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一种生态驳岸与水生植物耦合的河道修复方法

花匠小妙招
2025-05-23 07:53

1.本发明涉及水污染防治工程与水体生态修复治理领域，特别是指一种生态驳岸与水生植物耦合的河道修复方法。

背景技术：

2.我国的城市排水系统正在经历由合流制向分流制的转变，但这一转变将是较为长期的过程。污水截排作为排水转化过程中的过度性措施，取消了合流制排水系统的弱点，可为城市的水资源循环提供水质安全保障。但污水截排经集中处理后排放，会造成雨源性河流生态水量失衡，下游段污染负荷高、水量集中排放大，造成河流纳污自净能力下降与水资源的浪费，造成河流枯水季生态基流匮乏、水生植物与动物物种多样性和种类锐减及水生态功能丧失等治理难题。
3.申请号为cn201810402285.x公开了一种河道水生植物生态修复方法，该发明通过在河水两侧的驳岸布置功能化纳米纤维，达到了吸附重金属离子的效果。其缺陷是：未涉及对河流中的氮磷元素和有机污染物的去除，且需要使用造价较高的纳米材料。申请号为cn202011061053.6公开了一种沉水植物种植装置及生态修复系统工程中的河道治理方法，该发明具有施工方式简单、耗时少的优点，而且可以有效地吸收河道水体内含有的氮、磷以及重金属，改善水质，提高水体的透明度。其缺陷是：使用该方法需要定期进行植物收割，搅动河道底泥，造成二次污染，同时该发明不适用于流量变化较大的河流。申请号为cn202011110015.5公开了一种富营养化河道水体的生态修复方法及装置，该发明通过修复区域对河道进行监控并对污染源头进行定位，且修复区域通过分层式的多种处理方案，通过在多种处理方案之间形成微循环，从而提高该区域自身的自净能力。其缺陷是：设计工艺复杂，人工收割水生植物的难度大。

技术实现要素：

4.为解决上述现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提出一种生态驳岸与水生植物耦合的河道修复方法。
5.为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
6.在本发明的一些实施例中，在河道中构建多种生态驳岸形式，河道上游采用仿木桩护岸，河道中游采用生态石笼护岸，河道下游采用植草砖护岸。
7.在本发明的一些实施例中，所述河道基质采用本地河道中的粗砂河床，回填土后人工夯实。
8.在本发明的一些实施例中，所述生态驳岸宽度根据枯水期流量设置，保持枯水期水深0.35～0.4m。
9.在本发明的一些实施例中，所述河道中基质回填土层厚度为250
‑
300mm。
10.在本发明的一些实施例中，所述上游河道的断面为矩形。
11.在本发明的一些实施例中，所述仿木桩护岸的木桩高度为0.8
‑
1.0m，直径为0.1
‑
0.16m。
12.在本发明的一些实施例中，所述仿木桩护岸仿木桩外侧堆砌石块并点缀水生植物。
13.在本发明的一些实施例中，所述中游河道的断面为梯形，坡度比为1：1.4
‑
1：1.6，坡面铺设生态石笼。
14.在本发明的一些实施例中，所述下游河道的断面为梯形，坡度比为1：1.4
‑
1：1.6，坡面铺设六角形植草砖。
15.在本发明的一些实施例中，所述六角形植草砖的种植孔内载种水生植物。
16.在本发明的一些实施例中，在生态驳岸中栽种不同种类的水生植物，主要包括沉水植物、挺水植物及少量浮水植物。
17.在本发明的一些实施例中，所述沉水植物选自苦草、狐尾藻、金鱼藻、眼子菜中的至少一种，所述沉水植物的种植密度为25
‑
35株/平方米。
18.在本发明的一些实施例中，所述挺水植物选自美人蕉、再力花、鸢尾、菖蒲中的至少一种，所述沉水植物的种植密度为10
‑
15株/平方米。
19.在本发明的一些实施例中，所述浮水植物选自睡莲。所述沉水植物的种植密度为0.5
‑
0.8株/平方米。
20.本发明实施例提供的生态驳岸与水生植物耦合的河道修复方法具有对水流变化和季节变化适应性好，耐污能力及污染物去除能力强，还具有施工质量易于控制和方便管理和维护等特点。适用于低污染水平水体的末端治理或污水处理厂尾水净化，还适用于修复生态系统受损水体，重建健康的水生生态系统，强化水体生态系统的主要功能的手段。
附图说明
21.图1为本发明实施例的河道中生态驳岸设置的示意图；
22.图2为本发明实施例的上游河道仿木桩护岸的剖视图；
23.图3为本发明实施例的中游河道生态石笼护岸的俯视图；
24.图4为本发明实施例的下游河道植草沟护岸的剖视图。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
26.需要理解的是，以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
27.作为本发明的一个实施例，如图1所示，所述生态驳岸与水生植物耦合的河道修复方法沿蜿蜒的河道水流方向分别在河道上游设置仿木桩护岸1，河道中游设置生态石笼护岸2，河道下游设置植草砖护岸3。分别在上游、中游和下游交替布设沉水植物4、挺水植物5和浮水植物6，将生态驳岸和水生植物耦合，利用不同植物类型的微生物群落功能的差异，构成适宜植物生长，协同水质净化的耦合河道修复方法。与生态驳岸耦合的水生植物优选根系发达定植容易、耐淹耐旱耐污染、净化能力优良的植物，所选水生植物还需具备一定的
景观价值，以满足市民游憩、交往、娱乐、集会的需求。
28.进一步地，可以利用河道和/或湖泊进行护岸整治时所挖掘的沙土进行回填，形成图2、图3和图4中的河道基质7，回填土层厚度为250
‑
300mm。回填沙土人工夯实以加固护坡岸顶。
29.进一步地，为利于水生植物定植和提高水生植物抗冲刷能力，如图2所示，设置仿木桩护岸的木桩8高度为0.8
‑
1.0m，直径为0.1
‑
0.16m；如图3和图4所示，设置生态石笼护岸9和六角形植草砖10护岸坡度比为1：1.4
‑
1：1.6。
30.进一步地，如图2所示，仿木桩护岸、生态石笼护岸及植草砖护岸两侧由硬化路基11构成。仿木桩护岸路基与仿木桩之间堆砌装饰并点缀水生植物12，河道中种植沉水植物4；生态石笼护岸内随机种植沉水植物4和浮水植物6；六角形植草砖护岸内随机种植沉水植物4、挺水植物5和浮水植物6。种植的水生植物可以起到加固护岸的作用，同时还起到减缓水流速度，为微生物的生长提供更加稳定的环境的作用。
31.可选地，所述水生植物包括沉水植物、挺水植物和浮水植物。沉水植物选自苦草、狐尾藻、金鱼藻、眼子菜中的至少一种，沉水植物的种植密度为25
‑
35株/平方米。挺水植物选自美人蕉、再力花、鸢尾、菖蒲中的至少一种，沉水植物的种植密度为10
‑
15株/平方米。所述浮水植物选自睡莲，沉水植物的种植密度为0.5
‑
0.8株/平方米。
32.进一步地，需要正常地运营维护管理这些植被，在快速生长的时期和冬季之前收割水面以上部分支柱，同时及时清理河道内的垃圾与植物残体，保证河道畅通。
33.综上，本发明实施例提供的生态驳岸与水生植物耦合的河道修复方法，对河道水体污染物的去除和水体生态系统的重构原理如下：
34.降水冲刷的污染物或污水处理厂尾水等受污染程度较低的河水，经过生态驳岸中水生植物的过滤、吸附、生物降解作用被净化。同时水生植物诱导行程微生物群落的变化，改善了生物多样性，为持续稳定地降解水体中的污染物提供了前提。
35.三种生态驳岸类型的组合为水生植物的定植提供了结构基础和形态基础。不同水生植物的组合使用改善了河道水体的生物多样性。在水体表面，溶解氧含量高，有利用生态系统对氨氮的硝化作用，附着在水生植物上的硝化细菌利用氨氮将其转化成硝酸盐；同时聚磷菌对磷产生吸收作用。在水体表面以下，反硝化作用明显，硝态氮和亚硝态氮和有机污染物在厌氧环境中被兼性厌氧的反硝化细菌利用，硝态氮和亚硝态氮被还原为氮气排入大气；水生植物和生态驳岸对总磷产生了吸附、截留和较好的沉淀作用，同时，植物对磷营养盐进行吸收利用；同时生态河道中的植物表面特别是水下的根茎部分可吸收和吸附水中的溶解性有机物，然后通过其表面生物膜的作用去除，颗粒性有机物通过植物的截留和沉淀作用，最终被微生物降解成为无机物；
36.实施例：南方某河道生态驳岸与植物耦合生态修复
37.河道全长100m，形态蜿蜒曲折，常水位水深约40cm。3个月监测期间内，河道起点、重点的污染物浓度及污染物的平均去除效果如下表所示。
38.[0039][0040]
使用综合污染指数法对实施例中的河道进行评价，监测点污染水平如下表所示。
[0041]
项目重污染受污染基本合格合格模拟河道进水口57.5％36.3％6.0％0模拟河道出水口047.5％21.2％27.3％
[0042]
在本发明的再一个实施例中，还可以构建多层反坡式草型截流沟系统，形成逐级截留、生态净化与修复的系统，截流沟之间通过排水管道进行连通，促进多余水量的排放。生长季节内，植草沟槽内及临水防护带的水生植物生长40
‑
60天左右，收割水面以上部分植株；生长季节之后、冬季之前，收割水面以上部分植株，并清理沟槽内的垃圾、植物残体等。在所述反坡式草型截流沟系统内，
[0043]
可见，本发明实施例提供的生态驳岸和水生植物耦合的河道修复方法，通过生态驳岸的配置使用，为水生植物的定植奠定了基础，而水生植物的组合栽种，提高河道中微生物的多样性。实施例中各类对污染物去除效果良好的植物，形成具备较强生态修复能力的植物群落，轻度污染物水流通过水生植物时，经过植物
‑
微生物联合降解处理，及生态驳岸的吸附、截留和过滤，河道径流中的各类污染物得以去除。本发明实施例的修复方法对径流中的氨氮、总氮、总磷和cod具有明显的去除效果，除此之外还兼具景观功能，是一项具备极大应用前景的生态修复技术。
[0044]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。