高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置。在集水區(qū)的干流和一、二級支流的兩側(cè)坡面中位于河流最高水位線以上10m的河岸陸地區(qū)域配置河岸緩沖帶植被。植被包括以下一種或多種：烏柳、甘蒙錦雞兒、沙棘；烏柳布置在0°～2°坡面的河岸緩沖帶；甘蒙錦雞兒布置在2°～5°坡面的河岸緩沖帶；沙棘布置在5°～15°坡面的河岸緩沖帶。該配置能夠有效截留氮磷污染物，改善徑流水質(zhì)，可充分發(fā)揮河岸緩沖帶凈化水質(zhì)和攔蓄泥沙的作用，使用效果好，可滿足西北高寒區(qū)城市水源地河岸緩沖帶消減地表徑流氮磷污染物的功能需求。
【專利說明】高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種河岸緩沖帶的植被配置，尤其涉及一種高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置。

【背景技術(shù)】
[0002]河岸緩沖帶是一種能與水環(huán)境相互作用的有植被覆蓋的陸地區(qū)域，介于水體和陸域之間，是具有明顯邊緣效應(yīng)的典型生態(tài)過渡帶。植被作為河岸緩沖帶生態(tài)系統(tǒng)的核心，具有凈化水質(zhì)、攔蓄泥沙、抑制河岸侵蝕、調(diào)節(jié)河流微氣候、為生物提供棲息地、緩解人為因素對河流生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響等重要的生態(tài)功能，是控制面源污染的一種有效方式。不同的植物種類和群落配置模式形成的河岸緩沖帶作用不盡相同。只有適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件且符合構(gòu)建目標(biāo)的河岸緩沖帶才能充分發(fā)揮其生態(tài)功能。在西北高寒區(qū)城市水源地河流上游兩側(cè)多分布有牧場，以往牲畜糞便可被牧民撿拾用作燃料，但是隨著牧民生活水平的提高，牧民不再使用牲畜糞便作為燃料，大量的牲畜糞便被留棄在牧場中。另外，河流中下游兩側(cè)的農(nóng)田存在著大量施用化肥的現(xiàn)象。牧場的牲畜糞便和農(nóng)田施用的化肥所產(chǎn)生的氮、磷等污染物會隨著雨水通過徑流方式進(jìn)入城市水源地河流，造成水源地河流的水質(zhì)惡化，直接影響到該地區(qū)和下游城市居民的飲用水安全。此外，西北高寒區(qū)城市水源地一般海拔高，陸相植被種類少且缺乏水相植被，而在溫帶和熱帶地區(qū)具有良好消減水體氮磷能力的植被又難以在西北高寒區(qū)種植。因此，亟需在此地區(qū)構(gòu)建能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，具備凈化水質(zhì)和攔蓄泥沙功能的河岸緩沖帶。但是，目前尚缺乏一種適用于上述地區(qū)河岸緩沖帶的植被配置技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效截留氮磷污染物、改善進(jìn)入河流的徑流水質(zhì)，可充分發(fā)揮河岸緩沖帶凈化水質(zhì)、攔蓄泥沙作用，且使用效果好的高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明的高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置，在集水區(qū)的干流和一、二級支流的兩側(cè)坡面中位于河流最高水位線以上1m的河岸陸地區(qū)域配置河岸緩沖帶植被，所述植被包括以下一種或多種:烏柳、甘蒙錦雞兒、沙棘；
[0006]所述烏柳布置在0°~2°坡面的河岸緩沖帶；
[0007]所述甘蒙錦雞兒布置在2°~5°坡面的河岸緩沖帶；
[0008]所述沙棘布置在5°~15°坡面的河岸緩沖帶。
[0009]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置，由于在集水區(qū)的干流和一、二級支流的兩側(cè)坡面中位于河流最高水位線以上1m的河岸陸地區(qū)域配置河岸緩沖帶植被，植被包括以下一種或多種:烏柳、甘蒙錦雞兒、沙棘；烏柳布置在0°~2°坡面的河岸緩沖帶；甘蒙錦雞兒布置在2°~5°坡面的河岸緩沖帶；沙棘布置在5°~15°坡面的河岸緩沖帶，能夠有效截留氮磷污染物，改善進(jìn)入河流的徑流水質(zhì)，可充分發(fā)揮河岸緩沖帶凈化水質(zhì)、攔蓄泥沙的作用，使用效果好。適用于消減西北高寒區(qū)城市水源地河流兩岸地表徑流中氮磷污染物的河岸緩沖帶植被配置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例一中的烏柳河岸緩沖帶布置示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明實施例二中的甘蒙錦雞兒河岸緩沖帶布置示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明實施例三中的沙棘河岸緩沖帶布置示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明實施例中的河岸緩沖帶側(cè)視圖；
[0014]圖5為本發(fā)明實施例中的河岸緩沖帶徑流總氮(TN)沿程濃度變化圖；
[0015]圖6為本發(fā)明實施例中的河岸緩沖帶徑流總磷(TP)沿程濃度變化圖。

【具體實施方式】
[0016]下面將對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017]本發(fā)明的高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置，其較佳的【具體實施方式】是:
[0018]在集水區(qū)的干流和一、二級支流的兩側(cè)坡面中位于河流最高水位線以上1m的河岸陸地區(qū)域配置河岸緩沖帶植被，所述植被包括以下一種或多種:烏柳、甘蒙錦雞兒、沙棘；
[0019]所述烏柳布置在0°~2°坡面的河岸緩沖帶；
[0020]所述甘蒙錦雞兒布置在2°~5°坡面的河岸緩沖帶；
[0021]所述沙棘布置在5°~15°坡面的河岸緩沖帶。
[0022]所述烏柳、甘蒙錦雞兒、沙棘植被群落緩沖帶的最佳寬度分別為12.08m、12.98m、14.49m。
[0023]所述河岸緩沖帶內(nèi)的植被栽植帶的布置模式為:
[0024]多個植被栽植帶沿等高線交錯布置。其中，烏柳栽植帶之間交錯重疊長度為5m，甘蒙錦雞兒和沙棘栽植帶之間交錯重疊長度均為4m ；
[0025]每個植被栽植帶的栽植平面外高內(nèi)低，高差為1cm~15cm。
[0026]所述植被栽植帶內(nèi)烏柳、甘蒙錦雞兒和沙棘的栽植密度分別為:
[0027]烏柳:“品”字型栽植；初始株行距為lmX2m，隨著烏柳生長，最終株行距為4mX6m;林下草本以自然狀態(tài)為主，不需要人工種植；
[0028]甘蒙錦雞兒:“品”子型栽植；初始株打距為0.5mX lm,隨著甘蒙錦雞兒生長，最終株行距為ImX3m ;林下草本以自然狀態(tài)為主，不需要人工種植；
[0029]沙棘:“品”字型栽植；初始株行距為lmXlm，隨著沙棘生長，最終株行距為3mX 3m ;林下草本以自然狀態(tài)為主，不需要人工種植。
[0030]本發(fā)明的高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置，適用于消減西北高寒區(qū)城市水源地河流兩岸地表徑流中氮磷污染物的河岸緩沖帶植被配置。
[0031]本發(fā)明通過篩選最適植物種類、計算最佳寬度、設(shè)計栽植帶和栽植密度等，提出了適用于構(gòu)建西北高寒區(qū)城市水源地的集水區(qū)中干流和一、二級支流兩側(cè)河岸緩沖帶的植被配置技術(shù)。河岸緩沖帶的凈化功能主要受其寬度、植被種類和密度三個因素控制。由于西北高寒區(qū)城市水源地河流內(nèi)缺乏水生植物，因此很難篩選出適宜的水相河岸緩沖帶植被。在西北高寒區(qū)河川谷地中常見的陸相植被中，烏柳、甘蒙錦雞兒和沙棘具有凈化功能好、耐濕且對土壤要求低等特點。烏柳屬灌木或小喬木，高可達(dá)4m，抗逆性強(qiáng)，較耐旱，喜水濕，耐嚴(yán)寒和酷熱，繁殖容易，萌蘗力強(qiáng)，一般分布于海拔700m~3000m的山地邊溝。甘蒙錦雞兒屬灌木，聞40cm~60cm,耐寒和耐旱，一般分布于海拔3300m~3600m的丘陵山坡和溝谷中。沙棘屬落葉灌木或喬木，高3.5m，喜光，耐寒，耐熱，對土壤適應(yīng)性強(qiáng)，但不喜積水，一般分布于海拔800m~3600m的谷地、河床地或山坡。擬合出的氮磷去除率-寬度函數(shù)可以用來計算氮磷去除率最高時的河岸緩沖帶最小寬度，并結(jié)合當(dāng)?shù)匚廴矩?fù)荷，得到河岸緩沖帶最佳寬度，具有經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)點。所設(shè)計的栽植帶規(guī)格及布置模式，既能提高河岸緩沖帶的凈化效率，也能有效攔蓄泥沙、固土護(hù)岸。
[0032]具體實施例，如圖1至圖4所示:
[0033]1、河岸緩沖帶選址:集水區(qū)中干流和一、二級支流兩側(cè)坡面中位于河流最高水位線以上1m的河岸陸地區(qū)域。
[0034]2、河岸緩沖帶的坡度分級:將需要布置河岸緩沖帶的坡面坡度分為0°~2°、
2。~5。、5°~15°三級。0°~2°坡面河岸緩沖帶的植被種類確定為烏柳。2。~5。坡面河岸緩沖帶的植被種類確定為甘蒙錦雞兒。5°~15°坡面河岸緩沖帶的植被種類確定為沙棘。
[0035]3、烏柳、甘蒙錦雞兒、沙棘植被群落緩沖帶最佳寬度的確定:
[0036]烏柳植被群落緩沖帶氮磷去除率最高時的最小寬度確定:烏柳植被群落緩沖帶試驗小區(qū)的坡度為10° ,規(guī)格為5mX20m,烏柳密度為lmX2m。試驗小區(qū)四周用水泥板與周圍環(huán)境隔開。使用碳酸氫銨(NH4HCO3)和磷酸二氫鈣(Ca(H2PO4)2)分別配制成TN初始濃度為8mg/L、TP初始濃度為2mg/L的模擬污染水各U。試驗開始時,先用水泵從附近河流中抽水，將試驗小區(qū)清洗。等待試驗小區(qū)地表干燥后，將TN模擬污染水從烏柳植被群落緩沖帶試驗小區(qū)的頂部緩慢傾倒進(jìn)試驗小區(qū)，至產(chǎn)流后仍繼續(xù)緩慢傾倒。等到緩沖帶底部產(chǎn)流后，從頂部到底部0m、lm、2m、5m、7m、10m、15m、20m處取樣,各點分別取水樣500ml。采用紫外比色法測定各樣品中TN濃度，去除率(％ ) = (1-采樣點濃度/初始濃度)X 100%。TP的取樣方法和去除率計算與TN相同，測定方法則采用等離子發(fā)射光譜法。綜合TN去除率和TP去除率，以寬度為自變量，以去除率為因變量，擬合出氮磷去除率-寬度函數(shù):
[0037]Y = -0.1111Χ2+6.3047X+0.063，(R2 = 0.987) (I)
[0038](I)式中:X—烏柳植被群落緩沖帶寬度，單位:m ;Y—氮磷去除率，單位:％。
[0039]對式⑴求導(dǎo)可得:
[0040]Y' = -0.2222Χ+6.3047 (2)
[0041]式(2)中 = O時，對應(yīng)的寬度值28.37m是氮磷去除率最高為89.51%時的最小寬度。
[0042]甘蒙錦雞兒植被群落緩沖帶氮磷去除率最高時的最小寬度確定:具體方法與烏柳植被群落緩沖帶最小寬度的確定方法相同，得到甘蒙錦雞兒的氮磷去除率-寬度函數(shù):
[0043]Y = -0.1059X2+5.994X—0.0047，(R2 = 0.828) (3)
[0044](3)式中:X—甘蒙錦雞兒植被群落緩沖帶寬度，單位:m ;Y—氮磷去除率，單位:％。
[0045]對式(3)求導(dǎo)可得:
[0046]Y' = -0.2118Χ+5.994 (4)
[0047]式⑷中Y' = O時，對應(yīng)的寬度值28.30m是氮磷去除率最高為84.81%時的最小寬度。
[0048]沙棘植被群落緩沖帶氮磷去除率最高時的最小寬度確定:具體方法也與烏柳植被群落緩沖帶最小寬度的確定方法相同，得到沙棘的氮磷去除率-寬度函數(shù):
[0049]Y = -0.0768X2+5.361X—1.5499，(R2 = 0.935) (5)
[0050](5)式中:X—沙棘植被群落緩沖帶寬度，單位:m ;Y—氮憐去除率，單位:％。
[0051]對式(5)求導(dǎo)可得:
[0052]Y' = -0.1536Χ+5.361 (6)
[0053]式(6)中Y' = O時，對應(yīng)的寬度值34.90m是氮磷去除率最高為92%時的最小寬度。
[0054]由于西北高寒區(qū)可用于農(nóng)田和牧場的土地面積較少，因此河岸緩沖帶的寬度不能設(shè)置為氮磷去除率最高時的寬度，只能根據(jù)當(dāng)?shù)匚廴疚镓?fù)荷情況，以氮磷去除率60%計算河岸緩沖帶的最佳寬度，得到烏柳、甘蒙錦雞兒和沙棘植被群落緩沖帶的最佳寬度分別為
12.08m、12.98m、14.49m。
[0055]4、河岸緩沖帶內(nèi)的栽植帶布置模式:交錯沿等高線布置，烏柳栽植帶重疊長度為5m，甘蒙錦雞兒和沙棘栽植帶重疊長度均為4m ;栽植平面外高內(nèi)低，高差為1cm~15cm。
[0056]5、栽植帶內(nèi)烏柳、甘蒙錦雞兒和沙棘的栽植密度:
[0057]烏柳:“品”字型栽植；初始株行距為lmX2m，隨著烏柳生長，最終株行距為4mX6m ;林下草本以自然狀態(tài)為主，不需要人工種植。
[0058]甘蒙錦雞兒:“品”子型栽植；初始株打距為0.5mX lm,隨著甘蒙錦雞兒生長，最終株行距為ImX3m ;林下草本以自然狀態(tài)為主，不需要人工種植。
[0059]沙棘:“品”字型栽植；初始株行距為lmXlm，隨著沙棘生長，最終株行距為3mX 3m ;林下草本以自然狀態(tài)為主，不需要人工種植。
[0060]綜合河岸緩沖帶選址、栽植帶的最佳寬度及布置模式、栽植植物種類及密度等，得到河岸緩沖帶的配置技術(shù)參數(shù)表，具體見表1。
[0061]表1河岸緩沖帶的配置技術(shù)參數(shù)表
[0062]

【權(quán)利要求】
1.一種高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置，其特征在于，在集水區(qū)的干流和一、二級支流的兩側(cè)坡面中位于河流最高水位線以上1m的河岸陸地區(qū)域配置河岸緩沖帶植被，所述植被包括以下一種或多種:烏柳、甘蒙錦雞兒、沙棘； 所述烏柳布置在0°~2°坡面的河岸緩沖帶； 所述甘蒙錦雞兒布置在2°~5。坡面的河岸緩沖帶； 所述沙棘布置在5°~15°坡面的河岸緩沖帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置，其特征在于，所述烏柳、甘蒙錦雞兒、沙棘植被群落緩沖帶的最佳寬度分別為12.08m、12.98m、14.49m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置，其特征在于，所述河岸緩沖帶內(nèi)的植被栽植帶的布置模式為: 多個植被栽植帶沿等高線交錯布置。其中，烏柳栽植帶之間交錯重疊長度為5m，甘蒙錦雞兒和沙棘栽植帶之間交錯重疊長度均為4m ； 每個植被栽植帶的栽植平面外高內(nèi)低，高差為1cm~15cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高寒區(qū)城市水源地消減水體氮磷的河岸緩沖帶灌木配置，其特征在于，所述植被栽植帶內(nèi)烏柳、甘蒙錦雞兒和沙棘的栽植密度分別為: 烏柳:“品”字型栽植；初始株行距為ImX 2m，隨著烏柳生長，最終株行距為4mX6m ;林下草本以自然狀態(tài) 為主，不需要人工種植； 甘蒙錦雞兒:“品”字型栽植；初始株行距為0.5mX Im,隨著甘蒙錦雞兒生長，最終株行距為ImX3m ;林下草本以自然狀態(tài)為主，不需要人工種植； 沙棘:“品”字型栽植；初始株行距為ImX lm，隨著沙棘生長，最終株行距為3mX3m ;林下草本以自然狀態(tài)為主，不需要人工種植。
【文檔編號】C02F3/32GK104176827SQ201410350689
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】賀康寧, 王瑋璐, 蘆新建, 史常青, 王世雷, 田赟, 胡興波, 王輝, 徐特 申請人:北京林業(yè)大學(xué)