專利名稱：一種用于阻截河道岸帶污染物入河與修復(fù)植被群落的生態(tài)工程技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，涉及專用于中小型河道的徑流水污染治理、岸帶生 態(tài)修復(fù)工程建設(shè)。
背景技術(shù)：
基于傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)規(guī)范所完成的河道岸坡整治工程，如河岸的直立化、硬 質(zhì)化等，對(duì)我國(guó)的近代水利事業(yè)發(fā)展起到了舉足輕重的作用。這種傳統(tǒng)的岸坡建設(shè)技術(shù)的 核心，一是因其材料主要采用施工性好、耐久性強(qiáng)的混凝土結(jié)構(gòu)，特別有利于工程結(jié)構(gòu)的安 全性與耐久性；二是能最大限度地提高河流的泄洪能力，從而降低洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，有利于保 障人民財(cái)產(chǎn)安全；三是能最大限度地高效利用有限國(guó)土。從單純解決我國(guó)洪澇災(zāi)害多發(fā)問(wèn) 題，與人均可利用國(guó)土資源少，尤其是“寸土寸金”的城市發(fā)展問(wèn)題而言，這種傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu) 勢(shì)是不言而喻的。因此，我國(guó)尤其是城市，凡在近30年內(nèi)實(shí)施過(guò)整治工程的河流，絕大部分 是在上述水利工程設(shè)計(jì)規(guī)范指導(dǎo)下完成的，其中的主流形式是硬質(zhì)直立駁岸。然而，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)始 重新認(rèn)識(shí)和利用河流，從生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度系統(tǒng)地研究和修復(fù)河流已是勢(shì)在必然。這是 因?yàn)椋S著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，向環(huán)境中排放的污廢水與日俱增，水體污染日益 嚴(yán)重，大多數(shù)河流水體的自凈及自我恢復(fù)能力降低。而導(dǎo)致產(chǎn)生以上結(jié)果的根本原因，除了 污廢水處理未能同步發(fā)展外，上述形式的水利工程設(shè)計(jì)對(duì)其的不利影響也是不容忽視的。 因此，如何修復(fù)河道岸帶，尤其是廣大的農(nóng)村區(qū)域的河道岸帶，使其在首先滿足岸帶的物理 功能的同時(shí)，充分發(fā)揮其生態(tài)功能，較大幅度地降低河道水體的污染負(fù)荷，已成為當(dāng)前河道 環(huán)境治理中的急需技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本相對(duì)低廉、可操作性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)河道岸帶在保障其 物理功能的前提下，生態(tài)功能最大化的生態(tài)工程建設(shè)技術(shù)，應(yīng)用對(duì)象是農(nóng)村的中小型河道。 針對(duì)的是由于目標(biāo)河道普遍為自然岸坡，經(jīng)長(zhǎng)期的徑流沖刷和岸帶陸域區(qū)域的高強(qiáng)度無(wú)序 利用后，其絕大部分出現(xiàn)了嚴(yán)重的岸坡破碎、岸帶水向幾乎無(wú)水生植物存在，生態(tài)退化嚴(yán) 重，導(dǎo)致徑流污染直接進(jìn)入水體的現(xiàn)象，從而加劇了水體的污染程度，同時(shí)，受泄洪等水動(dòng) 力影響，其邊坡被淘刷的現(xiàn)象極為嚴(yán)重，河床被不斷抬高，從而降低了河道的環(huán)境容量而設(shè) 計(jì)的。本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)一是在于成本遠(yuǎn)低于同類技術(shù)，二是有利于其生態(tài)功能的可持續(xù) 發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣設(shè)計(jì)的一種用于阻截河道岸帶污染物入河與修復(fù)植被群落的生態(tài)工程技術(shù)，它由陸域污 染物阻截凈化系統(tǒng)、水落交錯(cuò)帶水向護(hù)坡系統(tǒng)、基底構(gòu)建系統(tǒng)、植物種植系統(tǒng)等四個(gè)基本單 元組成，其特征在于上述單元由物理材料和植物組成。其中
污染物阻截系統(tǒng)由塑料、木材、礫石和植物等材料組成；護(hù)坡系統(tǒng)由木材或鋼筋混凝土、石塊和重金屬等材料組成；基底構(gòu)建系統(tǒng)由塑料、木材、土壤等材料組成；植物種植系統(tǒng)由植物、塑料和土壤等材料組成。本發(fā)明依據(jù)的反應(yīng)原理通過(guò)合理設(shè)計(jì)和建設(shè)，構(gòu)筑河道陸向污染物的生態(tài)屏障， 實(shí)現(xiàn)減少入河污染物的目的；同時(shí)，對(duì)河道水向護(hù)坡及基底進(jìn)行重新構(gòu)建，并輔以不同類型 的植物種植，實(shí)現(xiàn)完善河道生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的目的。通過(guò)對(duì)陸向污染物阻截凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)，引導(dǎo)徑流污染進(jìn)入收集系統(tǒng)，利 用系統(tǒng)內(nèi)部的填料對(duì)污水進(jìn)行過(guò)濾，并利用過(guò)水過(guò)程中產(chǎn)生的溶氧，繁殖土著好氧微生物， 對(duì)收集來(lái)污水中的有機(jī)等污染物進(jìn)行初步凈化，同時(shí)，利用表面種植的植物，對(duì)氮、磷等物 質(zhì)進(jìn)行吸收；收集和初步凈化的污水進(jìn)入容量匹配的氧化塘中，通過(guò)氧化塘的絮凝沉淀等 物化作用、微生物降解作用及植物吸收作用等，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染徑流的凈化，減少進(jìn)入河道的污 染物總量。通過(guò)對(duì)河道濱水帶水向護(hù)坡系統(tǒng)的構(gòu)建，可利用其重力作用提升河道水向護(hù)岸的 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止河水淘刷和徑流沖刷，同時(shí)，合理設(shè)計(jì)護(hù)坡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，改善河道的生境條件， 為水生生物及其它生物的休憩、繁衍等創(chuàng)造有利條件，提高河道的生物多樣性，最終實(shí)現(xiàn)區(qū) 域內(nèi)生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定健康，河流自凈能力提高的目的。通過(guò)對(duì)護(hù)岸基底系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，可為營(yíng)造合理的植被群落創(chuàng)造條件，最后通過(guò)不 同類型植物的種植，可最終實(shí)現(xiàn)提升河道生態(tài)功能的目的。本發(fā)明技術(shù)采用材料全部為無(wú)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的成熟材料，對(duì)水體生態(tài)環(huán)境改善效果明 顯，同時(shí)維護(hù)簡(jiǎn)單易行，管理成本較低，可應(yīng)用于面源污染較嚴(yán)重的城市近郊或農(nóng)村河道。


圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是污染物阻截凈化系統(tǒng)1結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是護(hù)坡系統(tǒng)2結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是基底構(gòu)建系統(tǒng)3結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提供的工程技術(shù)由四個(gè)基本單元組成，圖1是本發(fā)明的較佳實(shí)例案。如 圖所示，本發(fā)明包括污染物阻截凈化系統(tǒng)1、護(hù)坡系統(tǒng)2、基底構(gòu)建系統(tǒng)3、植物種植系統(tǒng)4。污染物阻截凈化系統(tǒng)1的基本材料為塑料、木材、礫石和植物等，該系統(tǒng)由2個(gè)子 系統(tǒng)組成，包括污染水的收集系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)。其中，收集系統(tǒng)的形狀為一條帶狀初期雨水 徑流收集溝，規(guī)格視徑流通量而異，一般寬度在IOOcm左右，深度約80cm，長(zhǎng)度則根據(jù)需要 而定，基本結(jié)構(gòu)由固土片、樁、填料、涂塑布和植物等單元組成。各單元的基本形狀與規(guī)格分 別為固土片為一凹凸式塑料制薄片，需開(kāi)模制作，厚度約為l_2mm，寬度為50厘米，長(zhǎng)度為 500cm，其兩頭均需設(shè)有可進(jìn)行銜接的插口 ；樁為木樁，長(zhǎng)度一般為120cm，直徑為IOcm ；涂 塑布為市售成品；填料為礫石，直徑為3cm;植物一般采用具較好匍匐性能的陸生植物。該 系統(tǒng)的實(shí)施方式為首先在選定的區(qū)域挖土開(kāi)溝，同時(shí)在溝的兩側(cè)沿溝程每隔30-50cm打一木樁，樁的頂端與地面標(biāo)高相同，而后在樁與泥面之間插入固土片，固土片的頂端高度較 地面標(biāo)高低約5cm，在此基礎(chǔ)上，在溝的底部鋪墊涂塑布，畢后填充礫石，礫石的頂端高度與 固土片相同，最后在溝的陸向面種植所選植物，設(shè)計(jì)要求是在植物生長(zhǎng)茂盛期，其匍匐莖葉 能基本覆蓋住溝表面。另一子系統(tǒng)的凈化系統(tǒng)為一與收集系統(tǒng)相銜接的氧化塘，為非本發(fā) 明內(nèi)容，其實(shí)施方式與常規(guī)氧化塘相同。護(hù)坡系統(tǒng)2的基本材料由木材或混凝土、石塊和金屬絲網(wǎng)等材料組成，形狀為一 條帶狀水下提壩，規(guī)格視岸坡的斜度和自身的穩(wěn)固度而異，一般寬度在80-120cm之間，高 度為常水位下約20cm，長(zhǎng)度則根據(jù)需要而定，其基本結(jié)構(gòu)由樁、包塑金屬網(wǎng)、填料等單元組 成。各單元的基本形狀與規(guī)格分別為樁為木樁或混凝土預(yù)制樁，長(zhǎng)度一般為200-250cm， 直徑為15-20cm ；包塑金屬網(wǎng)為網(wǎng)線直徑3. 5mm,網(wǎng)孔直徑6cm ；填料為石塊，形狀為自然型， 單塊石重34kg。該系統(tǒng)的實(shí)施方式為首先在選定的區(qū)域兩側(cè)沿溝程每隔30cm打一樁， 樁的頂端水向側(cè)低于常水位約20cm，陸向側(cè)則與常水位基本持平，而后在兩側(cè)樁內(nèi)鋪設(shè)包 塑金屬網(wǎng)，其頂端與水向側(cè)樁相平，并將包塑金屬網(wǎng)固定在相應(yīng)的樁上，最后在兩側(cè)樁內(nèi)填 充石塊，其頂端同樣與水向側(cè)樁基本持平?；讟?gòu)建系統(tǒng)3的基本材料為塑料、木材、土壤和礫石、金屬絲等物理材料，形狀 因所在河道岸帶的自然條件而異，既可為梯級(jí)式，也可為斜坡式，規(guī)格視岸坡的斜度和自身 的穩(wěn)固度而異，一般寬度在5-10m之間，長(zhǎng)度則根據(jù)需要而定，其基本結(jié)構(gòu)由樁、固土片、填 料等單元組成。各單元的基本形狀與規(guī)格分別為樁為木樁，長(zhǎng)度視所用區(qū)域的需求而異， 一般為100-150cm，直徑為IOcm ；固土片與系統(tǒng)1相同；填料為土壤、礫石和包塑金屬網(wǎng)，其 中的土壤為本地生土或熟土(耕作層土)，礫石與系統(tǒng)1相同，包塑金屬網(wǎng)與系統(tǒng)2相同，成 品為一由包塑金屬網(wǎng)包裹礫石而成的填料包，形狀為普通袋狀，規(guī)格為每單元約50kg。該系 統(tǒng)的實(shí)施方式為首先在系統(tǒng)2的陸向側(cè)樁的外側(cè)插入固土片，其頂端與樁相同，下端與系 統(tǒng)2相同，以系統(tǒng)2的陸向側(cè)樁為起點(diǎn)，在其陸向100-200cm(視岸坡的寬度而異)處沿河 方向每隔約50cm打一根樁(簡(jiǎn)稱樁3)，其頂端較系統(tǒng)2的陸向側(cè)樁高約20-40cm(視岸坡 斜度而異)，之后對(duì)該區(qū)域內(nèi)的基底進(jìn)行修復(fù)，即對(duì)土壤進(jìn)行平整或填充，同時(shí)在樁3的陸 向側(cè)插入固土片，其頂端與樁相同，下端與系統(tǒng)2的陸向側(cè)樁相同。在此基礎(chǔ)上，在樁3與 系統(tǒng)1之間的基底進(jìn)行修復(fù)，作業(yè)內(nèi)容是對(duì)土壤進(jìn)行平整或填充，最后在整個(gè)基底構(gòu)建系 統(tǒng)區(qū)域內(nèi)堆設(shè)用填料包，其比例約為區(qū)域內(nèi)面積的20 %。植物種植系統(tǒng)4的基本材料為植物、塑料和土壤等材料，該系統(tǒng)的空間位置為污 染物阻截凈化系統(tǒng)與護(hù)坡系統(tǒng)之間，形狀和規(guī)格與基底構(gòu)建系統(tǒng)相一致，其基本結(jié)構(gòu)由植 物、固土片、填料等單元組成。各單元的基本形狀與規(guī)格分別為植物為包括水生植物和陸 生植物在內(nèi)的各種不同生活型植物，其中的水陸交錯(cuò)區(qū)域(系統(tǒng)1陸向側(cè)樁與系統(tǒng)3的樁 3之間)種植以挺水植物為主的水生植物，其他區(qū)域種植以濕生植物為主的陸生植物，植物 種植均采用針對(duì)性培育而成的成苗；固土片為與系統(tǒng)1相同的塑料薄片，同樣需開(kāi)模制作， 厚度約為l_2mm，寬度為30cm，長(zhǎng)度為100cm，其兩頭均需設(shè)有可進(jìn)行銜接的插口 ；填料為本 地熟土。該系統(tǒng)的實(shí)施方式為首先在系統(tǒng)外培育所需植物，同時(shí)根據(jù)所種植物的行株距要 求，在系統(tǒng)3區(qū)域的非填料區(qū)域內(nèi)開(kāi)挖若干規(guī)格為直徑30cm，深度約為25cm的穴，并插入固 土片，填充熟土，最后種植所選植物。
權(quán)利要求
1.一種用于阻截河道岸帶污染物入河與修復(fù)植被群落的生態(tài)工程技術(shù)，它由陸域污染 物阻截凈化系統(tǒng)、護(hù)坡系統(tǒng)、基底構(gòu)建系統(tǒng)、植物種植系統(tǒng)等四個(gè)基本單元系統(tǒng)組成，其特 征在于上述單元由物理材料和植物組成。其中，污染物阻截凈化系統(tǒng)由塑料、木材、礫石 和植物等材料組成；護(hù)坡系統(tǒng)由木材或混凝土、石塊和金屬絲等材料組成；基底構(gòu)建系統(tǒng) 由塑料、木材、土壤和礫石、金屬絲等材料組成；植物種植系統(tǒng)由植物、塑料和土壤等材料組 成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染物阻截凈化系統(tǒng)，基本材料為塑料、木材、礫石和植物 等，由2個(gè)子系統(tǒng)組成，包括污染水的收集系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)，其中的凈化系統(tǒng)為氧化塘，非 本發(fā)明內(nèi)容，即利用現(xiàn)有技術(shù)。收集系統(tǒng)的形狀為一條帶狀初期雨水徑流收集溝，規(guī)格視徑 流通量而異，一般寬度在1米左右，深度約80厘米，長(zhǎng)度則根據(jù)需要而定，基本結(jié)構(gòu)由固土 片、機(jī)、填料、涂塑布和植物等單元組成，特征在于一是具有涉面廣、能力強(qiáng)的污水收集功 能，且無(wú)需動(dòng)力；二是在污水負(fù)荷較大時(shí)，其凈化作用相對(duì)較小，而在水力停留時(shí)間較長(zhǎng)的 前提下，自身具有較好的凈化作用；三是可通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在污染水進(jìn)入收集溝時(shí)己基 本去除了泥沙等較大的雜質(zhì)，同時(shí)溝表面長(zhǎng)有與周邊區(qū)域基本相近的植物。凈化系統(tǒng)是與 收集系統(tǒng)相銜接的氧化塘，規(guī)格視污水的收集通量定，原則是能容納收集總量的約80%，特 征在于一是具有與污染水的收集通量相匹配的收集、滯留功能，同樣無(wú)需動(dòng)力；二是同樣 在污水負(fù)荷較大時(shí)，其凈化作用相對(duì)較小，而在水力停留時(shí)間較長(zhǎng)的前提下，具有較好的凈 化作用；三是可通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)污染水中的有機(jī)污染物等通過(guò)微生物作用得到降解，同 時(shí)，氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)還可被植物吸收利用，并通過(guò)收獲植物果實(shí)和秸稈的方式將污染 物從氧化塘中搬離；四是出水達(dá)到設(shè)計(jì)要求，一般以優(yōu)于國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量V類為目標(biāo) 值。
3.按照權(quán)利要求1所述的護(hù)坡系統(tǒng)，形狀為一條帶狀水下提壩，規(guī)格視岸坡的斜度和 自身的穩(wěn)固度而異，一般寬度為80-120厘米，高度為常水位下約20厘米，長(zhǎng)度則根據(jù)需要 而定，其基本結(jié)構(gòu)由樁、包塑金屬網(wǎng)、填料等單元組成，基本材料為木材或鋼筋混凝上、石塊 和金屬絲等。該系統(tǒng)的特征在于一是具有較強(qiáng)的護(hù)坡功能，可有效防止岸坡上的土壤和植 物因河浪淘刷或徑流沖刷而移位、受損，以保障河岸系統(tǒng)的穩(wěn)定和功能發(fā)揮；二是自身是一 種為參與污染物凈化的微生物、原生動(dòng)物和小型浮游動(dòng)物等提供附著繁衍條件的載體，從 而起到凈化水質(zhì)的作用。
4.按照權(quán)利要求1所述的基底構(gòu)建系統(tǒng)，形狀因所在河道岸帶的自然條件而異，既可 為梯級(jí)式，也可為斜坡式，規(guī)格視岸坡的斜度和自身的穩(wěn)固度而異，一般寬度在500-1000cm 之間，長(zhǎng)度則根據(jù)需要而定，其基本結(jié)構(gòu)由樁、固土片、填料等單元組成，基本材料為塑料、 木材、土壤和礫石、重金屬等。該系統(tǒng)的特征在于一是為植物營(yíng)造種植、生存、擴(kuò)增與控?cái)U(kuò) 條件；二是通過(guò)1-2年的自穩(wěn)定，與其他系統(tǒng)共同構(gòu)筑成一個(gè)能夠保持穩(wěn)定并健康發(fā)展的 生態(tài)結(jié)構(gòu)，最終形成生態(tài)功能健全、管理成本較低的河道護(hù)坡系統(tǒng)。
5.按照權(quán)利要求1所述的植物種植系統(tǒng)，空間位置為污染物阻截凈化系統(tǒng)與護(hù)坡系統(tǒng) 之間，形狀和規(guī)格與基底構(gòu)建系統(tǒng)相一致，其基本結(jié)構(gòu)由各種不同生活型植物組成，基本材 料為植物、塑料和土壤等。該系統(tǒng)的特征在于通過(guò)種植多種不同生活型的陸生和水生植 物，一是能起到較好的水土保持作用，二是起到直接利用植物對(duì)進(jìn)入該區(qū)域內(nèi)的礦物元索 吸收利用，使徑流污水得到凈化，三是通過(guò)生物多樣性的提高，提升區(qū)域的生態(tài)功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于阻截河道岸帶污染物入河與修復(fù)植被群落的生態(tài)工程技術(shù)。它由陸域污染物阻截凈化系統(tǒng)、護(hù)坡系統(tǒng)、基底構(gòu)建系統(tǒng)、植物種植系統(tǒng)等四個(gè)基本單元系統(tǒng)組成，上述單元由物理材料和植物組成。其中污染物阻截凈化系統(tǒng)由塑料、木材、礫石和植物等材料組成和建設(shè)；護(hù)坡系統(tǒng)由木材或混凝土、石塊和金屬絲等材料組成和建設(shè)；基底構(gòu)建系統(tǒng)由塑料、木材、土壤和礫石、金屬絲等材料組成和建設(shè)；植物種植系統(tǒng)由植物、塑料和土壤等材料組成。本發(fā)明針對(duì)的是農(nóng)村或城市近郊河道的陸向徑流污染及邊坡生態(tài)結(jié)構(gòu)建設(shè)，其優(yōu)點(diǎn)是能充分、有效的收集-滯留-凈化河道陸向徑流污染，尤其是初期雨水的徑流污染，減少進(jìn)入河道的污染物總量，實(shí)現(xiàn)河道污染的有效控制；同時(shí)，通過(guò)對(duì)河道護(hù)岸、基底等的建設(shè)與修復(fù)，可穩(wěn)定和完善河道陸向到水向的物理結(jié)構(gòu)及生態(tài)結(jié)構(gòu)，最終形成一個(gè)健康、穩(wěn)定、發(fā)展的河道邊坡生態(tài)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)E02B3/02GK102086643SQ20091019973
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者付子軾, 劉婭琴, 劉福興, 劉長(zhǎng)娥, 宋祥甫, 潘琦, 王金慶, 鄒國(guó)燕 申請(qǐng)人:上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院