專利名稱：湖泊強(qiáng)風(fēng)浪直立堤岸帶生境改善技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在風(fēng)浪淘蝕大，水較深、水質(zhì)較差、透明底較低的湖泊直立堤岸帶改善水生植物恢復(fù)生境的技術(shù)，包括竹排消浪、擋泥圍埝、清潔底泥疏挖與吹填、直立堤岸基底性狀改善、高程抬高與緩坡形成，通過(guò)實(shí)施該技術(shù)克服由于直立堤沿岸浪蝕大、底質(zhì)污染或硬底質(zhì)、水體透明度低下等原因?qū)е碌乃参镫y以恢復(fù)的問(wèn)題。本技術(shù)屬湖泊污染控制與生態(tài)重建技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
歷史上我國(guó)許多湖泊水質(zhì)清澈、水生生物生長(zhǎng)豐茂。近三十年來(lái)隨著人為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的增強(qiáng)，外源污染的大量輸入，湖泊水質(zhì)迅速惡化，入湖的污染物大量沉積于底泥中造成底泥的嚴(yán)重污染，水質(zhì)和底質(zhì)的污染造成水生植物大量消亡甚至難以生長(zhǎng)，水生生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞，自凈功能喪失。近二十多年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始了湖泊污染控制、水生植物恢復(fù)與生態(tài)系統(tǒng)重建的實(shí)踐。沿岸帶是條件相對(duì)較好，較易恢復(fù)的區(qū)域，湖灣的生態(tài)重建往往從沿岸帶開(kāi)始。
由于歷史上的圍湖造田、防浪防洪等原因，我國(guó)許多湖泊原有的自然堤岸被破壞，改建成人工直立堤岸。人工直立堤岸對(duì)風(fēng)浪有強(qiáng)烈的反射作用，使風(fēng)浪在堤岸前形成強(qiáng)烈的浪蝕，浪蝕作用的結(jié)果使沿岸帶底質(zhì)多為砂或粉砂硬底質(zhì)。人工堤岸的這種特性使水生植物難以立地，也很難直接在直立堤岸帶恢復(fù)水生植物。
陳靜等于2006年2月8日公開(kāi)了“湖泊陡坎沿岸水域基底修復(fù)技術(shù)”(公開(kāi)號(hào)CN1730832A)，公開(kāi)了一種在湖泊陡坎沿岸帶設(shè)立樁籬圍埝與進(jìn)行淤泥吹填的技術(shù)。但在風(fēng)浪淘蝕大、水深較深、水體透明底低下、底質(zhì)為硬底的直立堤岸區(qū)，進(jìn)行生境改善以滿足水生植物恢復(fù)所需的條件，在我國(guó)尚未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改善湖泊直立堤岸帶生境使其滿足水生植物恢復(fù)條件的方法。本發(fā)明通過(guò)在直立堤岸前設(shè)立竹排消浪帶、在直立堤岸與消浪帶間設(shè)立擋泥圍埝，利用絞吸式挖泥船疏挖含種子源的清潔底泥并吹填至擋泥圍埝與直立堤間的空間沉降、吹填泥漿沉降后基底抬高，底質(zhì)條件改善，并形成一定坡度的緩坡，從而改變?cè)械睦宋g強(qiáng)、底質(zhì)污染或硬底質(zhì)，植物無(wú)法立地的狀況，滿足多種生活型水生植物立地與生長(zhǎng)的生境條件。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的(1)直立堤岸前消浪帶在直立堤岸前設(shè)立消浪帶，其作用是削減湖水表層波浪能量，減少波浪對(duì)沿岸帶的破壞和沖擊。該消浪帶由圓木排與圓木排上掛設(shè)的竹排組成。
圓木排由尾徑為10-15cm、間距0.5-1.0m的圓木樁組成，木樁入土深度為3-5m，每隔5m設(shè)一根直徑為10cm的鋼樁作為加強(qiáng)樁，圓木樁間用長(zhǎng)度為4m的木樁橫向連接。圓木排頂高程高于水面50-60cm。
竹排由厚竹片編成，為防竹排被浪打散，竹片綁邊處用鐵絲綁纏。竹排高度為湖灣最大波高，一般為1.5-2m左右，竹排掛于圓木排上部。
為加強(qiáng)消浪帶的穩(wěn)固性，在消浪木排順風(fēng)側(cè)設(shè)立加固鐵錨。
(2)擋泥圍埝在直立堤與消浪帶間設(shè)立陳靜公開(kāi)號(hào)CN1730832A中所述的擋泥圍埝，考慮到高風(fēng)浪區(qū)吹填后風(fēng)浪對(duì)泥面的淘蝕與泥漿的流失，擋泥圍埝頂高程設(shè)為最高水位高程。本發(fā)明中的擋泥圍埝兼具阻擋泥漿流失與消浪的雙重功能。
(3)清潔底泥疏挖與吹填其作用是將清潔底泥吹填至擋泥圍埝空間內(nèi)沉降，泥漿沉降后抬高基底，使水深變淺。
清潔底泥區(qū)選定在附近2km范圍尋找清潔泥源，要求底泥總磷TP＜500mg/kg，以含沙黃色粘土為宜。
絞吸式挖泥船吹填用絞吸式挖泥船進(jìn)行清潔底泥的疏挖，并通過(guò)泥泵吸排、排泥管線運(yùn)輸送至直立堤岸區(qū)。
(4)基底抬高與緩坡形成泥漿在擋泥圍埝與直立堤岸所形成的空間內(nèi)沉降，吹填時(shí)要求吹填口伸出直立堤岸5-20m，吹填過(guò)程中定時(shí)移動(dòng)吹填口，保證泥漿的擴(kuò)散，使沉降后形成近岸邊泥面高，遠(yuǎn)岸邊泥面低的緩坡。
基底抬高由水體透明度條件計(jì)算水生植物生長(zhǎng)的水深條件，確定吹填后的泥面高程。在水體透明度低于0.5m，水深為2-3m的水域，需抬高泥面0.5-1.5m才能達(dá)到水生植物生長(zhǎng)的要求。考慮到吹填泥漿沉降過(guò)程中受風(fēng)浪淘蝕會(huì)有損失，考慮30％的泥漿流失率。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果(1)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、有效消浪帶所用材料以木樁、竹子為主，都來(lái)自本地，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，消浪帶能較有效地阻擋波高1m以下的風(fēng)浪，從而保護(hù)直立堤岸帶擋泥圍埝內(nèi)吹填的底泥。
(2)無(wú)生態(tài)破壞抬高基底所用的底泥來(lái)自同一湖泊鄰近區(qū)域，無(wú)外來(lái)土入湖，對(duì)湖泊生物物種無(wú)影響，更不會(huì)因?yàn)閺陌渡先⊥炼鴮?duì)岸上的生態(tài)造成破壞。
(3)多生境條件，利于水生植物的恢復(fù)通過(guò)本技術(shù)進(jìn)行沿岸帶生境改善后，泥面得以抬高，水深變淺，使低透明底條件下水生植物存活得以可能；吹填沉降后的底質(zhì)成為松軟的底泥，十分有利于水植物的立地。修復(fù)所用的清潔底泥中含有水生植物種子，條件適宜時(shí)易萌芽生長(zhǎng)，促進(jìn)水生植物的恢復(fù)。由沿岸向深水方向形成漸深的深度，使挺水植物、沉水植物都能生長(zhǎng)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明直立堤岸帶生境改善后斷面示意2是本發(fā)明消浪帶示意3是本發(fā)明含種子源清潔底泥吹填方式示意中(1)圓木直樁 (2)消浪竹排 (3)鋼繩 (4)鐵錨 (5)橫向連接桿 (6)加強(qiáng)樁 (7)吹填泥面 (8)直立堤岸區(qū)具體實(shí)施方式
(1)在直立堤岸前60-100m處，設(shè)立附圖2所示的消浪帶。
選用尾徑為12cm的新伐杉木作為直樁(1)，直樁用打樁機(jī)打入土3-4m，不同的區(qū)域根據(jù)湖底地質(zhì)條件的差異入土深度有所調(diào)整。直樁間距1m，每5m加一根加強(qiáng)樁(6)，加強(qiáng)樁用直徑為10cm的鋼樁，入土4-5m。木樁上部用4-6m長(zhǎng)的木樁(5)橫向連接。
用直徑6cm左右的竹子剖成三片，編成竹排(2)，竹片與竹片間留0.5-1cm縫隙。竹排高1.6m長(zhǎng)2m，掛于木樁上部。
消浪帶每隔10m設(shè)立加固鐵錨(4)，用直徑φ10mm的鋼繩(3)拉住200kg的鐵錨拋于消浪帶外側(cè)，鋼繩系于消浪直樁上端。
(2)在消浪帶堤岸側(cè)8-10m，設(shè)立擋泥圍埝，其結(jié)構(gòu)同陳靜公開(kāi)號(hào)CN1730832A中所述，擋泥圍埝頂高程設(shè)為最高水位高程。
(3)清潔泥源的尋找與確定在附近2km范圍內(nèi)尋找清潔泥源。用自制剖開(kāi)式柱狀采樣器采取柱狀樣，觀察污染分層變化情況，并分析不同層底泥的TP、粒級(jí)。本實(shí)施例吹填底泥TP＝388mg/kg，土粒密度2.83g/m3，粒徑中值3.16μm。
(3)選用120m3/h的絞吸式挖泥船，將清潔底泥疏挖吹填至直立堤岸區(qū)。
(4)泥漿輸送至吹填修復(fù)區(qū)時(shí)，吹填口伸出直立堤岸5-10m左右，吹填過(guò)程中每2-3天移動(dòng)吹填口50m，通過(guò)不斷移動(dòng)吹填管口使泥漿在近岸側(cè)均勻沉降，最終大部分區(qū)域沉降后形成3-10‰的緩坡(7)。
(5)，吹填時(shí)將清潔底泥(9)覆蓋于現(xiàn)有污染或硬質(zhì)底泥(8)之上，將帶種子源的底泥(10)吹于表層，以促進(jìn)吹填后植物的恢復(fù)與生長(zhǎng)。如附圖3所示。
實(shí)施舉例
在科技部“十五”水專項(xiàng)“滇池入湖河流水環(huán)境治理技術(shù)與工程示范”課題05子題“受納湖灣污染負(fù)荷有效削減和生態(tài)系統(tǒng)重建示范”中，利用該技術(shù)實(shí)施了湖灣消浪、清潔底泥疏挖與吹填示范工程。示范工程區(qū)位于滇池北岸福保灣，該湖灣盛行西南風(fēng)，多年平均風(fēng)速2.2-3.0m/s，最大波高1.5m.受西南風(fēng)的影響，湖灣風(fēng)浪稍大，浪高可達(dá)1m左右，尤其是湖灣東岸為迎風(fēng)岸，風(fēng)力侵蝕強(qiáng)烈。工程實(shí)施前，該區(qū)直立沿岸帶水體透明度5-30cm，水深1.5-2.9m，底質(zhì)多為粉砂硬底，污染底泥層厚10-20cm，惡劣的水質(zhì)與底質(zhì)條件使沿岸帶水生植物幾乎難以生長(zhǎng)。2005年5月-12月，在福保灣東、西岸分別實(shí)施了圖1所示的生境改善技術(shù)方案，實(shí)施后三個(gè)修復(fù)區(qū)東II區(qū)、東I區(qū)、西區(qū)泥面分別抬高1.6m，1.4m，0.8m，吹填沉降后形成的坡度為3-10‰，生境改善后現(xiàn)已成功種植挺水、沉水植物。
權(quán)利要求
1.一種在湖泊風(fēng)浪淘蝕大，水較深、水體透明度較低的人工直立堤岸帶改善水生植物恢復(fù)生境的技術(shù)，其特征是在直立堤岸帶前方設(shè)立竹排消浪帶有效消浪，在直立堤與消浪帶間設(shè)立擋泥圍埝，將鄰近區(qū)域清潔底泥用絞吸挖泥船吹填至擋泥圍埝空間內(nèi)，底泥沉降后抬高現(xiàn)有基底，同時(shí)改善沿岸帶底質(zhì)，形成從岸邊向深水方向一定坡度的緩坡，滿足不同生活型水生植物的立地與生長(zhǎng)的多生境條件。
2.如權(quán)利1所述的生境改善技術(shù)，其特征是在直立堤岸帶前60-100m處設(shè)立竹排消浪帶，消浪帶由尾徑10-15cm的直樁組成，直樁間距0.5-1m，入土深度3-5m，每隔5m設(shè)一根直徑為10cm的鋼樁作為加強(qiáng)樁，圓木樁間用長(zhǎng)度為4m的木樁橫向連接。直樁上部掛設(shè)高1.5-2.0m的竹排。在消浪木排順風(fēng)側(cè)設(shè)立加固鐵錨以穩(wěn)固消浪帶。
3.如權(quán)利要求1所述的生境改善技術(shù)，其特征是在直立堤岸與消浪帶間設(shè)立擋泥圍埝，擋泥圍埝兼具阻擋泥漿流失與消浪作用雙重功能，為有效防止吹填后泥漿的流失，擋泥圍埝頂高程設(shè)為最高水位高程。
4.如權(quán)利1所述的生境改善技術(shù)，其特征是用絞吸式挖泥船疏挖的方式，將附近2km范圍內(nèi)含種子源的清潔底泥疏挖并吹填至直立堤岸區(qū)，清潔底泥TP＜500kg，為含沙黃色粘土。清潔底泥覆蓋在原有污染底泥上，阻隔污染底泥中污染物的釋放。根據(jù)直立堤岸區(qū)水深與透明度的不同，吹填后抬高基底0.6-1.5m不等。
5.如權(quán)利1所述的生境改善技術(shù)，其特征是吹填后從岸邊向深水方向形成坡降2-10‰的緩坡，底質(zhì)理化特征適合水生植物的立地與生長(zhǎng)，能滿足不同生活型水生植物生長(zhǎng)所需的生境條件。
全文摘要
本發(fā)明屬湖泊污染控制與生態(tài)重建技術(shù)領(lǐng)域。發(fā)明了一種湖泊強(qiáng)風(fēng)浪直立堤岸帶水生植物恢復(fù)所需生境條件改善的技術(shù)。通過(guò)在直立堤岸前設(shè)立竹排消浪帶消浪，在直立堤岸與消浪帶間設(shè)立擋泥圍埝阻擋泥漿流失，利用絞吸式挖泥船疏挖鄰近區(qū)域含種子源的清潔底泥并吹填至直立堤岸區(qū)，吹填泥漿在直立堤岸區(qū)內(nèi)沉降，基底抬高，同時(shí)直立堤岸帶底質(zhì)條件改善，形成一定坡度的緩坡，從而改變?cè)械睦宋g強(qiáng)、底質(zhì)污染或硬底質(zhì)、植物無(wú)法立地的狀況，使其能滿足多種生活型水生植物立地與生長(zhǎng)的生境條件。
文檔編號(hào)E02B3/04GK101027955SQ20071009030
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日
發(fā)明者胡小貞, 金相燦, 宋立榮, 楚維國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院