一种兼顾面源控制的护坡仿自然生态化构建的方法.pdf

本发明涉及一种兼顾面源控制的护坡仿自然生态化构建的方法，具体步骤包括：(1)在坡顶靠近垂直挡墙部位构建生态滤石槽作为面源污染控制的预处理设施；(2)在硬质护坡上铺设40±20厘米的基质碎料；(3)在基质碎料上铺设并固定纤维网或植物纤维网，使纤维网或植物纤维网紧贴表层基质，沿河道走向平行铺设生态木于基质碎料之上；(4)在植物纤维网区域内播撒草本植物种子，进行养护。利用生态预处理和自然材料(生态木、植物纤维网)来构建河道硬质护坡生态化改造的方法。本方法主要利用生态预处理方法预先去除一部分的污染物，减少污染负荷，利用自然材料来提高生态化改造初期的护坡稳定性。

1.  一种兼顾面源控制的护坡仿自然生态化构建的方法，其特征是具体步骤包括：
(1)在坡顶靠近垂直挡墙部位构建生态滤石槽作为面源污染控制的预处理设施；
(2)在硬质护坡上铺设40±20厘米的基质碎料；
(3)在基质碎料上铺设并固定纤维网或植物纤维网，使纤维网或植物纤维网紧贴表层基质，沿河道走向平行铺设生态木于基质碎料之上，其中生态木一半嵌入基质中，一半出露于表面，在横向上为基质提供支撑和固定作用，防止其滑动和位移；
(4)在植物纤维网区域内播撒草本植物种子，进行养护。

2.  按照权利要求1或2所述的兼顾面源控制的护坡仿自然生态化构建的方法，其特征是步骤(1)生态滤石槽的设计为宽度为0.5±0.3米，高度为0.5±0.3米，生态滤石槽内装填碎石和/或生态吸附材料，沿河道垂直挡墙建设；

3.  按照权利要求1所述的兼顾面源控制的护坡仿自然生态化构建的方法，其特征是步骤(2)基质碎料成分为土壤、保水剂、植物碎料、营养土混合而成；

4.  按照权利要求1所述的河道护坡仿自然生态化构建方法，其特征是步骤(3)植物纤维网由高纤维素植物材料编织而成，生态木的构成为植物纤维网紧密编织成直径40±20厘米，长度3±2米的柱状。

5.  按照权利要求2所述的兼顾面源控制的护坡仿自然生态化构建的方法，其特征是碎石和/或生态过滤材料接种好氧或厌氧的微生物污泥。

6.  按照权利要求3所述的兼顾面源控制的护坡仿自然生态化构建的方法，其特征是步骤(2)中基质碎料比例为土壤、保水剂、植物碎料、营养土混合比例为10±5∶1∶1∶1(重量比)。

一种兼顾面源控制的护坡仿自然生态化构建的方法
技术领域
本发明涉及一种河道护坡，尤其是兼顾面源控制的硬质护坡仿自然生态化改造的方法。
背景技术
河道护坡，尤其是硬质护坡对生态的影响主要是：①用水泥石料修葺的河道中，具有净水功能的水生生物生长非常困难，河水自净能力将大为降低，水质可能恶化；②会导致河水受阳光影响而水温变化过大，不利于维持水中生态平衡，特别是高温季节，容易使传染病菌孳生；③随着水流流速的增大，水中一些生物会被水流冲走，使水中生物减少，岸上又缺乏天然植物，直接影响沿河野生生物种类生存，如水鸟。④城市面源污染随着硬质护坡直接进入河水，导致河水的污染程度加剧。
当前河道生态护坡应遵循因地制宜的原则，从不同的护坡形式出发，考虑其生态修复的适合方式。生态护坡的内涵首先是在满足行洪排涝要求的基础上，保证岸坡的稳定，防止水土流失；生态护坡是开放式的系统，它是与周围生态系统密切联系的，不断与周围生态系统进行物质交换；生态护坡是动态平衡的系统，系统内的生物之间存在着复杂的食物链，它们互为食物，保持着系统的动态平衡；生态护坡是动力式的系统，它与水流之间是相互作用的，水流对岸坡有冲刷作用，岸坡对水流有阻碍作用，岸坡生态系统是地表水与地下水交换的媒介；生态护坡是整个生态系统(包括自然生态系统和社会生态系统)的一个子系统，它与其他生态系统之间是相互协调、协同发展的，它的生态功能好坏直接影响其他生态子系统功能的发挥，甚至还会破坏其他生态系统；生态护坡是可持续发展的系统。
目前国内的生态护坡材料主要包括了植物、土工材料复合种植基、植被型生态混凝土、水泥生态种植基、土工材料绿化网、土壤固化剂等，为生态护坡的植物生长营造一个适合的环境。但在河道硬质护坡生态化改造中，目前较少与面源污染控制联动考虑。
从当前生态护坡技术研究与实践进展来看，尚存在并需解决以下问题：(1)生态护坡很少与面源污染控制的概念联系，而主要在于生态恢复功能；(2)由于生态护坡的宽度较小，面源的停留时间较短，影响了污染物的去除效果；(3)高效生态护坡材料研制或技术的创新；(4)从应用来看，发达国家的硬质护坡生态化改造已得到普遍的应用，并获得了较好的环境、经济和社会效益，而我国尚处于局部地区应用的研究阶段，相关技术仍需进一步的完善。
CN03131774提供了一种池塘水体自循环去除污染的方法，主要在池塘水面上部的护坡挖有水沟，水泵通过水管将池塘中的水抽到水沟中，水体通过水沟周围的土层，部分污染物还被土层吸附，同时被土层中的微生物分解氧化，过滤后的水体通过渗流回到池塘水体中。未涉及对利用河道堤坝护坡的面积进行生态化，进而对面源污染进行治理和控制的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种护坡仿自然生态化改造的方法，尤其是提供一种河道堤坝护坡的天然大量面积生态化改造，进而对面源污染进行处理和控制的方法，同时也给河流提供一个优良生态环境。
本发明是这样实现的，
(1)在坡顶靠近垂直挡墙部位构建生态滤石槽作为面源污染控制的预处理设施；
(2)在硬质护坡上铺设40±15厘米的基质碎料；
(3)在基质碎料上铺设并固定植物纤维网，使植物纤维网紧贴营养基质，沿河道走向平行铺设生态木于基质碎料之上，其中生态木一半嵌入基质中，一半出露于表面，在横向上表层基质提供支撑和固定作用，防止其滑动和位移；
(4)在植物纤维网区域内播撒草本植物种子，进行养护。
所述步骤(1)生态滤石槽的设计为宽度为0.5±0.3米，高度为0.5±0.3米，生态滤石槽内装填碎石和/或过滤材料，沿河道垂直挡墙建设，生态滤石槽碎石和/或生态过滤材料接种工业好氧或厌氧的微生物污泥。步骤(2)基质碎料成分为土壤、保水剂、植物碎料、营养土混合而成.步骤(3)植物纤维网由高纤维素植物材料编织而成，生态木的构成为植物纤维网紧密编织成直径40±20厘米，长度3±2米的柱状。生态木也可以为木材等自然硬质材料，或再紧密外裹植物网或纤维网。
本发明涉及一种利用生态预处理和自然材料(生态木、植物纤维网)来构建河道硬质护坡生态化改造的方法。本方法主要利用生态预处理方法预先去除一部分的污染物，减少污染负荷，利用自然材料(包括生态木、植物纤维网；通过植物纤维网的防止营养土层、种子和植物种苗被雨水冲刷以及保持水分的作用和生态木的拦挡物理基质防止其滑动和移位的作用)来提高生态化改造初期的护坡稳定性，待草本植物发育生长成熟后，其根系形成发达的根系网可将植物、硬质护坡和物理基质紧紧结合在一起，而生态木和植物纤维网则自然腐烂提高基质中的有机物含量。本发明建立了一种硬质护坡生态化改造的安全构建处理模式，可加强河道硬质护坡的生态化改造的对面源控制的能力以及生态化改造稳定性，直至硬质护坡生态化改造达到生态平衡。
本发明的创新性如下：
1.生态化构建方法创新，利用自然亲和性较强的材料(生态木和植物纤维网)提高硬质护坡生态化改造的稳定性为国内首例，本研究通过生态木和植物纤维网的覆盖和拦截，减少降雨径流对基质碎料的冲刷，防止基质的滑动与移位，待到生态系统稳定后，生态木和植物纤维网又可自然腐烂提高土壤的有机质含量，解决河道硬质斜坡生态修复的难题。
2.理念创新，将传统的生态恢复与面源污染控制相结合，运用新的技术方法，实现对氮、磷等营养物质的去除。
3.针对面源污染以及硬质护坡实际情况，首次提出利用生态预处理设施加强生态护坡对面源污染控制能力，即在生态护坡上设置生态滤石槽对面源污染预先进行截留降解，减少进入河道的污染物。
本发明具以下突出效果：
1.对硬质护坡进行生态化改造，其特点为投资小、见效快、成本低，净化效果好，无二次污染产生，具有良好的景观效果。
2.工程材料为自然材料，对环境影响小，符合生态学的原则。系统运行无需外加动力，运转成本低廉，日常管理维护简单。
3.生态化改造与面源污染控制相结合，在形成河道景观效果的同时又对面源污染具有一定的去除效果。
附图说明
图1中本发明示意图，硬质护坡仿自然生态化改造的程序图。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。
(1)在靠近垂直挡墙部位构建生态滤石槽作为面源污染控制的预处理设施；宽度为0.5米，高度为0.5米，生态滤石槽内装填碎石，沿河道垂直挡墙建设；
(2)在硬质护坡上铺设40cm的基质碎料；基质由土壤、保水剂、植物碎料和营养土按10±5∶1∶1∶1比例混合而成(重量比)；
(3)在基质碎料上铺设植物纤维网，固定植物纤维网四端或多点固定，使植物纤维网紧贴表层基质，沿河道走向平行铺设由植物纤维网紧密编织成直径40厘米，长度3米的柱状生态木于基质碎料之上，其中生态木一半嵌入基质，一半出露于表面，能在横向上为表层基质提供支撑和固定作用，防止其滑动和位移；
(4)在植物纤维网区域内播撒草本植物种子，进行植物发苗期的初期养护，包括定期浇水灌溉，防治病虫害；
(5)在生态滤石槽建设后能去除一定的面源污染物，进入生态护坡植被缓冲区后，通过植物纤维网和生态木的作用能有效防止降雨面源水体对表层基质的冲刷，直到植物在表层基质中形成根系网，生态护坡趋于稳定以及生态系统趋于平衡。
实施例1：降雨径流面源控制
示范工程的地点位于江苏省镇江市古运河河段，2006年在降雨期对本技术的示范工程段进行效果去除监测，分别采集示范工程的进水和出水，发现通过本技术的应用可较好控制进入河道的面源污染物，其中示范工程进水的各项指标为：COD 60mg/L、TN 5.2mg/L、TP 3.7mg/L、NH₃-N 3.8mg./L、SS 121mg/L，出水的指标分别为COD45mg/L、TN 2.4mg/L、TP 2.2mg/L、NH₃-N 1.8mg./L、SS 68mg/L，其去除率分别达到COD 25％、TN 54％、TP 41％、NH₃-N 53％、SS 44％。
实施例2：河水水体修复
为进一步加强本技术面源控制效果监测，利用潜水泵抽取古运河河水作为进水，选定的示范工程区域面积为12m²，进水流量在20m³/h，其中进水的污染指标分别为COD 14.2mg/L、TN 3.2mg/L、TP 2.8mg/L、NH₃-N 1.5mg/L、SS 35.7mg/L，出水指标分别达到COD 10.4mg/L、TN 2.1mg/L、TP 1.2mg/L、NH₃-N 0.9mg/L、SS 24.2mg/L，其去除率分别达到COD 27％、TN 34％、TP 57％、NH₃-N 40％、SS 32％
注：COD表示水体中化学需氧量
TN表示水体中总氮
TP表示水体中总磷
SS表示水体中总悬浮物
NH₃-N表示水体中氨氮