处理过的所述数字地图，生成包含水深梯度信息的所述数字地图；

S500.计算得到所述近陆区、所述过渡区、所述临高区之间的高程样方比例、宽度样方比例；分别计算所述近陆区、所述过渡区、所述临高区的高程；

S600.根据经过S400处理过的所述数字地图，以及所述近陆区、所述过渡区、所述临高区之间的高程样方比例、宽度样方比例，以及所述近陆区、所述过渡区、所述临高区的高程，在实际的建设湖泊区域中进行准确定位操作，确定3个区域各自的局部长宽数据和局部坡比数据；

S700.在实际的建设湖泊区域中，整理出所述过渡空间的初步轮廓；

S800.根据所述局部长宽数据和所述局部坡比数据，所述近陆区、所述过渡区、所述临水区进行土方塑型操作；

S900.在3个区域中栽种经筛选的对应的植物；至此所述过渡空间的营建工作完成。

优选地，S400具体包含以下步骤：

S410.将所述水文信息和经S300处理过的所述数字地图导入MIKE21软件；

S420.判断所述数字地图中的水深梯度分布情况，得到包含水深梯度信息的所述数字地图。

优选地，S500具体包含以下步骤：

S510.在AutoCAD软件结合所述水体影响范围，平面上保证近陆区及过渡区与最近的所述水体影响范围直线距离保持20m以上，确定起点、止点；

S520.进一步画出平面设计范围；然后按照地形走势，进一步标定出向所述水体延伸的宽度范围；

S530.对导出的所述过渡区可以标出所述连续起伏型凸凹绿地的范围，包含波峰、波谷；

S540.在S510～S530的基础上，计算得到所述近陆区、所述过渡区、所述临高区之间的高程样方比例、宽度样方比例；分别计算所述近陆区、所述过渡区、所述临高区的高程。

优选地，S900在进行植物种植前，包含以下步骤：

S901.进行深翻，将土块打碎使成为均匀的种植土；将不能打碎的土块、直径大于25mm的砾石、树根、树桩、垃圾清除；

S902.通过翻松、加填、挖除，保持地表面的平整；

S903.在30cm高差以内，将种植绿化地面的地表平整至达到设计的所述整体坡度要求；清除碎石、杂草、杂物；其中，平整过程以地形和周围环境为准；最后，再次检查坡度，以利于排水。

优选地，S800中对所述过渡区进行所述土方塑型操作时，其中对于所述稳定层，在开挖之后将所述原土层的上表面凿毛。

S800中对所述过渡区进行所述土方塑型操作时，其中对于所述固定层，每回填300mm厚，则铺设一层植物纤维编织网；

所述植物纤维编织网采用藤条编织而成；所述植物纤维编织网的网眼不大于15mm。

S800中对所述过渡区进行所述土方塑型操作时，其中对于所述近陆区，在种植所述乔木林带时，将乔木以等边三角形进行栽种，且等边三角形的边长为2m；在种植所述乔木林带后，在乔木下裸露的土壤上，覆盖种植草本植物。

本发明与现有技术对比，具有以下优点：

1.由于本发明空间中构筑的近陆区、中间过渡区、临水区可双向改变水体、风浪等水动力条件下的径流路径，以此削弱对堤防的冲击，从而可以依据这道防护屏障在风暴潮来临时实现明显的减灾作用；

2.由于本发明从水体向堤防侧来看，水体水动力形成的风浪侵蚀、水位变幅冲刷，在临水区、中间过渡区、近陆区使水体由直线状转换成分散波纹状，依次消散能量、逐步分解水体动能，从而可以防止在水体水动力长期冲刷过程中水土流失、堤防受损等问题，提高湖库滨水空间固滩护堤、堤防防浪防波、抵御风暴潮等自然灾害能力，为防洪工程增加了一道天然屏障，延长防洪工程设施的使用年限；

3.由于本发明从堤防向水体侧来看，构筑了一道陆域到水域空间的生态过渡地带，从而保证了陆域空间的交通、农业污染进入水体前得到有效的截留、净化、调蓄、下渗、过滤，削减入湖的污染负荷，为地表径流进入湖库水体提供了一道来水拦截、过滤和净化的天然保护屏障，使健康的水生态系统得到逐步恢复；

4.由于本发明空间的构筑有效控制水土流失以及面源污染，从而形成了一道双向保护的过渡空间；

5.由于本发明将加强湖库整体生态系统的稳定性和自我更新、自我修复能力，丰富生物多样性、群落多样性，提高野生动物栖息地功能水平，从而使整个湖库的生态环境得到根本改善；

6.由于本发明的近陆区、中间过渡区、临水区结合植被恢复，扩大了湖库滨水空间的自然岸线，提高水域与陆域空间交叉地带的生物多样性的水平及野生动物栖息地功能水平，使原有的生态群落得到恢复，提高了水源涵养能力，从而为湖库良性生态系统建立和生物多样性保育、水质净化和自然景观美化等生态功能的发挥奠定基础；

7.由于本发明利用植物根系构筑与下部结合，形成牢固的整体，保护湖库堤防岸坡、堤防岸线及岸滩，从而增强了岸坡的稳定性、防止水土流失、防风消浪，且在坡面不稳定时，还可调整植物护坡自身的状况来适应坡面的变化，维持较高的抗侵蚀能力。

附图说明

图1为本发明具体实施例的过渡空间的剖视示意图；

图2为本发明具体实施例的连续起伏型凸凹绿地的剖视示意图；

图3为本发明具体实施例的植物纤维编织网的结构示意图；

图4为本发明具体实施例的汛期径流下渗示意图；

图5为本发明具体实施例的非汛期径流下渗示意图；

图6为本发明具体实施例的杉木桩设置俯视示意图；

图7为本发明具体实施例的营建方法的流程示意图；

图8为本发明具体实施例的数字地图示意图；

图9为本发明具体实施例的强化数字地图中的水工建筑物相关信息轮廓边线示意图；

图10为本发明具体实施例的建设区域筛选示意图。

其中：1.堤防，2.水体，3.近陆区，4.过渡区，5.临水区，6.拦污格栅，7.乔木林带，8.连续起伏型凸凹绿地，9.蓄水层，10.种植层，11.砂滤层，12.排水层，13.固定层，14.稳定层，15.幼枝条，16.杉木桩，17.控制水位，18.洪水位，19.建设区域，20.水体影响范围，21.植物纤维编织网，22.抛石固脚，23.坝体，24.清淤处理土，25.消能置石，A.区域，B.B区域，C.C区域，D.D区域，E.E区域。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，一种湖泊表层水动力消解过渡空间，设置于堤防1与水体2之间，并沿水体2的水岸线延伸；过渡空间包含3个区域，自堤防1起依次向水体2排列分别为近陆区3、过渡区4、临水区5；3个区域的坡度都与人工预设的整体坡度保持一致；相邻两个区域之间的交界线都与水岸线平行。

需要说明的是，湖泊表层水动力消解过渡空间是位于堤防1与水体2之间的过渡空间，其方向与堤防1垂直，向水体2延伸；其中：

本具体实施例中，近陆区3的宽度为过渡区4的宽度的1/2；临水区5的宽度不低于过渡区4的宽度的1/2。

需要说明的是，近陆区3的宽度为过渡区4的宽度间的关系，应是在保证水动力作用下，破浪点位于过渡区4范围内，使浪分散在这个区域；亦即，当近陆区3宽度为a个样方时，则过渡区4需2a个样方的宽度。

本具体实施例中，近陆区3的宽度最小保持在少a个平行样方，且坡度与整体坡度保持一致，在0.5％～1％之间。

需要进一步说明的是，临水区5则是根据场地条件及工程措施调整宽度；因此综合来算，整个湖泊表层水动力消解过渡空间的宽度应该大于3a个样方。

需要特别说明的是，如果堤防1的临水一侧含有沙洲或滩地等已存在水域区域的空间，则应可将其间隔为a样方依次划分为近陆区3、过渡区42块区域，且保证至少为每3a个平行样方；这其中，如果有面积不够的区域，则应该通过新建的方式弥补。

本具体实施例中，整体坡度的取值范围为[0.5％～1％]；方向为：自高向低由堤防1指向水体2，以保证雨洪径流最终回归湖泊水体2。

近陆区3与堤防1的交界线上设有用于拦截堤防1一侧的径流带来的污染物的拦污格栅6；近陆区3上种植有用于防护堤防1的乔木林带7。

本具体实施例中，近陆区3的地表以种植乔木林带7为主，且在至少a个平行样方内至少应设置1行主林带，同时应根据当地情况适当增加。

需要说明的是，植物的选取应遵循自然规律，选择本地优势物种，且对氮、磷等污染物去除能力较强、用途广泛、经济价值较高、观赏性强的物种，形成生态保护隔离带，兼顾防尘、隔音、风景林的作用，对堤防1与湖库起到双向保护作用。

本具体实施例中，拦污格栅6与堤防1平行布置，与水平面呈30度夹角固定；每块拦污格栅6由六块边框板相互咬合拼成，根据堤防1的径流进行组合设置；拦污格栅6通过磁吸的方式进行组合固定。

需要说明的是，拦污格栅6为平行连接，最少保证每个位置1块；而在临近堤防1的一侧，尤其是受雨水径流冲刷较强的位置，则应设置多块，以保障对污染物的拦截效率。

需要说明的是，拦污格栅6通过磁吸的方式进行组合固定，其目的在于利于后期简单的维护工作展开。

过渡区4的表面设有连续起伏型凸凹绿地8；过渡区4的连续起伏型凸凹绿地8上种植有用于存积且延缓表面径流的灌木、小乔木、草本植物。

本具体实施例中，过渡区4至少需要一个完整的连续起伏型凸凹绿地8，包含一个波峰、一个波谷形态；过渡区4的宽度最小保持在少2a个平行样方，且坡度与整体坡度保持一致，在0.5％～1％之间。

需要说明的是，过渡区4靠近近陆区3，且过渡区4的连续起伏型凸凹绿地8与近陆区3的连续起伏型凸凹绿地8结构相同，但其上种植的植物是不同的。这是由于过渡区4的连续起伏型凸凹绿地8在功能上的目的在于：增加双向径流的下渗的时间，从而实现最佳的拦截、渗透、净化效果，且不会引起径流过快造成的积水，亦或流速过快冲刷。

如图2所示，本具体实施例中，连续起伏型凸凹绿地8包含至少一组等距的波峰和波谷；连续起伏型凸凹绿地8从上至下依次为蓄水层9、种植层10、砂滤层11、排水层12、固定层1413、稳定层；其中：

蓄水层9是针对波谷形成的下凹空间，保证有水径流时，能存积、延缓径流；在其播撒花卉、草籽，让其自然生长。蓄水层9的表面还放置有消能置石25。

种植层10为填充的种植土，厚度为400mm，上面种植有灌木、小乔木、草本植物；其中灌木或小乔木采用植物的幼枝条15。

种植层10中间采用植物的幼枝条15排列对地形进行造型塑造，形成波峰与波谷造型，同时能让草本类植物有足够的生长空间。

如图3所示，本具体实施例中，幼枝条15为植物新生的枝条，生长时间不超过2个月，且最低长度不低于40cm；幼枝条15横纵交错平铺；每根沿堤防1方向布置的幼枝条15与过渡区4起伏的波峰与波谷地形保持起伏一致。

需要说明的是，上述幼枝条15的铺设方法，目的是为了更好的稳固过渡区4凹凸起伏的造型；待幼枝条15进一步在土壤中萌发时，生长的随机枝条有助于与周边土壤进一步结合稳固，保证过渡区4在后期运行时能更好的抵御风浪的套刷与侵蚀。

本具体实施例中，在每0.3m处垂直铺设一根长度不低于50cm的幼枝条15；横纵两根幼枝条15的交点处采用直径3mm的细麻绳绑扎固定；横纵两根幼枝条15采用穿插式布置，保证部分沿堤防1方向的幼枝条15位于垂堤与堤防1方向的幼枝条15上下交错布置，形成网状结构。

具体来说，单根沿堤防1方向幼枝条15长度是足够的，因此仅需要根据起伏设置弯曲度即可；而在与垂直于堤防1方向布置的幼枝条15的交接处也采用细麻绳绑扎固定；另一方面，如果幼枝条15的长度不足，则至少应保证沿堤防1方向交接处各自出头至少0.1m，且搭接处一定要位于垂直于堤防1方向布置的幼枝条15上，且用于细麻绳绑扎固定；只有这样才能保证最大程度的稳固性。

进一步来说，因幼枝条15的发芽率与存活率不可控，所以幼枝条15采用随机平铺布置方式，间距保证枝条之间没有纵向上的重合即可。

需要进一步说明的是，垂直于堤防1方向上：在每0.3m处垂直铺设一根幼枝条15，长度不低于50cm；交接处采用3mm直径细麻绳绑扎固定。与沿堤防1方向的幼枝条15采用穿插式布置，其目的在于保证部分沿堤防1方向的幼枝条15位于垂直于堤防1方向的幼枝条15之上或之下，更利于垂直于堤防1方向的幼枝条15的稳固，从而保证了整个植物幼枝条15排列成一张稳定牢固的网，稳固土壤，防止水土流失，同时相当于在土壤中增加了一层牢固紧密的植物龙骨与土壤紧密结合。

砂滤层11为填充的直径范围为[5mm,10mm]的细沙，厚度为100mm。

需要说明的是，砂滤层11为细沙形成的空间，围绕波谷，构筑一个弧形的隔离、快速渗透过滤空间。

如图4和图5所示，排水层12为填充的碎石，其目的在于将上部空间来水尽快下渗所设置；碎石包含大碎石和中碎石；中碎石的直径范围为

[20mm,30mm)，占碎石的总重量的40％；大碎石的直径范围为[30mm,40mm)，占碎石的总重量的60％；大碎石和中碎石的比例设置目的在于既保证了本层的稳定，也保障了渗透的效率。

固定层1413为填充的经清淤后处理的淤泥，配合掺入小碎石组成的混合物，亦即清淤处理土24；小碎石的直径范围为[10mm,20mm)，占混合物的总重量的15％；这样做的目的在于：提高淤泥处理土的稳定性同时也与上一层顺利衔接。

稳定层为原土层。

需要说明的是，过渡区4以亲水类草本地被种植为主，通过根系穿插种植层10土壤，使其有利于堤防1一侧地表径流与水体2一侧地表径流的入渗，从而过滤水体2中携带的悬浮颗粒物等污染物质。

上述作用可以从两个角度来理解：

首先，从堤防1向水体2一侧：结合近陆区3枯枝落叶能增加地表粗糙度，降低水流速度，促进悬浮物的沉淀、滞留和吸附。

其次，从水体2向堤防1一侧：减少水体2风浪造成的水体2侵蚀，降低径流携沙能力，从而使双向大量悬浮物沉积下来。

需要进一步说明的是，草本地被类植物能够通过绿色植物特有的光合作用，吸收、分解水中氮、磷等营养物质；同时利用植物的根、茎、叶为微生物的生长提供了良好的界面环境，其中空的结构利于氧气的传输，使根系周围形成多种微生物群落进行硝化、反硝化功能，同时能与草本植物自身共同作用，对径流中污染物形成良好的去除效果。

如图6所示，临水区5的表面设有杂草自然生长空间；临水区5与过渡区4的交界线上设有多根用于阻挡鱼类进入的近陆区3与过渡区4的杉木桩16；杉木桩16沿重力方向插入水底，顶部高于水体2的控制水位17；相邻杉木桩16之间呈品字形交错紧密排列，布满整个临水区5与过渡区4的交界线；杉木桩16靠近水体2的一侧还设有用于紧固杉木桩16的抛石固脚22。

本具体实施例中，临水区5的宽度最小保持在少2a个平行样方，且坡度与整体坡度保持一致，在0.5％～1％之间。

临水区5靠近过渡区4，同样也设置具有波峰、波谷的等距的连续起伏型凸凹绿地8；其中，连续起伏型凸凹绿地8的整体坡度也保持在0.5％～1％之间，朝向水体2一侧。

本具体实施例中，过渡空间的平均高程高于水体2的控制水位17，绝对高程低于水体2的洪水位18；控制水位17即常水位。

本具体实施例中，临水区5至少需要一个完整的连续起伏型凸凹绿地8，包含一个波峰、一个波谷形态。

需要说明的是，由于临水区5与水体2接触，因此本区域最易受水体2风浪水动力等因素影响，处于控制水位17，亦即所谓常水位附近，有一定的水位变幅；与水体2接触运用杉木桩16进行隔离；杉木桩16采用紧密的“品”字形布置，临水一侧设置抛石固脚22。

需要进一步说明的是，按《长江十年禁渔计划》的要求，很多湖泊出现了鱼类啃食滩地湿生类植物的事件，为了保障本专利的落地性，在杉木桩16固定时，杉木桩16顶部应高于控制水位17)0.3m，其目的是阻挡绝大部分鱼类进入本区域，还能阻挡微风浪。

需要进一步说明的是，临水区5还预设杂草自然生长空间，以植被自然交替生长的种植方式为主，通过清淤处理土24中携带的本地植物种植，让其自然萌发生长、自然延伸、自然交替，自然填满整个范围，通过自然生长的植物根系相连形成一道绿色保护层，起到抗风浪侵蚀的固土保温保水作用，将工程结构融入自然。增强本区域空间的生态适应性。

需要说明的是，上述过渡空间的高程设定，其目的在于保障各项功能的正常运行；这是因为实际上对于湖泊而言，洪水位18及以上时间短，以防汛为主。

需要说明的是，本具体实施例为申请人实际建设的一个位于湖北省的一个小型水库的在建工程。

如图7所示，一种对湖泊表层水动力消解过渡空间的营建方法，包含以下步骤：

S100.在枯水期采集获取待建设湖泊区域的地理信息；所述地理信息包含遥感影像、DEM高程数据，或水下地形数据；获取待建设湖泊区域的水文信息。

需要说明的是，在S100中，获取上述信息以后，需要对上述信息进行预处理，将其转化为数据转化为Auto CAD软件可识别的图像信息。

S200.如图8所示，将地理信息转化为数字地图。

S300.强化数字地图中的水工建筑物相关信息轮廓边线。

需要说明的是，S300的目的在于：确认平面区域。

如图9所示，需要说明的是，这一步是通过在Auto CAD软件中将水体影响范围20、水体2区域、堤防1及坝体23等水利工程构筑物逐一标注来实现的。

S400.根据经S300处理过的数字地图，生成包含水深梯度信息的数字地图。

需要说明的是，S400的目的在于：找出易造成冲刷区域，进一步缩小建设区域19。

本具体实施例中，S400具体包含以下步骤：

S410.将水文信息和经S300处理过的数字地图导入MIKE21软件。

S420.判断数字地图中的水深梯度分布情况，得到包含水深梯度信息的数字地图。

本具体实施例中，S400中将上述信息导入到MIKE21水动力模拟软件，生成水深梯度分布图。

本具体实施例中，水文信息为：坝体23的坝顶高程94.5m、常水位92.5m、洪水位1893.0m。

如图10所示，分经析找出水下地形较为密集的区域以及设有堤防1建设的区域。由此将该区域划为A-D五个片区；具体来说：

A区域A为坝体23区域，且坝体23的坝顶较高，具有较强的功能性，此区域不适宜建设消解过渡空间。

B区域B水下地形线较为密集，且建设有堤防1，适宜建设。

C区域C为靠近山体区域，地形起伏较大，不适宜建设。

D区域D下地形线密集，且建设有堤防1，适宜建设。

E区域E毗邻山体，设有堤防1马道，保证山体稳定，但水下地形过于密集，且接近垂直，建设成本较大，不适宜建设。

经上述分析可知：上述分析可得到B区域B、D区域D两个建设区域19。

S500.计算得到近陆区3、过渡区4、临高区之间的高程样方比例、宽度样方比例；分别计算近陆区3、过渡区4、临高区的高程。

本具体实施例中，S500包含以下步骤：

S510.在Auto CAD软件结合所述水体影响范围20，平面上保证近陆区3及过渡区4与最近的所述水体影响范围20直线距离保持20m以上，确定起点、止点。

S520.进一步画出平面设计范围；然后按照地形走势，进一步标定出向所述水体2延伸的宽度范围。

S530.对导出的所述过渡区4可以标出所述连续起伏型凸凹绿地8的范围，包含波峰、波谷。

S540.在S510～S530的基础上，计算得到所述近陆区3、所述过渡区4、所述临高区之间的高程样方比例、宽度样方比例；分别计算所述近陆区3、所述过渡区4、所述临高区的高程。

本具体实施例中，经上述步骤处理后，所述近陆区3、所述过渡区4、所述临高区的高程如下：

近陆区3的高程设置高于常水位92.5m+0.5m，为93.0m。

近陆区31％的放坡方案与过渡区4的交界处的高程为92.84m。

过渡区4的高程由92.84m按照0.5％～1％向水体2一侧放坡，形成92.72m、92.6m；再结合水库风场变化条件多样，选择1％的放坡方案，增加地域表层水动力风浪，最终得到过渡区4末端控制高程为92.6m。

在过渡区4的尽头与临水区5的交界处，设置杉木桩16；其中杉木桩16顶部漏出常水位92.5m+0.3m＝92.8m，以防止鱼类进入，在洪水期啃食本空间植物，破坏本空间。

靠近邻水采用抛石固脚22，保证杉木桩16的稳定；抛石固脚22不漏出常水位高程。

S600.根据经过S400处理过的数字地图，以及近陆区3、过渡区4、临高区之间的高程样方比例、宽度样方比例，以及近陆区3、过渡区4、临高区的高程，在实际的建设湖泊区域中进行准确定位操作，确定3个区域各自的局部长宽数据和局部坡比数据。

本具体实施例中，S600中结合上述已得到的控制性高程、起止点、宽度，进行初步定位，在平面上准确定位出近陆区3、过渡区4、临水区5的点位。

S700.在实际的建设湖泊区域中，整理出过渡空间的初步轮廓。

S800.根据局部长宽数据和局部坡比数据，近陆区3、过渡区4、临水区5进行土方塑型操作。

本具体实施例中，近陆区3与过渡区4整体基层按分层的方式进行优先回填；在回填前将地表清理干净，然后对原土层进行夯实，夯实系数大于0.93；夯实后在其表面铺设一层植物纤维编织网21，用于增加新回填土与原土层之间的摩擦力。

本具体实施例中，S800中对过渡区4进行土方塑型操作时，其中对于固定层1413，每回填300mm厚，则铺设一层植物纤维编织网21。

本具体实施例中，植物纤维编织网21铺设后，运用水库清淤的土方换算回填土方比例初步整理地形；然后利用清淤处理土24后，在土方内掺杂15％直径20～30mm砾石，用于回填基础塑型。

需要说明的是，此时近陆区3可回填至上述控制高程，回填后不用夯实，而是采用灌水方式使其自然沉降；多次反复后达到控制高程；此过程实施时，同步在在临水区5安装杉木桩16，保证回填土方不发生侧移。

需要说明的是，植物纤维编织网21的作用在于：一方面起到分层固定的作用，另一方面待逐步稳定的过程中，随着时间变化逐步降解，充当草本植物碳源。

植物纤维编织网21采用藤条编织而成；植物纤维编织网21的网眼不大于15mm。

需要说明的是，植物纤维编织网21的网眼数值范围的设置目的在于：保证掺杂碎石不能全部透过网眼。

本具体实施例中，S800中对过渡区4进行土方塑型操作时，其中对于稳定层，在开挖之后将原土层的上表面凿毛。

需要说明的是，上述凿毛处理的目的在于：为了更好的将稳定层与上一层衔接，增加与上一层的接触面积。

本具体实施例中，过渡区4也回填至两个控制点的高程，在三处波谷的位置下挖800mm，整体坡度保持一致，也采用灌水方式使其自然沉降，多次反复后达到控制高程；此时，三处波谷已基本稳定，在最下铺设按直径20～30：直径20～30＝4:6的碎石比例铺设300mm，在此采用灌水方式使其自然沉降，多次反复后达到控制高程。

本具体实施例中，在稳定后，铺设直径5～10的细沙层100mm，直至完全覆盖碎石，静止后铺设400mm种植土。采用灌水方式使其自然沉降，多次反复后达到控制高程。

本具体实施例中，铺设种植土后，应用机具将种植土滚压，并形成至少深50mm的纵向沟槽；部铺设面积具有均匀间隔的沟槽，其方向宜垂直于天然水流，以利于排水；要求PH值范围为5.5～7.5。

本具体实施例中，S800中对过渡区4进行土方塑型操作时，其中对于近陆区3，在种植乔木林带7时，将乔木以等边三角形进行栽种，且等边三角形的边长为2m。

需要说明的是，如果按当地的情况需要种植两行以上乔木林带7时，乔木以品字形种植形式来布置，构筑成边长为2m的等边三角形依次排列；此时，种植方式以品字形穿插种植。

这样做的好处在于：种植使植株间连接更紧密，成林效果更快；此外，此种种植方式易成为不透风林带，风遇到这种林带后越顶而过，可减少水分蒸发；而且这种结构上部半紧密，下部透风或半透风，排气良好，利于防护林后期生长和维护。

在种植乔木林带7后，在乔木下裸露的土壤上，覆盖种植草本植物。

需要说明的是，乔木林带7下方的草本植物，应选择根系较大发达的草籽播撒，从而能短时间内快速在地表覆盖，不漏土，延缓从水体2向堤防1、堤防1向水体2的径流携带的污染物扩散。

需要进一步说明的是，繁茂的乔木还具有延缓雨水落地的功能，为高峰期的降雨提供了时间，降低了雨水落地的时间，为下一个区域争取了更多时间。

S900.在3个区域中栽种经筛选的对应的植物；至此过渡空间的营建工作完成。

本具体实施例中，在完成S800后，等待自然沉降完成后的7天，对整体的坡度和局部的控制坡度进行修正，然后在靠近堤防1侧设置连续拦污格栅6。

本具体实施例中，S900在进行植物种植前，包含以下步骤，以保证本发明能发挥最大功效：

S901.进行深翻，将土块打碎使成为均匀的种植土；将不能打碎的土块、直径大于25mm的砾石、树根、树桩、垃圾清除。

S902.通过翻松、加填、挖除，保持地表面的平整。

S903.在30cm高差以内，将种植绿化地面的地表平整至达到设计的所述整体坡度要求；清除碎石、杂草、杂物；其中，平整过程以地形和周围环境为准；最后，再次检查坡度，以利于排水。

需要说明的是，本发明的湖泊表层水动力消解过渡空间，在营建过程中，其土方由目标湖泊底泥清淤处理后土方获得；湖泊清淤为行业公知的方法及污泥处理处置技术，转换为无害化处理后可用于回填的土方；其中，清淤量与回填土方比例按照实际淤泥处理能力与原淤泥比例计算；这样做的目的在于：保障不额外侵占湖泊容量，且不改变湖泊调蓄能力；同时，采用清淤处理土24不会来带外来物种入侵风险，达到资源再利用化的目的；因此，采用本发明的营建方法，可以实现河湖水域不萎缩、功能不衰减、生态不恶化。

本具体实施例中，在完成S901～S903的准备工作后，再进行植物栽植工作，具体来说：

本具体实施例中，近陆区3选择胸径10-11、高度550cm、灌木300cm的乌桕，按品字形种植。

需要说明的是，栽植前，为了缩小苗木的蒸腾面积，将乌桕裸根苗剪掉部分枝叶。为尽快恢复根系的吸水功能，刺激新根发生，主根过长时可适当剪短，根系可沾稀泥浆以保持湿润，或进行短时间的浸水。

本具体实施例中，过渡区4靠近堤防180％区域，其中不含过渡区4的波谷；铺设高度40cm、9兜/㎡的紫叶狼尾草；波谷内满铺高度15～20cm、冠幅20～25cm、25株/㎡的麦冬；剩余20％长期受到微小越浪影响，播撒5g/㎡的狗牙根草籽。

需要注意的是，整个栽植过程中，反复观察修正整体的坡度，保证本专利发挥效能。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种湖泊表层水动力消解过渡空间，其特征在于：设置于堤防(1)与水体(2)之间，并沿所述水体(2)的水岸线延伸；所述过渡空间包含3个区域，自所述堤防(1)起依次向所述水体(2)排列分别为近陆区(3)、过渡区(4)、临水区(5)；3个区域的坡度都与人工预设的整体坡度保持一致；相邻两个区域之间的交界线都与所述水岸线平行；

所述近陆区(3)与所述堤防(1)的交界线上设有用于拦截所述堤防(1)一侧的径流带来的污染物的拦污格栅(6)；所述近陆区(3)上种植有用于防护所述堤防(1)的乔木林带；

所述过渡区(4)的表面设有连续起伏型凸凹绿地(8)；所述过渡区(4)的连续起伏型凸凹绿地(8)上种植有用于存积且延缓表面径流的灌木、小乔木、草本植物；

所述临水区(5)的表面设有杂草自然生长空间；所述临水区(5)与所述过渡区(4)的交界线上设有多根用于阻挡鱼类进入的所述近陆区(3)与所述过渡区(4)的杉木桩(16)；所述杉木桩(16)沿重力方向插入水底，顶部高于所述水体(2)的控制水位(17)；相邻所述杉木桩(16)之间呈品字形交错紧密排列，布满整个所述临水区(5)与所述过渡区(4)的交界线；所述杉木桩(16)靠近水体(2)的一侧还设有用于紧固所述杉木桩(16)的抛石固脚(22)。

2.根据权利要求1所述的湖泊表层水动力消解过渡空间，其特征在于：所述近陆区(3)的宽度为所述过渡区(4)的宽度的1/2；所述临水区(5)的宽度不低于所述过渡区(4)的宽度的1/2。

3.根据权利要求2所述的湖泊表层水动力消解过渡空间，其特征在于：所述整体坡度的取值范围为[0.5％～1％]；方向为：自高向低由所述堤防(1)指向所述水体(2)，以保证雨洪径流最终回归所述水体(2)；

所述过渡空间的平均高程高于所述水体(2)的所述控制水位(17)，绝对高程低于所述水体(2)的洪水位(18)。

4.根据权利要求3所述的湖泊表层水动力消解过渡空间，其特征在于：所述拦污格栅(6)与所述堤防(1)平行布置，与水平面呈30度夹角固定；每块所述拦污格栅(6)由六块边框板相互咬合拼成，根据所述堤防(1)的径流进行组合设置；所述拦污格栅(6)通过磁吸的方式进行组合固定。

5.根据权利要求4所述的湖泊表层水动力消解过渡空间，其特征在于：所述连续起伏型凸凹绿地(8)包含至少一组等距的波峰和波谷；所述连续起伏型凸凹绿地(8)从上至下依次为蓄水层(9)、种植层(10)、砂滤层(11)、排水层(12)、固定层(13)、稳定层(14)；其中：

所述种植层(10)为填充的种植土，厚度为400mm，上面种植有灌木、小乔木、草本植物；其中灌木或小乔木采用植物的幼枝条(15)；所述幼枝条(15)为植物新生的枝条，生长时间不超过2个月，且最低长度不低于40cm；所述幼枝条(15)横纵交错平铺；每根沿所述堤防(1)方向布置的所述幼枝条(15)与所述过渡区(4)起伏的波峰与波谷地形保持起伏一致；在每0.3m处垂直铺设一根长度不低于50cm的所述幼枝条(15)；横纵两根所述幼枝条(15)的交点处采用直径3mm的细麻绳绑扎固定；横纵两根所述幼枝条(15)采用穿插式布置，保证部分沿所述堤防(1)方向的所述幼枝条(15)位于垂堤与所述堤防(1)方向的所述幼枝条(15)上下交错布置，形成网状结构；

所述砂滤层(11)为填充的直径范围为[5mm,10mm]的细沙，厚度为100mm；

所述排水层(12)为填充的碎石；所述碎石包含大碎石和中碎石；所述中碎石的直径范围为[20mm,30mm)，占所述碎石的总重量的40％；所述大碎石的直径范围为[30mm,40mm)，占所述碎石的总重量的60％；

所述固定层(13)为填充的由淤泥和小碎石组成的混合物；所述小碎石的直径范围为[10mm,20mm)，占混合物的总重量的15％；

所述稳定层(14)为原土层。

6.一种对权利要求5所述的湖泊表层水动力消解过渡空间的营建方法，其特征在于：包含以下步骤：

S100.在枯水期获取待建设湖泊区域的地理信息；所述地理信息包含遥感影像、DEM高程数据，或水下地形数据；获取待建设湖泊区域的水文信息；

S200.将所述地理信息转化为数字地图；

S300.强化所述数字地图中的水工建筑物相关信息轮廓边线；

S400.根据经S300处理过的所述数字地图，生成包含水深梯度信息的所述数字地图；

S500.计算得到所述近陆区(3)、所述过渡区(4)、所述临高区之间的高程样方比例、宽度样方比例；分别计算所述近陆区(3)、所述过渡区(4)、所述临高区的高程；

S600.根据经过S400处理过的所述数字地图，以及所述近陆区(3)、所述过渡区(4)、所述临高区之间的高程样方比例、宽度样方比例，以及所述近陆区(3)、所述过渡区(4)、所述临高区的高程，在实际的建设湖泊区域中进行准确定位操作，确定3个区域各自的局部长宽数据和局部坡比数据；

S700.在实际的建设湖泊区域中，整理出所述过渡空间的初步轮廓；

S800.根据所述局部长宽数据和所述局部坡比数据，所述近陆区(3)、所述过渡区(4)、所述临水区(5)进行土方塑型操作；

S900.在3个区域中栽种经筛选的对应的植物；至此所述过渡空间的营建工作完成。

7.根据权利要求6所述的湖泊表层水动力消解过渡空间的营建方法，其特征在于：S400具体包含以下步骤：

S410.将所述水文信息和经S300处理过的所述数字地图导入MIKE21软件；

S420.判断所述数字地图中的水深梯度分布情况，得到包含水深梯度信息的所述数字地图。

8.根据权利要求7所述的湖泊表层水动力消解过渡空间的营建方法，其特征在于：S500具体包含以下步骤：

S510.在Auto CAD软件结合所述水体影响范围(20)，平面上保证近陆区(3)及过渡区(4)与最近的所述水体影响范围(20)直线距离保持20m以上，确定起点、止点；

S520.进一步画出平面设计范围；然后按照地形走势，进一步标定出向所述水体(2)延伸的宽度范围；

S530.对导出的所述过渡区(4)可以标出所述连续起伏型凸凹绿地(8)的范围，包含波峰、波谷；

S540.在S510～S530的基础上，计算得到所述近陆区(3)、所述过渡区(4)、所述临高区之间的高程样方比例、宽度样方比例；分别计算所述近陆区(3)、所述过渡区(4)、所述临高区的高程。

9.根据权利要求8所述的湖泊表层水动力消解过渡空间的营建方法，其特征在于：S900在进行植物种植前，包含以下步骤：

S901.进行深翻，将土块打碎使成为均匀的种植土；将不能打碎的土块、直径大于25mm的砾石、树根、树桩、垃圾清除；

S902.通过翻松、加填、挖除，保持地表面的平整；

S903.在30cm高差以内，将种植绿化地面的地表平整至达到设计的所述整体坡度要求；清除碎石、杂草、杂物；其中，平整过程以地形和周围环境为准；最后，再次检查坡度，以利于排水。

10.根据权利要求9所述的湖泊表层水动力消解过渡空间的营建方法，其特征在于：S800中对所述过渡区(4)进行所述土方塑型操作时，其中对于所述稳定层(14)，在开挖之后将所述原土层的上表面凿毛。

S800中对所述过渡区(4)进行所述土方塑型操作时，其中对于所述固定层(13)，每回填300mm厚，则铺设一层植物纤维编织网(21)；

所述植物纤维编织网(21)采用藤条编织而成；所述植物纤维编织网(21)的网眼不大于15mm。

S800中对所述过渡区(4)进行所述土方塑型操作时，其中对于所述近陆区(3)，在种植所述乔木林带时，将乔木以等边三角形进行栽种，且等边三角形的边长为2m；

在种植所述乔木林带后，在乔木下裸露的土壤上，覆盖种植草本植物。