專利名稱：退化湖濱帶濕地及其生態(tài)功能的恢復(fù)技術(shù)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)和生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及利用植物生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)和景觀
生態(tài)學(xué)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行內(nèi)陸湖泊自然濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，并通過已恢復(fù)后的自然濕地發(fā)揮其環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)美學(xué)價(jià)值三個(gè)方面的功能。
背景技術(shù)：
濕地作為廣泛分布于世界各地的主要景觀之一，約占地球陸地面積的6. 4% 。作為一類生態(tài)系統(tǒng)，它是介于陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡類型，因而兼具水生和陸生生態(tài)的特點(diǎn)，獨(dú)特的邊緣效應(yīng)使其結(jié)構(gòu)和功能更具復(fù)雜性，它是地球上生產(chǎn)力最高的生態(tài)系統(tǒng)之一，也是最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一。 縱觀國內(nèi)外對(duì)湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的研究歷程，主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。20世紀(jì)70年代，國內(nèi)外研究主要集中在通過向湖泊放養(yǎng)大量草魚來消滅水生植物，以防止湖泊衰老；20世紀(jì)80年代，隨著湖泊富營養(yǎng)化和藻類水華的發(fā)生，人們對(duì)過去破壞水生生物的行為有所認(rèn)識(shí)；20世紀(jì)90年代開始，則進(jìn)行了富營養(yǎng)化水體中組建和恢復(fù)水生植物的研究，并試圖在已喪失了水生植物的湖泊中重建水生植物群落。 由于我國人口眾多，沿湖地區(qū)人口密集，圍湖造田以及大規(guī)模的養(yǎng)殖活動(dòng)，導(dǎo)致大面積的湖濱帶濕地退化，甚至喪失；另外，沿湖區(qū)域化工類鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅猛發(fā)展，大量的生活污水，有害、有毒工業(yè)廢水直排入湖，環(huán)湖自然濕地生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞，入湖水質(zhì)的日益惡化，直接影響到環(huán)湖地區(qū)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和用水安全。濕地生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)重，其恢復(fù)難度較國外大得多。雖然進(jìn)行了一系列的水環(huán)境治理工程，即以點(diǎn)源污染治理為重點(diǎn)，但結(jié)果是耗資巨大，收效甚微。而面源污染，例如生活污水，隨著人口的大量增加而加??；大量使用化肥、農(nóng)藥的農(nóng)田用水，隨著地表徑流排入湖體，水體富營養(yǎng)化日益加劇。因此，通過恢復(fù)或重建環(huán)湖濕地保護(hù)帶，環(huán)湖濕地能有效地阻滯、截留地表徑流攜帶的懸浮物，降解和吸收氮、磷等污染物和其它有機(jī)物，這是從遷移和轉(zhuǎn)化的途徑上控制地表徑流和潛流營養(yǎng)物入湖的最后一道防線，也是控制非點(diǎn)源污染的主要手段之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過引入植物生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)的科學(xué)理論，結(jié)
合部分生態(tài)工程技術(shù)，如消浪帶裝置的消浪作用，重建和恢復(fù)湖岸水生高等植物群落。人工
種植鄉(xiāng)土耐污染的、對(duì)污染物吸收量大的濕生和陸生植物，發(fā)揮植物良好的物理阻滯作用
和凈化作用，通過消浪促使沉積，降低沉積物的再懸浮，并可大量吸收水體中的無機(jī)鹽和營
養(yǎng)鹽；同時(shí)通過消浪裝置的攔截作用，改造入湖河口生態(tài)系統(tǒng)，充分發(fā)揮入湖河口的自然凈
化作用，從水域徑流控制入湖營養(yǎng)物質(zhì)的輸入。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案 1、進(jìn)行自然濕地的恢復(fù)之前，開展大范圍的湖濱帶自然濕地植被調(diào)查。 2、進(jìn)行研究區(qū)的水下地形勘探，為在已選定的場地上合理地選擇消浪結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)類型，設(shè)計(jì)消浪結(jié)構(gòu)和確定施工方法等提供工程地質(zhì)資料。 3 、通過地下地形勘探，查明湖底存在較厚的淤泥和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土 ， 土質(zhì)較差。防 波堤擬采用"透空式"木樁結(jié)構(gòu)。 4、為了攔截太湖中的藍(lán)藻，在透空式木樁堤的外或內(nèi)側(cè)、距外或內(nèi)側(cè)木樁8m處設(shè) 置橡膠圍油欄，圍油欄長度與木樁裝置長度一致。 5、以種植鄉(xiāng)土物種為原則，根據(jù)不同水位梯度，在對(duì)環(huán)湖自然濕地植被進(jìn)行普查 的基礎(chǔ)上，篩選出從陸向輻射區(qū)、水位變輻區(qū)到水位輻射區(qū)三種不同水位梯度的常見植物 組成不同的空間結(jié)構(gòu)的濕地植物群落。 6、在退化濕地上進(jìn)行植被恢復(fù)時(shí)，盡可能地保留已存在的鄉(xiāng)土濕地植物物種。根 據(jù)構(gòu)建植物群落和景觀的需要，對(duì)已存在的植物群落物種數(shù)量進(jìn)行補(bǔ)植，對(duì)缺失的植物群 落進(jìn)行引種構(gòu)建。 7、自然濕地的恢復(fù)以大型挺水植物群落為優(yōu)勢種。
8、為了保障植物不隨流水移走，需要進(jìn)行固定。 9、利用湖濱帶濕地在促淤造陸方面的生態(tài)功能，在淤積有一定深度底泥的水向輻 射區(qū)種植鄉(xiāng)土沉水植物。
具體實(shí)施例方式
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 1、進(jìn)行自然濕地的恢復(fù)之前，開展大范圍的環(huán)湖自然濕地植被調(diào)查。即對(duì)濕地中 的植物群落類型、植物種類和群落內(nèi)的物種數(shù)量進(jìn)行調(diào)查。為濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)進(jìn)行鄉(xiāng) 土物種的篩選及種苗的大規(guī)模培育打下基礎(chǔ)。 2、進(jìn)行研究區(qū)的水下地形勘探，以查明巖土層性質(zhì)、分布規(guī)律、形成時(shí)代、成因類 型、巖層風(fēng)化程度、以及有無不良地質(zhì)現(xiàn)象等狀況；查明消浪結(jié)構(gòu)影響范圍內(nèi)的巖土層分布 及其物理力學(xué)性質(zhì)；提出基礎(chǔ)型式及持力層建議，提供持力層的承載力并指出設(shè)計(jì)和施工 中應(yīng)注意的問題等。為在已選定的場地上合理地選擇消浪結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)類型，設(shè)計(jì)消浪結(jié) 構(gòu)和確定施工方法等提供工程地質(zhì)資料。 3、通過地下地形勘探，查明湖底存在較厚的淤泥和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土質(zhì)較差。防 波堤擬采用"透空式"木樁結(jié)構(gòu)。木樁沿縱向打兩排，每排木樁的縱向間距均為0. 5米，前 后兩排木樁的間距0. 8米；前排木樁與后排木樁錯(cuò)開布置，錯(cuò)移0. 25米，呈"梅花形";用原 木分別將每排木樁沿縱向連接成整體，木樁與連接原木之間的連接采用小8毫米的螺栓螺 母；然后用鐵絲將竹排(規(guī)格為1. 5米X 1米)四邊固定于木樁之上。
4、為了攔截太湖中的藍(lán)藻，在透空式木樁堤的外或內(nèi)偵U、距外或內(nèi)側(cè)木樁8米處 設(shè)置橡膠圍油欄，圍油欄長度與木樁裝置長度一致。橡膠圍油欄選用GFW-1200型(干舷 400毫米，吃水600毫米，圓柱形)，每5米間距用一根2. 5米長的錦綸繩(①20毫米)將橡 膠圍油欄連接在木樁之上，同時(shí)保證圍油欄隨水位變化上下浮動(dòng)，發(fā)揮其消浪的作用，或?qū)?橡膠圍油欄錨固于鋼管樁(①100毫米X2000毫米)，鋼管樁埋深2. 0米。
5、以種植鄉(xiāng)土物種為原則，根據(jù)不同水位梯度，在對(duì)環(huán)湖自然濕地植被現(xiàn)狀進(jìn)行 普查的基礎(chǔ)上，篩選出蘆葦、香蒲等幾種大型挺水植物組成自然濕地中陸向輻射區(qū)(陸向 輻射區(qū)常指在枯水期或缺水時(shí)無地面水的區(qū)域)和水位變輻區(qū)(水位變輻區(qū)常指枯水期或
4缺水時(shí)地面覆被水較少，而豐水期為水覆蓋的區(qū)域)的優(yōu)勢群落；在陸向輻射區(qū)種植以慈 菇、水芹、水莎草、水寥等為主的小型挺水植物；在水向輻射區(qū)(水向輻射區(qū)指常年為水所 覆蓋的區(qū)域)種植以睡蓮、芡實(shí)、野菱為主的浮葉植物。利用湖濱帶濕地在促淤造陸方面的 生態(tài)功能，在淤積有一定深度底泥的水向輻射區(qū)種植經(jīng)過室內(nèi)組培的鄉(xiāng)土沉水植物。
6、在退化濕地上進(jìn)行植被恢復(fù)時(shí)，盡可能地保留已存在的鄉(xiāng)土濕地植物物種。根 據(jù)構(gòu)建植物群落和景觀的需要，對(duì)已存在的植物群落物種數(shù)量進(jìn)行補(bǔ)植，對(duì)缺失的植物群 落進(jìn)行引種構(gòu)建。 7、自然濕地的恢復(fù)以大型挺水植物群落為優(yōu)勢種。其中大型挺水植物群落的種植 密度為2兜/平方米(3-5株/兜)；小型挺水植物種植密度為6叢/平方米；浮葉植物群 落種植密度為l叢/平方米。 8、根據(jù)不同濕地植被正常生長對(duì)水位梯度的要求，大型挺水植物區(qū)域水深0.8-1 米；小型挺水植物區(qū)域水深0. 3-0. 5米；浮葉植物水深1-1. 5米；沉水植物區(qū)域水深1. 5米左右。 9、在水位輻射區(qū)的水面，例如長80米，寬10米的范圍內(nèi)，種植睡蓮、野菱、熒實(shí)等
浮葉水生植物，按植株i : l的比例，構(gòu)成芡實(shí)-睡蓮群落、野菱-芡實(shí)群落、野菱-睡蓮群
落，每個(gè)群落直徑2米，移植植株20株。6個(gè)群落類型需按景觀美學(xué)要求排列，每個(gè)群落類 型重復(fù)10次，使浮葉水生植被的覆蓋率達(dá)到180-185平方米。 10、植物不隨流水移走，需要進(jìn)行固定。固定裝置包括固定樁(竹材，直徑5-10厘 米，高度2米，頂部與平水期水面平)、直徑為2米的竹片圍成的圓環(huán)(竹片寬度5-7厘米)、 大孔的廢舊漁網(wǎng)(至少20個(gè)孔/每個(gè)竹環(huán))、固定繩(長度2米/根)和浮標(biāo)(塑料質(zhì)，8 個(gè)/環(huán))。 11、保證水位輻射區(qū)內(nèi)浮葉植物的種植，同時(shí)避免因施工給現(xiàn)存的濕地植物生長
帶來的不利影響，在自然濕地內(nèi)，在保證對(duì)濕地植物破壞最小的前提下，以木樁和木條為原
材料，搭建一座木棧橋，橋面寬度限制在1.5米以內(nèi)。另一方面，木棧橋的搭建，為游人盡可
能的到達(dá)湖區(qū)深處游玩提供一定的便利，發(fā)揮其一定的娛樂觀賞效果。 12、濕地植物生長期結(jié)束以后，要對(duì)恢復(fù)后的自然濕地內(nèi)的大型挺水植物地上部
分進(jìn)行收割，留茬高度在0. 5米左右。
權(quán)利要求
一種對(duì)已退化的湖濱帶自然濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)的技術(shù)工藝，以發(fā)揮自然濕地對(duì)環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)美學(xué)價(jià)值三個(gè)方面的功能。包括下列具體步驟(1)進(jìn)行自然濕地的恢復(fù)之前，開展大范圍的湖濱帶自然濕地植被調(diào)查。(2)進(jìn)行研究區(qū)的水下地形勘探，查明巖土層性質(zhì)、分布規(guī)律、形成時(shí)代、成因類型、巖層風(fēng)化程度、以及有無不良地質(zhì)現(xiàn)象等狀況。為在已選定的場地上合理地選擇消浪結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)類型，設(shè)計(jì)消浪結(jié)構(gòu)和確定施工方法等提供工程地質(zhì)資料。(3)針對(duì)湖底存在較厚的淤泥和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土質(zhì)較差。采用“透空式”木樁結(jié)構(gòu)防波堤。木樁沿縱向打兩排，每排木樁的縱向間距均為0.5米，前后兩排木樁的間距0.8米；前排木樁與后排木樁錯(cuò)開布置，錯(cuò)移0.25米，呈“梅花形”；用原木分別將每排木樁沿縱向連接成整體，木樁與連接原木之間的連接采用φ8毫米的螺栓螺母；然后用鐵絲將竹排(規(guī)格為1.5米×1米)四邊固定于木樁之上。最后將橡膠圍油欄連接在木樁之上，同時(shí)保證圍油欄隨水位變化上下浮動(dòng)。(4)以種植鄉(xiāng)土物種為原則，根據(jù)不同水位梯度，篩選出幾種大型挺水植物組成自然濕地中陸向輻射區(qū)(陸向輻射區(qū)常指在枯水期或缺水時(shí)無地面水的區(qū)域)和水位變輻區(qū)(水位變輻區(qū)常指枯水期或缺水時(shí)地面覆被水較少，而豐水期為水覆蓋的區(qū)域)的優(yōu)勢群落，種植密度為2兜/平方米(3-5株/兜)；在陸向輻射區(qū)種植小型挺水植物和濕生植物，種植密度為6叢/平方米；在水向輻射區(qū)(水向輻射區(qū)指常年為水所覆蓋的區(qū)域)種植浮葉植物，種植密度為1叢/平方米。利用湖濱帶濕地在促淤造陸方面的生態(tài)功能，在淤積有一定深度底泥的水向輻射區(qū)種植經(jīng)過室內(nèi)組培的本地沉水植物種。(5)在退化濕地上進(jìn)行植被恢復(fù)時(shí)，盡可能地保留已存在的鄉(xiāng)土濕地植物物種。根據(jù)構(gòu)建植物群落和景觀的需要，對(duì)已存在的植物群落物種數(shù)量進(jìn)行補(bǔ)植，對(duì)缺失的植物群落進(jìn)行引種構(gòu)建。(6)根據(jù)不同濕地植被正常生長對(duì)水位梯度的要求，大型挺水植物區(qū)域水深0.8-1米；小型挺水植物區(qū)域水深0.3-0.5米或枯水期無水；浮葉植物水深1-1.5米；沉水植物區(qū)域水深1.5米左右。(7)在水位輻射區(qū)的水面，按植株1∶1的比例，構(gòu)建浮葉植物群落，每個(gè)群落固定裝置的直徑2米，其內(nèi)移植浮葉植物。6個(gè)群落類型需按景觀美學(xué)要求排列，每個(gè)群落類型重復(fù)10次，使浮葉水生植被的覆蓋率達(dá)到80％以上。(8)固定裝置包括固定樁(竹材，直徑5-10厘米，高度2米，頂部與平水期水面平)、直徑為2米的竹片圍成的圓環(huán)(竹片寬度5-7厘米)、大孔的漁網(wǎng)(20個(gè)孔/竹環(huán))、固定繩(2米/根)和浮標(biāo)(塑料質(zhì)，8個(gè)/環(huán))。(9)在濕地植物生長期結(jié)束以后，要對(duì)恢復(fù)后的自然濕地內(nèi)的大型挺水植物地上部分進(jìn)行收割，留茬高度在0.5米左右。
全文摘要
本發(fā)明名稱為退化湖濱帶濕地及其生態(tài)功能的恢復(fù)技術(shù)工藝，屬于環(huán)境保護(hù)和生物技術(shù)領(lǐng)域。是在對(duì)湖濱帶自然濕地植被及植物群落現(xiàn)狀進(jìn)行普查的基礎(chǔ)上，應(yīng)用植被生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)以及景觀生態(tài)學(xué)的相關(guān)理論，對(duì)退化濕地植物群落進(jìn)行構(gòu)建，發(fā)揮植物水質(zhì)凈化作用，并通過植物的物理阻滯作用促使水體中懸浮物的沉積；結(jié)合生態(tài)工程技術(shù)，通過消浪裝置的攔截作用，改造河口生態(tài)系統(tǒng)，充分發(fā)揮其自然凈化作用，從徑流控制入湖營養(yǎng)物質(zhì)的輸入。以恢復(fù)濕地在環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)美學(xué)價(jià)值方面的功能。該種技術(shù)工藝具有可操作性強(qiáng)，成本低，維護(hù)費(fèi)用低，景觀及經(jīng)濟(jì)價(jià)值較明顯、水質(zhì)凈化效率高等特點(diǎn)，適用于我國湖濱帶自然濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和水體治理的工作中。
文檔編號(hào)C02F3/32GK101723514SQ20081016764
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者張雷, 田自強(qiáng), 鄭丙輝 申請(qǐng)人:中國環(huán)境科學(xué)研究院;田自強(qiáng);鄭丙輝