CN117682669A - 一种河湖湿地生态系统重建结构及重建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种河湖湿地生态系统重建结构及重建方法，涉及生态系统重建技术领域。本发明该重建结构为浅水泡、漫流湿地、生态沟和透水堰联合构成的新河湖湿地生态系统结构，所述的浅水泡位于该重建结构的上游且通过调节闸控制水量和水位以保证水流进人工湿地的每一个部分。本发明通过浅水泡、漫流湿地、生态沟和透水堰联合构成一种新河湖湿地生态系统结构，通过自然恢复植被根系结合土石，形成稳定性生态结构，该生态结构具有相互制约相互调节的特性，该生态结构水网互联，且结合其内在生物组构，有较好的抗逆性，能够适应较大的环境波动。
Description
技术领域
本发明涉及生态系统重建技术领域，具体为一种河湖湿地生态系统重建结构及重建方法。
背景技术
随着人们对湿地重要性认知的提高，我国新增或修复的湿地面积逐年增加。在恢复或者重建湿地的实践中，近自然理念逐渐得到重视并显现良好的效果。基于近自然理念的修复是介于人工与自然之间的技术范畴，也是人工师法自然的实践。由于近自然所具有的模糊性，近自然湿地生态修复尚缺乏精确的概念描述，作为一项技术的要点及应用效果也缺乏专业剖析。
传统的湿地生态系统恢复技术往往过于重视人为痕迹，如人工制造的硬质化结构、人工培植的园林物种等，忽略了生态系统并非人为塑造的模板，而是需要自适应和自设计的精妙系统。传统技术之下，因为缺乏针对性，项目效果往往不能良好适应当地的气候或者环境，导致后期人工生态系统的退化或者崩坏，这样会带来高额的维护成本。同时依托于各工程措施的湿地生态修复工作往往过分重视其景观效果而缺乏内涵的生态学原理，导致该系统不能长期存续，其生态功能也无法发挥。传统人工河湖生态系统往往考虑的是静态的水文变量条件，对于自然水位的波动缺乏考虑，这导致该生态系统极易受到自然水文变量波动的影响。且人工河湖生态学系统往往以人类作为核心设计对象，缺乏对生物栖息地结构的考虑。
目前主流湿地生态修复技术或方案存在以下问题：1、功能单一：许多湿地生态修复技术只能针对特定问题进行单一的功能修复，比如去除污染物、改善水质或增加植被等，这使得其在复杂的湿地生态环境中效果不尽如人意；2、技术限制性：湿地生态修复技术需要考虑许多不同的因素，比如植物、土壤、水文、水质等，而现有的技术和方案很难同时解决所有问题，或者可能会导致其他环境问题的产生；3、成本高昂：湿地生态修复技术需要投入大量的资金用于设备、材料、人力和监控等方面，这使得其在大规模应用中成本较高，限制了其可持续性。4、长期效果不确定：湿地生态修复过程中可能受到多种不可预测的因素的干扰，如天气变化、水位波动、生物入侵等，这导致湿地生态修复的长期效果难以确定，需要不断跟踪监测。5、生态风险：某些湿地生态修复技术可能会引入非本地物种，导致生态风险，或者在修复过程中的一些行为可能对当地生态系统造成负面影响。
所以我们提出了一种河湖湿地生态系统重建结构及重建方法，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种河湖湿地生态系统重建结构及重建方法，以解决上述背景技术提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种河湖湿地生态系统重建结构，所述的重建结构为浅水泡、漫流湿地、生态沟和透水堰联合构成的新河湖湿地生态系统结构，所述的浅水泡位于所述的重建结构的上游且通过调节闸控制水量和水位以保证水流进人工湿地的每一个部分。
优选的，所述的浅水泡的深度为1m-1.5m，所述的生态沟的深度为25cm-30cm，宽度为50cm-80cm。
优选的，所述的漫流湿地的坡度不超过30度。
优选的，所述的透水堰下层为砌石块底层且上层为石灰石或砾石，所述的透水堰两侧为浇水土层。
优选的，所述的漫流湿地和生态沟相互联通，其中引入浮叶生态、挺水生态、沉水生态和前坡湿生生态，所述的浮叶生态底部为淤泥层，所述的挺水生态和沉水生态底部为砾石掺土层。
一种河湖湿地生态系统的重建方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：对待重建湿地进行场地清理和隔水作业，并将湿地上的淤泥下埋，使得底部黄泥上翻以保证微地形稳定性；
步骤二：针对整个待重建湿地进行划定坐标、制定点位，规划并标记各生态组件的位置和规模，设置标高，计算不同单元之间在不同水文条件下的水位；
步骤三：进行微地形塑造，挖掘机配合人工改变地形结构，提高环境异质性，在上游位置挖掘浅水泡，使用机械工具在裸露地面开平行斑块沟，构建漫流湿地和生态沟相互联通的微起伏组合地貌，漫流湿地为这几个区域内的缓坡部分，在下游部分构建透水堰用于抬升水位；
步骤四：将生态沟与浅水泡之间连通，形成一块过渡性水网纵横的湿地空间，通过调节闸控制水量和水位以保证水可以流进人工湿地的每一个部分，并在需要的时候进行生态水文变量的调控；
步骤五：对底部生态环境进行改造，在局部较窄河道布置沙砾，避免在初期先锋物种进入阻塞通道，并进一步通过设置深埋木桩和石块的方式提升异质性；
步骤六：打围网隔断，避免在后期水生植物在未达到一定生物量前被草食性鱼类摄食，将浮叶、挺水、沉水生态多样性引入漫流湿地和生态沟，其中一部分将在完成先锋任务后被后续自然萌发物种取代，等待沉水植物稳定生长后撤销围网，后期几种生态会交融在一起；
步骤七：持续调整近自然恢复群落结构，通过自然恢复植被根系结合土石，形成稳定性生态结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过浅水泡、漫流湿地、生态沟和透水堰联合构成一种新河湖湿地生态系统结构，通过自然恢复植被根系结合土石，形成稳定性生态结构，该生态结构具有相互制约相互调节的特性，该生态结构水网互联，且结合其内在生物组构，有较好的抗逆性，能够适应较大的环境波动。
(2)本发明采用鸟禽和鱼类偏好的河湖生态结构以在后期容纳更多的生物多样性，面向生物的近自然化设计，吸引更多的生物入驻，由于顺应了自然规律，其在实施过程中可以借力大自然，与自然种子库一同完成修复的能力可以提高该生态系统的效率和稳定性，恢复速度较快，且具有可持续性和长期自适应特性，维护成本低。
(3)本发明在生态沟中采用了一些简单的隔断结构，能够在生态系统初期避免一些比较强势的种群对生境内其他物种产生竞争，通过透水堰的设置在适当抬高水位的同时不会阻碍生物联系。
(4)本发明通过近自然湿地生态修复的设计思路、原则、修复措施以及修复效果，为近自然湿地生态修复提供可推广、可复制的技术方法和实践模式。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
图1为本发明重建结构的整体构型示意图；
图2为本发明透水堰结构示意图；
图3为本发明生态沟+漫流湿地结构示意图；
图4为本发明重建前影像图；
图5为本发明重建后影像图。
图中：1、浅水泡；2、漫流湿地；3、生态沟；4、透水堰；5、调节闸；6、砌石块底层；7、石灰石或砾石；8、浮叶生态；9、挺水生态；10、沉水生态；11、前坡湿生生态；12、砾石掺土层；13、淤泥层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图5，一种河湖湿地生态系统重建结构，该重建结构为浅水泡1、漫流湿地2、生态沟3和透水堰4联合构成的新河湖湿地生态系统结构，浅水泡1位于该重建结构的上游且通过调节闸5控制水量和水位以保证水流进人工湿地的每一个部分。
一种河湖湿地生态系统的重建方法，包括如下步骤：
步骤一：对待重建湿地进行场地清理和隔水作业，并将湿地上的淤泥下埋，使得底部黄泥上翻以保证微地形稳定性；
步骤二：针对整个待重建湿地进行划定坐标、制定点位，规划并标记各生态组件的位置和规模，设置标高，计算不同单元之间在不同水文条件下的水位；
步骤三：进行微地形塑造，挖掘机配合人工改变地形结构，提高环境异质性，在上游位置挖掘1-3个浅水泡1，浅水泡1的深度为1m-1.5m，使用机械工具在裸露地面开平行斑块沟，构建漫流湿地2和生态沟3相互联通的微起伏组合地貌，生态沟3的深度为25cm-30cm，宽度为50cm-80cm，漫流湿地2为这几个区域内的缓坡部分，漫流湿地2的坡度不超过30度，在下游部分构建透水堰4用于抬升水位，在透水堰4下层铺设砌石块底层6，上层铺设石灰石或砾石7，透水堰4的透水结构用于抬升水位，使水位上升0.5-1m；
步骤四：将生态沟3与浅水泡1之间连通，形成一块过渡性水网纵横的湿地空间，通过调节闸5控制水量和水位以保证水可以流进人工湿地的每一个部分，并在需要的时候进行生态水文变量的调控；
步骤五：对底部生态环境进行改造，在局部较窄河道布置沙砾，避免在初期先锋物种进入阻塞通道，并进一步通过设置深埋木桩和石块的方式提升异质性；
步骤六：打围网隔断，避免在后期水生植物在未达到一定生物量前被草食性鱼类摄食，将浮叶、挺水、沉水生态10多样性引入漫流湿地2和生态沟3，浮叶生态8底部为从原湿地底部取得的淤泥层13，挺水生态9和沉水生态10底部为砾石掺土层12，避免其他植物在初期入侵，其中一部分将在完成先锋任务后被后续自然萌发物种取代，等待沉水植物稳定生长后撤销围网，后期几种生态会交融在一起；
步骤七：持续调整近自然恢复群落结构，通过自然恢复植被根系结合土石，形成稳定性生态结构。
为进一步说明湿地生态重建恢复效果，下面将通过具体试验数据进行验证：选择武汉市黄陂区武湖街道某湿地进行本发明的生态系统重建，分别在2月、5月、7月和9月对湿地内底质和水质进行检测，结果如下表所示：
湿地生境内植物新增三十余种，吸引鸟类栖息10余种，其中部分新增植物信息如下表所示。
| 物种名称 | 拉丁名 | 数量/株 |
| 菖蒲 | Acorus calamus L. | 2658 |
| 泽泻 | Alisma plantago-aquatica L. | 264 |
| 千屈菜 | Lythrum salicaria L. | 136 |
| 狗牙根 | Cynodon dactylon(L.)Persoon | 2651 |
| 加杨 | Populus canadensis | 21 |
| 空心莲子草 | Alternanthera philoxeroides | 115 |
| 蘋 | Marsilea quadrifolia | 232 |
| 丁香蓼 | Ludwigia prostrata Roxb. | 51 |
| 牛筋草 | Eleusine indica(L.)Gaertn. | 165 |
| 碎米莎草 | Cyperus iria | 84 |
| 苔草 | Carex spp. | 187 |
| 稗 | Echinochloa crusgalli | 57 |
| 千金子 | Euphorbia lathyris L. | 65 |
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种河湖湿地生态系统重建结构，其特征在于：所述的重建结构为浅水泡(1)、漫流湿地(2)、生态沟(3)和透水堰(4)联合构成的新河湖湿地生态系统结构，所述的浅水泡(1)位于所述的重建结构的上游且通过调节闸(5)控制水量和水位以保证水流进人工湿地的每一个部分。
2.根据权利要求1所述的一种河湖湿地生态系统重建结构，其特征在于：所述的浅水泡(1)的深度为1m-1.5m，所述的生态沟(3)的深度为25cm-30cm，宽度为50cm-80cm。
3.根据权利要求1所述的一种河湖湿地生态系统重建结构，其特征在于：所述的漫流湿地(2)的坡度不超过30度。
4.根据权利要求1所述的一种河湖湿地生态系统重建结构，其特征在于：所述的透水堰(4)下层为砌石块底层(6)且上层为石灰石或砾石(7)，所述的透水堰(4)两侧为浇水土层。
5.根据权利要求1所述的一种河湖湿地生态系统重建结构，其特征在于：所述的漫流湿地(2)和生态沟(3)相互联通，其中引入浮叶生态(8)、挺水生态(9)、沉水生态(10)和前坡湿生生态(11)，所述的浮叶生态(8)底部为淤泥层(13)，所述的挺水生态(9)和沉水生态(10)底部为砾石掺土层(12)。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种河湖湿地生态系统重建结构的重建方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：对待重建湿地进行场地清理和隔水作业，并将湿地上的淤泥下埋，使得底部黄泥上翻以保证微地形稳定性；
步骤二：针对整个待重建湿地进行划定坐标、制定点位，规划并标记各生态组件的位置和规模，设置标高，计算不同单元之间在不同水文条件下的水位；
步骤三：进行微地形塑造，挖掘机配合人工改变地形结构，提高环境异质性，在上游位置挖掘浅水泡(1)，使用机械工具在裸露地面开平行斑块沟，构建漫流湿地(2)和生态沟(3)相互联通的微起伏组合地貌，漫流湿地(2)为这几个区域内的缓坡部分，在下游部分构建透水堰(4)用于抬升水位；
步骤四：将生态沟(3)与浅水泡(1)之间连通，形成一块过渡性水网纵横的湿地空间，通过调节闸(5)控制水量和水位以保证水可以流进人工湿地的每一个部分，并在需要的时候进行生态水文变量的调控；
步骤五：对底部生态环境进行改造，在局部较窄河道布置沙砾，避免在初期先锋物种进入阻塞通道，并进一步通过设置深埋木桩和石块的方式提升异质性；
步骤六：打围网隔断，避免在后期水生植物在未达到一定生物量前被草食性鱼类摄食，将浮叶、挺水、沉水生态多样性引入漫流湿地(2)和生态沟(3)，其中一部分将在完成先锋任务后被后续自然萌发物种取代，等待沉水植物稳定生长后撤销围网，后期几种生态会交融在一起；
步骤七：持续调整近自然恢复群落结构，通过自然恢复植被根系结合土石，形成稳定性生态结构。
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