一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法

摘要

本发明公开一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，所述方法在硬质驳岸河道的两岸选址，在选址位置处打桩，使桩与河岸围合成一个湿地单元，在打下的桩靠近河道一侧堆积块石，在所述湿地单元的床体内铺设组合填料，在铺设的组合填料上种植湿地植物，构建得到近岸浅滩湿地。本发明利用组合填料上微生物数量大、生物膜密集、水处理能力强、适应能力强的特点，采用湿地植物的优化组合，增强湿地对污染物的截留能力，提高了对水中氮磷的净化效果，使整个生态系统高效运行，最终形成稳定可持续利用的系统，提高了系统净化河水的能力。

权利要求

1.一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在硬质驳岸河道的两岸选址，在选址位置处打桩，使桩与河岸围合成一个湿地单元，控制每个所述湿地单元垂直于河岸的最大宽度≤河道宽度的30%，控制同侧河岸相邻湿地单元的间距为1 20倍河道平滩宽度，控制异侧河岸相邻湿地单元的间距为1 20倍河道平滩~ ~宽度；

2）在步骤1）打下的桩靠近河道一侧堆积块石，所述块石的边长为200 300 mm，堆积的~块石的总高度低于河道水面0.1 0.3 m；

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3）在所述湿地单元的床体内铺设组合填料，所述填料包括由生物陶粒和细砂组成的组合填料1、由煤渣和碎石组成的组合填料2、由粉煤灰和细砖屑组成的组合填料3、由钢渣和碎石组成的组合填料4、由火山岩和水洗砂组成的组合填料5、由沸石和细砂组成的组合填料6、由粉煤灰和碎石组成的组合填料7、由沸石和石灰石组成的组合填料8、由蛭石和钢渣组成的组合填料9、由页岩和细砂组成的组合填料10或由砾石和矿渣组成的组合填料11，调节所述组合填料的堆积密度使河道内水体通过所述湿地单元内组合填料横截面的平均流速为0.01 5 m/s；

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4）在步骤3）铺设的组合填料上种植湿地植物，构建得到近岸浅滩湿地；其中，所述湿地植物包括由美人蕉和千屈菜组成的湿地植物组合1、由凤眼莲和石菖蒲组成的湿地植物组合2、由再力花和睡莲组成的湿地植物组合3、由慈姑和水芹组成的湿地植物组合4、由梭鱼草和荇菜组成的湿地植物组合5、由灯心草和荇菜组成的湿地植物组合6、由粉绿狐尾藻和美人蕉组成的湿地植物组合7、由黄花鸢尾和香蒲组成的湿地植物组合8、由美人蕉和萍逢草组成的湿地植物组合9、由风车草和美人蕉组成的湿地植物组合10、由纸莎草和埃及莎草组成的湿地植物组合11、由水葱和矮慈姑组成的湿地植物组合12、由水芹和菖蒲组成的湿地植物组合13、由菰和再力花组成的湿地植物组合14、由大薸和王莲组成的湿地植物组合 

15、由芦竹和黄花鸢尾组成的湿地植物组合16或由粉绿狐尾藻和睡莲组成的湿地植物组合

17。

2.根据权利要求1所述用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，其特征在于，每一个所述湿地单元的面积为20 100 m2。

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3.根据权利要求1所述用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，其特征在于，每一个所述湿地单元的长度为5 10 m。

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4.根据权利要求1所述用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，其特征在于，在湿地单元的床体内铺设组合填料的厚度为0.2 1 m。

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5.根据权利要求1所述用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，其特征在于，所述河道为河水水质COD为30 100 mg/L，BOD5为6 30 mg/L，氨氮为1 25 mg/L，总氮为1 30 mg/ ~ ~ ~ ~L，总磷0.2 2 mg/L的河道。

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6.根据权利要求1所述用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，其特征在于，在河道的两岸选择淤泥高度与水面高度相差±0.1 0.4 m的位置进行打桩。

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7.根据权利要求1所述用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，其特征在于，所述湿地单元的外形呈矩形、平行四边形、三角形、半圆形、半椭圆形、梯形、扇形、月牙形或波浪形。

8.根据权利要求1所述用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，其特征在于，采用圆木进行打桩，所述圆木直径50 150 mm，长度1 4 m，圆木打桩深度为0.5 2 m。

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说明书

一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法

技术领域

[0001] 本发明涉及河道生态修复领域，尤其涉及一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法。

背景技术

[0002] 城市河流护坡是水域生态系统与陆地生态系统进行物质、能量、信息交换的一个重要过渡带，能为各种水生生物提供生存和繁衍的主要空间，同时具有增加动植物物种种源、提高生物多样性和生态系统生产力、治理水土流失、稳定河岸、调节微气候和美化环境的功能。但由于人们对河流生态系统健康、平衡缺乏足够的认识，采取“裁弯取直”、“渠化”、“硬化”等破坏河相多样化的水利工程，造成自然河道的生态系统受到了不同程度的干扰，对水生态环境造成了极大的危害，对城市河流生态修复提出新的挑战。由于传统的水利工程在一定程度上提高了城市的防洪功能以及耗费了大量的金钱，所以在维持原有的护坡形式下，采用建立河道体内式人工湿地的方法进行生态修复是一种合适的河道修复方法。

[0003] 河道人工湿地选择自然土壤基质，只改变湿地的外形边界和水流运动形式。通过改变湿地的外形边界，使边界水流沿着设计的流路和运动方式进行最优的水流交换，属于自由表面流湿地系统。同时由于天然河道水位季节的变化，创造了湿地内部干湿交替的环境，可以更好地修复湿地基质的物质性状，增强了湿地系统对污染物的吸收能力。河道人工湿地具有一般人工湿地的特点，又有天然湿地的特征，其结构简单，管理方便，运行成本较低，同时既可以美化环境，又可以为河道中水生动物与两栖动物的栖息地，为改善河道生态环境提供了更为有利的条件。

[0004] 填料是人工湿地的基质与载体，它支撑着人工湿地动植物与微生物的生命过程，填料对污染物的成功截留为后续植物的吸收创造良好条件，是出水水质的保证。人工湿地填料对污染物的去除过程包括物理过滤、离子交换、专性与非专性吸附、螯合作用和沉降反应等，但是现有技术中河道人工湿地均选择自然土壤为基质，对污染物的截留能力和对水的处理能力有限。

[0005] 不仅如此，在河道人工湿地的构建中，湿地植物的选择是其核心部分，通过湿地植物不但可以去除污染物，同时还具有绿化环境，增加生物多样性，改善区域气候，促进生态环境的良性循环等功能。但是现今的湿地系统多采用单一植物，且不同湿地植物对污染物有不同的去除效果，现有湿地系统中使用的植物对污染物的去除比较单一，处理效果不理想。

发明内容

[0006] 针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：针对现有湿地系统对水中污染物的截留能力和处理能力有限，去除污染物种类比较单一，处理效果不理想的技术问题，而提供一种功能多样化的用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，该方法具有生态修复效果好，功能完整，对多种河道普遍适用的特点。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，包括如下步骤：

[0008] 1）在硬质驳岸河道的两岸选址，在选址位置处打桩，使桩与河岸围合成一个湿地单元，控制每个所述湿地单元垂直于河岸的最大宽度≤河道宽度的20% 30%，控制同侧河岸~相邻湿地单元的间距为1 20倍河道平滩宽度，控制异侧河岸相邻湿地单元的间距为1 20倍~ ~
河道平滩宽度；本发明打桩后桩与河岸围成的湿地外形可以呈现为一个规则或不规则的形状，布置于河道两侧成犬牙交错状，既形成部分的弯曲水流，又因水面的局部扩大而减缓流速，这样既可以避免冲刷该侧河岸，又可以增加水流掺气；且本发明控制了湿地单元的长度和面积，以及湿地单元垂直于河岸的最大宽度和河道宽度的比例，可以提高湿地效率，还可以减少对河岸的淘刷侵蚀，固坡护坡，同时还不影响河流的正常水力流动，设置同侧和异侧湿地单元之间都保持合理的距离，既不影响河流的正常水力流动，同时提高湿地的稳定性；

[0009] 2）在步骤1）打下的桩靠近河道一侧堆积块石，所述块石的边长为200 300 mm，堆~积的块石的总高度低于河道水面0.1 0.3 m；块石用以增强木桩的强度，减轻水流对木桩的~
冲击，起到侵蚀防护的作用；

[0010] 3）在所述湿地单元的床体内铺设组合填料，所述填料包括由生物陶粒和细纱组成的组合填料1、由煤渣和碎石组成的组合填料2、由粉煤灰和细砖屑组成的组合填料3、由钢渣和碎石组成的组合填料4、由火山岩和水洗砂组成的组合填料5、由沸石和细纱组成的组合填料6、由粉煤灰和碎石组成的组合填料7、由沸石和石灰石组成的组合填料8、由蛭石和钢渣组成的组合填料9、由页岩和细纱组成的组合填料10或由砾石和矿渣组成的组合填料11；填料是湿地植物的生长载体，同时是微生物的附着界面，它对污染物进行截留，并为后续植物的吸收创造良好条件，本发明对河道内水体中含有的污染物种类进行了分析和研究，最终创造性地提出了本发明组合填料，采用本发明组合填料可以提高湿地系统对除磷脱氮的效果，对水体中多种污染物均具有处理效果；

[0011] 4）在步骤3）铺设的组合填料上种植湿地植物，构建得到近岸浅滩湿地；其中，所述湿地植物包括由美人蕉和千屈菜组成的湿地植物组合1、由凤眼莲和石菖蒲组成的湿地植物组合2、由再力花和睡莲组成的湿地植物组合3、由慈姑和水芹组成的湿地植物组合4、由梭鱼草和荇菜组成的湿地植物组合5、由灯心草和荇菜组成的湿地植物组合6、由粉绿狐尾藻和美人蕉组成的湿地植物组合7、由黄花鸢尾和香蒲组成的湿地植物组合8、由美人蕉和萍逢草组成的湿地植物组合9、由风车草和美人蕉组成的湿地植物组合10、由纸莎草和埃及莎草组成的湿地植物组合11、由水葱和矮慈姑组成的湿地植物组合12、由水芹和菖蒲组成的湿地植物组合13、由菰和再力花组成的湿地植物组合14、由大薸和王莲组成的湿地植物组合15、由芦竹和黄花鸢尾组成的湿地植物组合16或由粉绿狐尾藻和睡莲组成的湿地植物组合17。这样的湿地植物组合根系发达，同时在根系分布区有着丰富的微生物，同时植物对这些根际微生物和根系作用起到强化的作用，提高湿地系统对氮磷的吸收能力，使整个生态系统高效运行，最终形成稳定可持续利用的系统，提高系统净化河水的能力，能够对水体中多种污染物进行去除处理，克服了现有技术中使用单一植物对污染物的去除比较单一，处理效果不理想的不足之处。

[0012] 进一步，每一个所述湿地单元的面积为20 100 m2。~

[0013] 作为优化，其特征在于，每一个所述湿地单元的长度为5 10 m。~

[0014] 作为优化，其特征在于，在湿地单元的床体内铺设组合填料的厚度为0.2 1 m。~

[0015] 作为又一优化，所述河道为河水水质COD为30~100 mg/L，BOD5为6~30 mg/L，氨氮为1 25 mg/L，总氮为1 30 mg/L，总磷0.2 2 mg/L的河道。~ ~ ~

[0016] 作为进一步优化，调节所述组合填料的堆积密度使河道内水体通过所述湿地单元内组合填料横截面的平均流速为0.01 5 m/s。这样可以避免水流流速过大对填料和植物根~茎结构造成破坏。

[0017] 作为再一优化，在河道的两岸选择淤泥高度与水面高度相差±0.1 0.4 m的位置~进行打桩。这样选择打桩位置，可以减少挖方量，避免因工程揽动而引起的底泥再悬浮或污染底泥在迁移过程的扩散，同时提高施工的方便性。

[0018] 作为优化，湿地单元的外形呈矩形、平行四边形、三角形、半圆形、半椭圆形、梯形、扇形、月牙形或波浪形。

[0019] 作为优化，采用圆木进行打桩，所述圆木直径50 150 mm，长度1 4 m，且圆木打桩~ ~深度为0.5 2 m。选用这样的圆木进行打桩可以增强湿地系统的稳定性，并防止河岸侵蚀、~
维持河岸稳定，起到固坡护坡的作用。

[0020] 相比现有技术，本发明具有如下优点：

[0021] 1、本发明中在河道两岸优先选择在淤泥高度与水面高度相差±0.1—0.4 m的位置打桩，相比传统河道人工湿地，这样选择打桩位置，可以减少挖方量，实现对河道底泥的原位修复，避免因工程揽动而引起的底泥再悬浮或污染底泥在迁移过程的扩散，同时减少投资、降低成本，且提高施工的方便性。

[0022] 2、本发明中采用圆木打桩，相比没有打桩的传统河道人工湿地，提高了湿地的稳定性、增加湿地的寿命，同时具有防止河岸侵蚀、维持河岸稳定，形成河滨缓冲带的作用。

[0023] 3、本发明中在木桩外侧堆积一定边长和堆积高度的块石，减轻水流对木桩的冲击，增强了木桩的强度，起到侵蚀防护的作用。

[0024] 4、本发明控制了同侧河岸相邻湿地单元的间距和异侧河岸相邻湿地单元的间距，一方面防止了湿地对河流正常水力流动的影响，同时提高了湿地对河水的处理能力和效率，达到最好的处理效果。

[0025] 5、传统河道人工湿地直接在湿地河床上种植湿地植物；本发明在湿地河床上铺设组合填料，利用组合填料上微生物数量大、生物膜密集，水处理能力强、适应能力强的特点，增强湿地对污染物的截留能力，为后续植物的吸收创造更好的条件，增多微生物和酶的数量及种类，提高湿地系统对除磷脱氮的效果。

[0026] 6、本发明中湿地植物采用湿地植物的优化组合，不同湿地植物对污染物有不同的去除效果，采用湿地植物的优化组合，提高了对氮磷的净化效果，使整个生态系统高效运行，最终形成稳定可持续利用的系统，相比只种植单一植物的传统河道湿地植物，提高了系统净化河水的能力。

[0027] 说明书附图

[0028] 图1为本发明用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地俯视图；

[0029] 图2为本发明用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地河道剖面图；

[0030] 图3为本发明用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地A截面图。

具体实施方式

[0031] 下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施例。

[0032] 参见图1 3，下述实施例用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地在硬质驳岸河道两岸1~上选址，在选址处用圆木2打桩形成木桩4，在木桩和河道内围合成湿地单元3，在木桩靠近河道的一侧外部堆砌块石5，在湿地单元3床体上铺设填料，在填料上种植湿地植物6.[0033] 实施例1：

[0034] 一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，采用如下步骤构建：

[0035] 1）在河道两岸选择在淤泥高度与水面高度相差+0.2 m的位置用圆木打桩，使木桩与河岸围合湿地单元的外形呈矩形，湿地单元的长度为6 m，面积为24 mm2，湿地单元垂直于河岸的最大宽度占河道宽度的10%，同侧河岸相邻湿地单元的间距为4倍河道平滩宽度，异侧河岸相邻湿地单元的间距为2倍河道平滩宽度；

[0036] 2）待步骤1）结束后，在木桩外侧堆积的块石边长为200 mm，在木桩外侧堆积块石的总高度低于水面0.2 m；

[0037] 3）待步骤2）结束后，在木桩湿地床体上铺设填料厚0.5 m的组合填料，填料组合为生物陶粒和细纱；

[0038] 4）待步骤3）结束后，将湿地植物美人蕉和千屈菜种植在填料上，即得1#近岸浅滩湿地。

[0039] 实施例2：

[0040] 一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，采用如下步骤构建：

[0041] 1）在河道两岸选择在淤泥高度与水面高度相差-0.1 m的位置用圆木打桩，使木桩与河岸围合湿地单元的外形呈半椭圆形，湿地单元的长度为8 m，面积为50 mm2，湿地单元垂直于河岸的最大宽度为河道宽度的15%，同侧河岸相邻湿地单元的间距为6倍河道平滩宽度，异侧河岸相邻湿地单元的间距为3倍河道平滩宽度；

[0042] 2）待步骤1）结束后，在木桩外侧堆积的块石边长为300 mm，在木桩外侧堆积块石的总高度低于水面0.2 m；

[0043] 3）待步骤2）结束后，在木桩湿地床体上铺设填料厚0.8 m的组合填料，填料组合为粉煤灰和细砖屑；

[0044] 4）待步骤3）结束后，将湿地植物黄花鸢尾和香蒲种植在填料上，即得2#近岸浅滩湿地。

[0045] 实施例3：

[0046] 一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，采用如下步骤构建：

[0047] 1）在河道两岸选择在淤泥高度与水面高度相差+0.3 m的位置用圆木打桩，使木桩与河岸围合湿地单元的外形呈波浪形等，湿地单元的长度为7 m，面积为80 mm2，湿地单元垂直于河岸的最大宽度不大于河道宽度的16%，同侧河岸相邻湿地单元的间距为7倍河道平滩宽度，异侧河岸相邻湿地单元的间距为4倍河道平滩宽度；

[0048] 2）待步骤1）结束后，在木桩外侧堆积的块石边长为260 mm，在木桩外侧堆积块石的总高度低于水面0.1 m；

[0049] 3）待步骤2）结束后，在木桩湿地床体上铺设填料厚0.6 m的组合填料，填料组合为沸石和石灰石；

[0050] 4）待步骤3）结束后，将湿地植物水葱和矮慈姑种植在填料上，即得3#近岸浅滩湿地。

[0051] 实施例4：

[0052] 一种用于硬质驳岸河道的近岸浅滩湿地构建方法，采用如下步骤构建：

[0053] 1）在河道两岸选择在淤泥高度与水面高度相差-0.2 m的位置用圆木打桩，使木桩2
与河岸围合湿地单元的外形呈月牙形，湿地单元的长度为9 m，面积为68 mm ，湿地单元垂直于河岸的最大宽度不大于河道宽度的10%，同侧河岸相邻湿地单元的间距为15倍河道平滩宽度，异侧河岸相邻湿地单元的间距为8倍河道平滩宽度；

[0054] 2）待步骤1）结束后，在木桩外侧堆积的块石边长为240 mm，在木桩外侧堆积块石的总高度低于水面0.2 m；

[0055] 3）待步骤2）结束后，在木桩湿地床体上铺设填料厚0.7 m的组合填料，填料组合为蛭石和钢渣；

[0056] 4）待步骤3）结束后，将湿地植物菰和再力花种植在填料上，4#近岸浅滩湿地。

[0057] 上述实施例中在湿地河床上铺设组合填料，利用组合填料上微生物数量大、生物膜密集，水处理能力强、适应能力强的特点，增强湿地对污染物的截留能力，为后续植物的吸收创造更好的条件，增多微生物和酶的数量及种类，提高湿地系统对除磷脱氮的效果；湿地植物采用湿地植物的优化组合，不同湿地植物对污染物有不同的去除效果，采用湿地植物的优化组合，提高了对氮磷的净化效果，使整个生态系统高效运行，最终形成稳定可持续利用的系统，相比只种植单一植物的传统河道湿地植物，对水体中多种污染物都具有良好的处理效果，提高了系统净化河水的能力。

[0058] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。