專利名稱：一種兼顧面源控制的護(hù)坡仿自然生態(tài)化構(gòu)建的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種河道護(hù)坡，尤其是兼顧面源控制的硬質(zhì)護(hù)坡仿自然生態(tài)化改造的方法。
背景技術(shù)：
河道護(hù)坡，尤其是硬質(zhì)護(hù)坡對(duì)生態(tài)的影響主要是①用水泥石料修葺的河道中，具有凈水功能的水生生物生長非常困難，河水自凈能力將大為降低，水質(zhì)可能惡化；②會(huì)導(dǎo)致河水受陽光影響而水溫變化過大，不利于維持水中生態(tài)平衡，特別是高溫季節(jié)，容易使傳染病菌孳生；③隨著水流流速的增大，水中一些生物會(huì)被水流沖走，使水中生物減少，岸上又缺乏天然植物，直接影響沿河野生生物種類生存，如水鳥。④城市面源污染隨著硬質(zhì)護(hù)坡直接進(jìn)入河水，導(dǎo)致河水的污染程度加劇。
當(dāng)前河道生態(tài)護(hù)坡應(yīng)遵循因地制宜的原則，從不同的護(hù)坡形式出發(fā)，考慮其生態(tài)修復(fù)的適合方式。生態(tài)護(hù)坡的內(nèi)涵首先是在滿足行洪排澇要求的基礎(chǔ)上，保證岸坡的穩(wěn)定，防止水土流失；生態(tài)護(hù)坡是開放式的系統(tǒng)，它是與周圍生態(tài)系統(tǒng)密切聯(lián)系的，不斷與周圍生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)交換；生態(tài)護(hù)坡是動(dòng)態(tài)平衡的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的生物之間存在著復(fù)雜的食物鏈，它們互為食物，保持著系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡；生態(tài)護(hù)坡是動(dòng)力式的系統(tǒng)，它與水流之間是相互作用的，水流對(duì)岸坡有沖刷作用，岸坡對(duì)水流有阻礙作用，岸坡生態(tài)系統(tǒng)是地表水與地下水交換的媒介；生態(tài)護(hù)坡是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)(包括自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)生態(tài)系統(tǒng))的一個(gè)子系統(tǒng)，它與其他生態(tài)系統(tǒng)之間是相互協(xié)調(diào)、協(xié)同發(fā)展的，它的生態(tài)功能好壞直接影響其他生態(tài)子系統(tǒng)功能的發(fā)揮，甚至還會(huì)破壞其他生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)護(hù)坡是可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)。
目前國內(nèi)的生態(tài)護(hù)坡材料主要包括了植物、土工材料復(fù)合種植基、植被型生態(tài)混凝土、水泥生態(tài)種植基、土工材料綠化網(wǎng)、土壤固化劑等，為生態(tài)護(hù)坡的植物生長營造一個(gè)適合的環(huán)境。但在河道硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造中，目前較少與面源污染控制聯(lián)動(dòng)考慮。
從當(dāng)前生態(tài)護(hù)坡技術(shù)研究與實(shí)踐進(jìn)展來看，尚存在并需解決以下問題(1)生態(tài)護(hù)坡很少與面源污染控制的概念聯(lián)系，而主要在于生態(tài)恢復(fù)功能；(2)由于生態(tài)護(hù)坡的寬度較小，面源的停留時(shí)間較短，影響了污染物的去除效果；(3)高效生態(tài)護(hù)坡材料研制或技術(shù)的創(chuàng)新；(4)從應(yīng)用來看，發(fā)達(dá)國家的硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造已得到普遍的應(yīng)用，并獲得了較好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，而我國尚處于局部地區(qū)應(yīng)用的研究階段，相關(guān)技術(shù)仍需進(jìn)一步的完善。
CN03131774提供了一種池塘水體自循環(huán)去除污染的方法，主要在池塘水面上部的護(hù)坡挖有水溝，水泵通過水管將池塘中的水抽到水溝中，水體通過水溝周圍的土層，部分污染物還被土層吸附，同時(shí)被土層中的微生物分解氧化，過濾后的水體通過滲流回到池塘水體中。未涉及對(duì)利用河道堤壩護(hù)坡的面積進(jìn)行生態(tài)化，進(jìn)而對(duì)面源污染進(jìn)行治理和控制的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種護(hù)坡仿自然生態(tài)化改造的方法，尤其是提供一種河道堤壩護(hù)坡的天然大量面積生態(tài)化改造，進(jìn)而對(duì)面源污染進(jìn)行處理和控制的方法，同時(shí)也給河流提供一個(gè)優(yōu)良生態(tài)環(huán)境。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，(1)在坡頂靠近垂直擋墻部位構(gòu)建生態(tài)濾石槽作為面源污染控制的預(yù)處理設(shè)施；(2)在硬質(zhì)護(hù)坡上鋪設(shè)40±15厘米的基質(zhì)碎料；(3)在基質(zhì)碎料上鋪設(shè)并固定植物纖維網(wǎng)，使植物纖維網(wǎng)緊貼營養(yǎng)基質(zhì)，沿河道走向平行鋪設(shè)生態(tài)木于基質(zhì)碎料之上，其中生態(tài)木一半嵌入基質(zhì)中，一半出露于表面，在橫向上表層基質(zhì)提供支撐和固定作用，防止其滑動(dòng)和位移；(4)在植物纖維網(wǎng)區(qū)域內(nèi)播撒草本植物種子，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
所述步驟(1)生態(tài)濾石槽的設(shè)計(jì)為寬度為0.5±0.3米，高度為0.5±0.3米，生態(tài)濾石槽內(nèi)裝填碎石和/或過濾材料，沿河道垂直擋墻建設(shè)，生態(tài)濾石槽碎石和/或生態(tài)過濾材料接種工業(yè)好氧或厭氧的微生物污泥。步驟(2)基質(zhì)碎料成分為土壤、保水劑、植物碎料、營養(yǎng)土混合而成.步驟(3)植物纖維網(wǎng)由高纖維素植物材料編織而成，生態(tài)木的構(gòu)成為植物纖維網(wǎng)緊密編織成直徑40±20厘米，長度3±2米的柱狀。生態(tài)木也可以為木材等自然硬質(zhì)材料，或再緊密外裹植物網(wǎng)或纖維網(wǎng)。
本發(fā)明涉及一種利用生態(tài)預(yù)處理和自然材料(生態(tài)木、植物纖維網(wǎng))來構(gòu)建河道硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造的方法。本方法主要利用生態(tài)預(yù)處理方法預(yù)先去除一部分的污染物，減少污染負(fù)荷，利用自然材料(包括生態(tài)木、植物纖維網(wǎng)；通過植物纖維網(wǎng)的防止?fàn)I養(yǎng)土層、種子和植物種苗被雨水沖刷以及保持水分的作用和生態(tài)木的攔擋物理基質(zhì)防止其滑動(dòng)和移位的作用)來提高生態(tài)化改造初期的護(hù)坡穩(wěn)定性，待草本植物發(fā)育生長成熟后，其根系形成發(fā)達(dá)的根系網(wǎng)可將植物、硬質(zhì)護(hù)坡和物理基質(zhì)緊緊結(jié)合在一起，而生態(tài)木和植物纖維網(wǎng)則自然腐爛提高基質(zhì)中的有機(jī)物含量。本發(fā)明建立了一種硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造的安全構(gòu)建處理模式，可加強(qiáng)河道硬質(zhì)護(hù)坡的生態(tài)化改造的對(duì)面源控制的能力以及生態(tài)化改造穩(wěn)定性，直至硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造達(dá)到生態(tài)平衡。
本發(fā)明的創(chuàng)新性如下1.生態(tài)化構(gòu)建方法創(chuàng)新，利用自然親和性較強(qiáng)的材料(生態(tài)木和植物纖維網(wǎng))提高硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造的穩(wěn)定性為國內(nèi)首例，本研究通過生態(tài)木和植物纖維網(wǎng)的覆蓋和攔截，減少降雨徑流對(duì)基質(zhì)碎料的沖刷，防止基質(zhì)的滑動(dòng)與移位，待到生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定后，生態(tài)木和植物纖維網(wǎng)又可自然腐爛提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量，解決河道硬質(zhì)斜坡生態(tài)修復(fù)的難題。
2.理念創(chuàng)新，將傳統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)與面源污染控制相結(jié)合，運(yùn)用新的技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的去除。
3.針對(duì)面源污染以及硬質(zhì)護(hù)坡實(shí)際情況，首次提出利用生態(tài)預(yù)處理設(shè)施加強(qiáng)生態(tài)護(hù)坡對(duì)面源污染控制能力，即在生態(tài)護(hù)坡上設(shè)置生態(tài)濾石槽對(duì)面源污染預(yù)先進(jìn)行截留降解，減少進(jìn)入河道的污染物。
本發(fā)明具以下突出效果1.對(duì)硬質(zhì)護(hù)坡進(jìn)行生態(tài)化改造，其特點(diǎn)為投資小、見效快、成本低，凈化效果好，無二次污染產(chǎn)生，具有良好的景觀效果。
2.工程材料為自然材料，對(duì)環(huán)境影響小，符合生態(tài)學(xué)的原則。系統(tǒng)運(yùn)行無需外加動(dòng)力，運(yùn)轉(zhuǎn)成本低廉，日常管理維護(hù)簡(jiǎn)單。
3.生態(tài)化改造與面源污染控制相結(jié)合，在形成河道景觀效果的同時(shí)又對(duì)面源污染具有一定的去除效果。


圖1中本發(fā)明示意圖，硬質(zhì)護(hù)坡仿自然生態(tài)化改造的程序圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
(1)在靠近垂直擋墻部位構(gòu)建生態(tài)濾石槽作為面源污染控制的預(yù)處理設(shè)施；寬度為0.5米，高度為0.5米，生態(tài)濾石槽內(nèi)裝填碎石，沿河道垂直擋墻建設(shè)；(2)在硬質(zhì)護(hù)坡上鋪設(shè)40cm的基質(zhì)碎料；基質(zhì)由土壤、保水劑、植物碎料和營養(yǎng)土按10±5∶1∶1∶1比例混合而成(重量比)；(3)在基質(zhì)碎料上鋪設(shè)植物纖維網(wǎng)，固定植物纖維網(wǎng)四端或多點(diǎn)固定，使植物纖維網(wǎng)緊貼表層基質(zhì)，沿河道走向平行鋪設(shè)由植物纖維網(wǎng)緊密編織成直徑40厘米，長度3米的柱狀生態(tài)木于基質(zhì)碎料之上，其中生態(tài)木一半嵌入基質(zhì)，一半出露于表面，能在橫向上為表層基質(zhì)提供支撐和固定作用，防止其滑動(dòng)和位移；(4)在植物纖維網(wǎng)區(qū)域內(nèi)播撒草本植物種子，進(jìn)行植物發(fā)苗期的初期養(yǎng)護(hù)，包括定期澆水灌溉，防治病蟲害；(5)在生態(tài)濾石槽建設(shè)后能去除一定的面源污染物，進(jìn)入生態(tài)護(hù)坡植被緩沖區(qū)后，通過植物纖維網(wǎng)和生態(tài)木的作用能有效防止降雨面源水體對(duì)表層基質(zhì)的沖刷，直到植物在表層基質(zhì)中形成根系網(wǎng)，生態(tài)護(hù)坡趨于穩(wěn)定以及生態(tài)系統(tǒng)趨于平衡。
實(shí)施例1降雨徑流面源控制示范工程的地點(diǎn)位于江蘇省鎮(zhèn)江市古運(yùn)河河段，2006年在降雨期對(duì)本技術(shù)的示范工程段進(jìn)行效果去除監(jiān)測(cè)，分別采集示范工程的進(jìn)水和出水，發(fā)現(xiàn)通過本技術(shù)的應(yīng)用可較好控制進(jìn)入河道的面源污染物，其中示范工程進(jìn)水的各項(xiàng)指標(biāo)為COD 60mg/L、TN 5.2mg/L、TP 3.7mg/L、NH3-N 3.8mg./L、SS 121mg/L，出水的指標(biāo)分別為COD45mg/L、TN 2.4mg/L、TP 2.2mg/L、NH3-N 1.8mg./L、SS 68mg/L，其去除率分別達(dá)到COD 25％、TN 54％、TP 41％、NH3-N 53％、SS 44％。
實(shí)施例2河水水體修復(fù)為進(jìn)一步加強(qiáng)本技術(shù)面源控制效果監(jiān)測(cè)，利用潛水泵抽取古運(yùn)河河水作為進(jìn)水，選定的示范工程區(qū)域面積為12m2，進(jìn)水流量在20m3/h，其中進(jìn)水的污染指標(biāo)分別為COD 14.2mg/L、TN 3.2mg/L、TP 2.8mg/L、NH3-N 1.5mg/L、SS 35.7mg/L，出水指標(biāo)分別達(dá)到COD 10.4mg/L、TN 2.1mg/L、TP 1.2mg/L、NH3-N 0.9mg/L、SS 24.2mg/L，其去除率分別達(dá)到COD 27％、TN 34％、TP 57％、NH3-N 40％、SS 32％注COD表示水體中化學(xué)需氧量TN表示水體中總氮TP表示水體中總磷SS表示水體中總懸浮物NH3-N表示水體中氨氮
權(quán)利要求
1.一種兼顧面源控制的護(hù)坡仿自然生態(tài)化構(gòu)建的方法，其特征是具體步驟包括(1)在坡頂靠近垂直擋墻部位構(gòu)建生態(tài)濾石槽作為面源污染控制的預(yù)處理設(shè)施；(2)在硬質(zhì)護(hù)坡上鋪設(shè)40±20厘米的基質(zhì)碎料；(3)在基質(zhì)碎料上鋪設(shè)并固定纖維網(wǎng)或植物纖維網(wǎng)，使纖維網(wǎng)或植物纖維網(wǎng)緊貼表層基質(zhì)，沿河道走向平行鋪設(shè)生態(tài)木于基質(zhì)碎料之上，其中生態(tài)木一半嵌入基質(zhì)中，一半出露于表面，在橫向上為基質(zhì)提供支撐和固定作用，防止其滑動(dòng)和位移；(4)在植物纖維網(wǎng)區(qū)域內(nèi)播撒草本植物種子，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
2.按照權(quán)利要求1或2所述的兼顧面源控制的護(hù)坡仿自然生態(tài)化構(gòu)建的方法，其特征是步驟(1)生態(tài)濾石槽的設(shè)計(jì)為寬度為0.5±0.3米，高度為0.5±0.3米，生態(tài)濾石槽內(nèi)裝填碎石和/或生態(tài)吸附材料，沿河道垂直擋墻建設(shè)；
3.按照權(quán)利要求1所述的兼顧面源控制的護(hù)坡仿自然生態(tài)化構(gòu)建的方法，其特征是步驟(2)基質(zhì)碎料成分為土壤、保水劑、植物碎料、營養(yǎng)土混合而成；
4.按照權(quán)利要求1所述的河道護(hù)坡仿自然生態(tài)化構(gòu)建方法，其特征是步驟(3)植物纖維網(wǎng)由高纖維素植物材料編織而成，生態(tài)木的構(gòu)成為植物纖維網(wǎng)緊密編織成直徑40±20厘米，長度3±2米的柱狀。
5.按照權(quán)利要求2所述的兼顧面源控制的護(hù)坡仿自然生態(tài)化構(gòu)建的方法，其特征是碎石和/或生態(tài)過濾材料接種好氧或厭氧的微生物污泥。
6.按照權(quán)利要求3所述的兼顧面源控制的護(hù)坡仿自然生態(tài)化構(gòu)建的方法，其特征是步驟(2)中基質(zhì)碎料比例為土壤、保水劑、植物碎料、營養(yǎng)土混合比例為10±5∶1∶1∶1(重量比)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兼顧面源控制的護(hù)坡仿自然生態(tài)化構(gòu)建的方法，具體步驟包括(1)在坡頂靠近垂直擋墻部位構(gòu)建生態(tài)濾石槽作為面源污染控制的預(yù)處理設(shè)施；(2)在硬質(zhì)護(hù)坡上鋪設(shè)40±20厘米的基質(zhì)碎料；(3)在基質(zhì)碎料上鋪設(shè)并固定纖維網(wǎng)或植物纖維網(wǎng)，使纖維網(wǎng)或植物纖維網(wǎng)緊貼表層基質(zhì)，沿河道走向平行鋪設(shè)生態(tài)木于基質(zhì)碎料之上；(4)在植物纖維網(wǎng)區(qū)域內(nèi)播撒草本植物種子，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。利用生態(tài)預(yù)處理和自然材料(生態(tài)木、植物纖維網(wǎng))來構(gòu)建河道硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造的方法。本方法主要利用生態(tài)預(yù)處理方法預(yù)先去除一部分的污染物，減少污染負(fù)荷，利用自然材料來提高生態(tài)化改造初期的護(hù)坡穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)E02D17/20GK1974935SQ20061016126
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者楊揚(yáng), 易新貴, 方曉航, 林學(xué)瑞 申請(qǐng)人:國家環(huán)境保護(hù)總局華南環(huán)境科學(xué)研究所