本發(fā)明涉及河道生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

城市河流護(hù)坡是水域生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換的一個(gè)重要過(guò)渡帶，能為各種水生生物提供生存和繁衍的主要空間，同時(shí)具有增加動(dòng)植物物種種源、提高生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、治理水土流失、穩(wěn)定河岸、調(diào)節(jié)微氣候和美化環(huán)境的功能。但由于人們對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)健康、平衡缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，采取“裁彎取直”、“渠化”、“硬化”等破壞河相多樣化的水利工程，造成自然河道的生態(tài)系統(tǒng)受到了不同程度的干擾，對(duì)水生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害，對(duì)城市河流生態(tài)修復(fù)提出新的挑戰(zhàn)。由于傳統(tǒng)的水利工程在一定程度上提高了城市的防洪功能以及耗費(fèi)了大量的金錢(qián)，所以在維持原有的護(hù)坡形式下，采用建立河道體內(nèi)式人工濕地的方法進(jìn)行生態(tài)修復(fù)是一種合適的河道修復(fù)方法。

河道人工濕地選擇自然土壤基質(zhì)，只改變濕地的外形邊界和水流運(yùn)動(dòng)形式。通過(guò)改變濕地的外形邊界，使邊界水流沿著設(shè)計(jì)的流路和運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行最優(yōu)的水流交換，屬于自由表面流濕地系統(tǒng)。同時(shí)由于天然河道水位季節(jié)的變化，創(chuàng)造了濕地內(nèi)部干濕交替的環(huán)境，可以更好地修復(fù)濕地基質(zhì)的物質(zhì)性狀，增強(qiáng)了濕地系統(tǒng)對(duì)污染物的吸收能力。河道人工濕地具有一般人工濕地的特點(diǎn)，又有天然濕地的特征，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，運(yùn)行成本較低，同時(shí)既可以美化環(huán)境，又可以為河道中水生動(dòng)物與兩棲動(dòng)物的棲息地，為改善河道生態(tài)環(huán)境提供了更為有利的條件。

填料是人工濕地的基質(zhì)與載體，它支撐著人工濕地動(dòng)植物與微生物的生命過(guò)程，填料對(duì)污染物的成功截留為后續(xù)植物的吸收創(chuàng)造良好條件，是出水水質(zhì)的保證。人工濕地填料對(duì)污染物的去除過(guò)程包括物理過(guò)濾、離子交換、專(zhuān)性與非專(zhuān)性吸附、螯合作用和沉降反應(yīng)等，但是現(xiàn)有技術(shù)中河道人工濕地均選擇自然土壤為基質(zhì)，對(duì)污染物的截留能力和對(duì)水的處理能力有限。

不僅如此，在河道人工濕地的構(gòu)建中，濕地植物的選擇是其核心部分，通過(guò)濕地植物不但可以去除污染物，同時(shí)還具有綠化環(huán)境，增加生物多樣性，改善區(qū)域氣候，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)等功能。但是現(xiàn)今的濕地系統(tǒng)多采用單一植物，且不同濕地植物對(duì)污染物有不同的去除效果，現(xiàn)有濕地系統(tǒng)中使用的植物對(duì)污染物的去除比較單一，處理效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有濕地系統(tǒng)對(duì)水中污染物的截留能力和處理能力有限，去除污染物種類(lèi)比較單一，處理效果不理想的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種功能多樣化的用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地構(gòu)建方法，該方法具有生態(tài)修復(fù)效果好，功能完整，對(duì)多種河道普遍適用的特點(diǎn)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地構(gòu)建方法，包括如下步驟：

1）在硬質(zhì)駁岸河道的兩岸選址，在選址位置處打樁，使樁與河岸圍合成一個(gè)濕地單元，控制每個(gè)所述濕地單元垂直于河岸的最大寬度≤河道寬度的20%~30%，控制同側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為1~20倍河道平灘寬度，控制異側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為1~20倍河道平灘寬度；本發(fā)明打樁后樁與河岸圍成的濕地外形可以呈現(xiàn)為一個(gè)規(guī)則或不規(guī)則的形狀，布置于河道兩側(cè)成犬牙交錯(cuò)狀，既形成部分的彎曲水流，又因水面的局部擴(kuò)大而減緩流速，這樣既可以避免沖刷該側(cè)河岸，又可以增加水流摻氣；且本發(fā)明控制了濕地單元的長(zhǎng)度和面積，以及濕地單元垂直于河岸的最大寬度和河道寬度的比例，可以提高濕地效率，還可以減少對(duì)河岸的淘刷侵蝕，固坡護(hù)坡，同時(shí)還不影響河流的正常水力流動(dòng)，設(shè)置同側(cè)和異側(cè)濕地單元之間都保持合理的距離，既不影響河流的正常水力流動(dòng)，同時(shí)提高濕地的穩(wěn)定性；

2）在步驟1）打下的樁靠近河道一側(cè)堆積塊石，所述塊石的邊長(zhǎng)為200~300 mm，堆積的塊石的總高度低于河道水面0.1~0.3 m；塊石用以增強(qiáng)木樁的強(qiáng)度，減輕水流對(duì)木樁的沖擊，起到侵蝕防護(hù)的作用；

3）在所述濕地單元的床體內(nèi)鋪設(shè)組合填料，所述填料包括由生物陶粒和細(xì)紗組成的組合填料1、由煤渣和碎石組成的組合填料2、由粉煤灰和細(xì)磚屑組成的組合填料3、由鋼渣和碎石組成的組合填料4、由火山巖和水洗砂組成的組合填料5、由沸石和細(xì)紗組成的組合填料6、由粉煤灰和碎石組成的組合填料7、由沸石和石灰石組成的組合填料8、由蛭石和鋼渣組成的組合填料9、由頁(yè)巖和細(xì)紗組成的組合填料10或由礫石和礦渣組成的組合填料11；填料是濕地植物的生長(zhǎng)載體，同時(shí)是微生物的附著界面，它對(duì)污染物進(jìn)行截留，并為后續(xù)植物的吸收創(chuàng)造良好條件，本發(fā)明對(duì)河道內(nèi)水體中含有的污染物種類(lèi)進(jìn)行了分析和研究，最終創(chuàng)造性地提出了本發(fā)明組合填料，采用本發(fā)明組合填料可以提高濕地系統(tǒng)對(duì)除磷脫氮的效果，對(duì)水體中多種污染物均具有處理效果；

4）在步驟3）鋪設(shè)的組合填料上種植濕地植物，構(gòu)建得到近岸淺灘濕地；其中，所述濕地植物包括由美人蕉和千屈菜組成的濕地植物組合1、由鳳眼蓮和石菖蒲組成的濕地植物組合2、由再力花和睡蓮組成的濕地植物組合3、由慈姑和水芹組成的濕地植物組合4、由梭魚(yú)草和荇菜組成的濕地植物組合5、由燈心草和荇菜組成的濕地植物組合6、由粉綠狐尾藻和美人蕉組成的濕地植物組合7、由黃花鳶尾和香蒲組成的濕地植物組合8、由美人蕉和萍逢草組成的濕地植物組合9、由風(fēng)車(chē)草和美人蕉組成的濕地植物組合10、由紙莎草和埃及莎草組成的濕地植物組合11、由水蔥和矮慈姑組成的濕地植物組合12、由水芹和菖蒲組成的濕地植物組合13、由菰和再力花組成的濕地植物組合14、由大薸和王蓮組成的濕地植物組合15、由蘆竹和黃花鳶尾組成的濕地植物組合16或由粉綠狐尾藻和睡蓮組成的濕地植物組合17。這樣的濕地植物組合根系發(fā)達(dá)，同時(shí)在根系分布區(qū)有著豐富的微生物，同時(shí)植物對(duì)這些根際微生物和根系作用起到強(qiáng)化的作用，提高濕地系統(tǒng)對(duì)氮磷的吸收能力，使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)高效運(yùn)行，最終形成穩(wěn)定可持續(xù)利用的系統(tǒng)，提高系統(tǒng)凈化河水的能力，能夠?qū)λw中多種污染物進(jìn)行去除處理，克服了現(xiàn)有技術(shù)中使用單一植物對(duì)污染物的去除比較單一，處理效果不理想的不足之處。

進(jìn)一步，每一個(gè)所述濕地單元的面積為20~100 m²。

作為優(yōu)化，其特征在于，每一個(gè)所述濕地單元的長(zhǎng)度為5~10 m。

作為優(yōu)化，其特征在于，在濕地單元的床體內(nèi)鋪設(shè)組合填料的厚度為0.2~1 m。

作為又一優(yōu)化，所述河道為河水水質(zhì)COD為30~100 mg/L，BOD₅為6~30 mg/L，氨氮為1~25 mg/L，總氮為1~30 mg/L，總磷0.2~2 mg/L的河道。

作為進(jìn)一步優(yōu)化，調(diào)節(jié)所述組合填料的堆積密度使河道內(nèi)水體通過(guò)所述濕地單元內(nèi)組合填料橫截面的平均流速為0.01~5 m/s。這樣可以避免水流流速過(guò)大對(duì)填料和植物根莖結(jié)構(gòu)造成破壞。

作為再一優(yōu)化，在河道的兩岸選擇淤泥高度與水面高度相差±0.1~0.4 m的位置進(jìn)行打樁。這樣選擇打樁位置，可以減少挖方量，避免因工程攬動(dòng)而引起的底泥再懸浮或污染底泥在遷移過(guò)程的擴(kuò)散，同時(shí)提高施工的方便性。

作為優(yōu)化，濕地單元的外形呈矩形、平行四邊形、三角形、半圓形、半橢圓形、梯形、扇形、月牙形或波浪形。

作為優(yōu)化，采用圓木進(jìn)行打樁，所述圓木直徑50~150 mm，長(zhǎng)度1~4 m，且圓木打樁深度為0.5~2 m。選用這樣的圓木進(jìn)行打樁可以增強(qiáng)濕地系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并防止河岸侵蝕、維持河岸穩(wěn)定，起到固坡護(hù)坡的作用。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明中在河道兩岸優(yōu)先選擇在淤泥高度與水面高度相差±0.1—0.4 m的位置打樁，相比傳統(tǒng)河道人工濕地，這樣選擇打樁位置，可以減少挖方量，實(shí)現(xiàn)對(duì)河道底泥的原位修復(fù)，避免因工程攬動(dòng)而引起的底泥再懸浮或污染底泥在遷移過(guò)程的擴(kuò)散，同時(shí)減少投資、降低成本，且提高施工的方便性。

2、本發(fā)明中采用圓木打樁，相比沒(méi)有打樁的傳統(tǒng)河道人工濕地，提高了濕地的穩(wěn)定性、增加濕地的壽命，同時(shí)具有防止河岸侵蝕、維持河岸穩(wěn)定，形成河濱緩沖帶的作用。

3、本發(fā)明中在木樁外側(cè)堆積一定邊長(zhǎng)和堆積高度的塊石，減輕水流對(duì)木樁的沖擊，增強(qiáng)了木樁的強(qiáng)度，起到侵蝕防護(hù)的作用。

4、本發(fā)明控制了同側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距和異側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距，一方面防止了濕地對(duì)河流正常水力流動(dòng)的影響，同時(shí)提高了濕地對(duì)河水的處理能力和效率，達(dá)到最好的處理效果。

5、傳統(tǒng)河道人工濕地直接在濕地河床上種植濕地植物；本發(fā)明在濕地河床上鋪設(shè)組合填料，利用組合填料上微生物數(shù)量大、生物膜密集，水處理能力強(qiáng)、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，增強(qiáng)濕地對(duì)污染物的截留能力，為后續(xù)植物的吸收創(chuàng)造更好的條件，增多微生物和酶的數(shù)量及種類(lèi)，提高濕地系統(tǒng)對(duì)除磷脫氮的效果。

6、本發(fā)明中濕地植物采用濕地植物的優(yōu)化組合，不同濕地植物對(duì)污染物有不同的去除效果，采用濕地植物的優(yōu)化組合，提高了對(duì)氮磷的凈化效果，使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)高效運(yùn)行，最終形成穩(wěn)定可持續(xù)利用的系統(tǒng)，相比只種植單一植物的傳統(tǒng)河道濕地植物，提高了系統(tǒng)凈化河水的能力。

說(shuō)明書(shū)附圖

圖1為本發(fā)明用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地俯視圖；

圖2為本發(fā)明用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地河道剖面圖；

圖3為本發(fā)明用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地A截面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施案例在以本發(fā)明技術(shù)為前提下進(jìn)行實(shí)施，現(xiàn)給出詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程來(lái)說(shuō)明本發(fā)明具有創(chuàng)造性，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于以下的實(shí)施例。

參見(jiàn)圖1~3，下述實(shí)施例用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地在硬質(zhì)駁岸河道兩岸1上選址，在選址處用圓木2打樁形成木樁4，在木樁和河道內(nèi)圍合成濕地單元3，在木樁靠近河道的一側(cè)外部堆砌塊石5，在濕地單元3床體上鋪設(shè)填料，在填料上種植濕地植物6.

實(shí)施例1：

一種用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地構(gòu)建方法，采用如下步驟構(gòu)建：

1）在河道兩岸選擇在淤泥高度與水面高度相差+0.2 m的位置用圓木打樁，使木樁與河岸圍合濕地單元的外形呈矩形，濕地單元的長(zhǎng)度為6 m，面積為24 mm²，濕地單元垂直于河岸的最大寬度占河道寬度的10%，同側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為4倍河道平灘寬度，異側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為2倍河道平灘寬度；

2）待步驟1）結(jié)束后，在木樁外側(cè)堆積的塊石邊長(zhǎng)為200 mm，在木樁外側(cè)堆積塊石的總高度低于水面0.2 m；

3）待步驟2）結(jié)束后，在木樁濕地床體上鋪設(shè)填料厚0.5 m的組合填料，填料組合為生物陶粒和細(xì)紗；

4）待步驟3）結(jié)束后，將濕地植物美人蕉和千屈菜種植在填料上，即得1#近岸淺灘濕地。

實(shí)施例2：

一種用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地構(gòu)建方法，采用如下步驟構(gòu)建：

1）在河道兩岸選擇在淤泥高度與水面高度相差-0.1 m的位置用圓木打樁，使木樁與河岸圍合濕地單元的外形呈半橢圓形，濕地單元的長(zhǎng)度為8 m，面積為50 mm²，濕地單元垂直于河岸的最大寬度為河道寬度的15%，同側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為6倍河道平灘寬度，異側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為3倍河道平灘寬度；

2）待步驟1）結(jié)束后，在木樁外側(cè)堆積的塊石邊長(zhǎng)為300 mm，在木樁外側(cè)堆積塊石的總高度低于水面0.2 m；

3）待步驟2）結(jié)束后，在木樁濕地床體上鋪設(shè)填料厚0.8 m的組合填料，填料組合為粉煤灰和細(xì)磚屑；

4）待步驟3）結(jié)束后，將濕地植物黃花鳶尾和香蒲種植在填料上，即得2#近岸淺灘濕地。

實(shí)施例3：

一種用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地構(gòu)建方法，采用如下步驟構(gòu)建：

1）在河道兩岸選擇在淤泥高度與水面高度相差+0.3 m的位置用圓木打樁，使木樁與河岸圍合濕地單元的外形呈波浪形等，濕地單元的長(zhǎng)度為7 m，面積為80 mm²，濕地單元垂直于河岸的最大寬度不大于河道寬度的16%，同側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為7倍河道平灘寬度，異側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為4倍河道平灘寬度；

2）待步驟1）結(jié)束后，在木樁外側(cè)堆積的塊石邊長(zhǎng)為260 mm，在木樁外側(cè)堆積塊石的總高度低于水面0.1 m；

3）待步驟2）結(jié)束后，在木樁濕地床體上鋪設(shè)填料厚0.6 m的組合填料，填料組合為沸石和石灰石；

4）待步驟3）結(jié)束后，將濕地植物水蔥和矮慈姑種植在填料上，即得3#近岸淺灘濕地。

實(shí)施例4：

一種用于硬質(zhì)駁岸河道的近岸淺灘濕地構(gòu)建方法，采用如下步驟構(gòu)建：

1）在河道兩岸選擇在淤泥高度與水面高度相差-0.2 m的位置用圓木打樁，使木樁與河岸圍合濕地單元的外形呈月牙形，濕地單元的長(zhǎng)度為9 m，面積為68 mm²，濕地單元垂直于河岸的最大寬度不大于河道寬度的10%，同側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為15倍河道平灘寬度，異側(cè)河岸相鄰濕地單元的間距為8倍河道平灘寬度；

2）待步驟1）結(jié)束后，在木樁外側(cè)堆積的塊石邊長(zhǎng)為240 mm，在木樁外側(cè)堆積塊石的總高度低于水面0.2 m；

3）待步驟2）結(jié)束后，在木樁濕地床體上鋪設(shè)填料厚0.7 m的組合填料，填料組合為蛭石和鋼渣；

4）待步驟3）結(jié)束后，將濕地植物菰和再力花種植在填料上，4#近岸淺灘濕地。

上述實(shí)施例中在濕地河床上鋪設(shè)組合填料，利用組合填料上微生物數(shù)量大、生物膜密集，水處理能力強(qiáng)、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，增強(qiáng)濕地對(duì)污染物的截留能力，為后續(xù)植物的吸收創(chuàng)造更好的條件，增多微生物和酶的數(shù)量及種類(lèi)，提高濕地系統(tǒng)對(duì)除磷脫氮的效果；濕地植物采用濕地植物的優(yōu)化組合，不同濕地植物對(duì)污染物有不同的去除效果，采用濕地植物的優(yōu)化組合，提高了對(duì)氮磷的凈化效果，使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)高效運(yùn)行，最終形成穩(wěn)定可持續(xù)利用的系統(tǒng)，相比只種植單一植物的傳統(tǒng)河道濕地植物，對(duì)水體中多種污染物都具有良好的處理效果，提高了系統(tǒng)凈化河水的能力。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。