專利名稱：湖泊強風浪直立堤岸帶生境改善技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在風浪淘蝕大，水較深、水質較差、透明底較低的湖泊直立堤岸帶改善水生植物恢復生境的技術，包括竹排消浪、擋泥圍埝、清潔底泥疏挖與吹填、直立堤岸基底性狀改善、高程抬高與緩坡形成，通過實施該技術克服由于直立堤沿岸浪蝕大、底質污染或硬底質、水體透明度低下等原因導致的水生植物難以恢復的問題。本技術屬湖泊污染控制與生態重建技術領域。
背景技術：
歷史上我國許多湖泊水質清澈、水生生物生長豐茂。近三十年來隨著人為經濟活動的增強，外源污染的大量輸入，湖泊水質迅速惡化，入湖的污染物大量沉積于底泥中造成底泥的嚴重污染，水質和底質的污染造成水生植物大量消亡甚至難以生長，水生生態系統嚴重破壞，自凈功能喪失。近二十多年來，我國開始了湖泊污染控制、水生植物恢復與生態系統重建的實踐。沿岸帶是條件相對較好，較易恢復的區域，湖灣的生態重建往往從沿岸帶開始。
由于歷史上的圍湖造田、防浪防洪等原因，我國許多湖泊原有的自然堤岸被破壞，改建成人工直立堤岸。人工直立堤岸對風浪有強烈的反射作用，使風浪在堤岸前形成強烈的浪蝕，浪蝕作用的結果使沿岸帶底質多為砂或粉砂硬底質。人工堤岸的這種特性使水生植物難以立地，也很難直接在直立堤岸帶恢復水生植物。
陳靜等于2006年2月8日公開了“湖泊陡坎沿岸水域基底修復技術”(公開號CN1730832A)，公開了一種在湖泊陡坎沿岸帶設立樁籬圍埝與進行淤泥吹填的技術。但在風浪淘蝕大、水深較深、水體透明底低下、底質為硬底的直立堤岸區，進行生境改善以滿足水生植物恢復所需的條件，在我國尚未見報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種改善湖泊直立堤岸帶生境使其滿足水生植物恢復條件的方法。本發明通過在直立堤岸前設立竹排消浪帶、在直立堤岸與消浪帶間設立擋泥圍埝，利用絞吸式挖泥船疏挖含種子源的清潔底泥并吹填至擋泥圍埝與直立堤間的空間沉降、吹填泥漿沉降后基底抬高，底質條件改善，并形成一定坡度的緩坡，從而改變原有的浪蝕強、底質污染或硬底質，植物無法立地的狀況，滿足多種生活型水生植物立地與生長的生境條件。
本發明的上述目的是這樣實現的(1)直立堤岸前消浪帶在直立堤岸前設立消浪帶，其作用是削減湖水表層波浪能量，減少波浪對沿岸帶的破壞和沖擊。該消浪帶由圓木排與圓木排上掛設的竹排組成。
圓木排由尾徑為10-15cm、間距0.5-1.0m的圓木樁組成，木樁入土深度為3-5m，每隔5m設一根直徑為10cm的鋼樁作為加強樁，圓木樁間用長度為4m的木樁橫向連接。圓木排頂高程高于水面50-60cm。
竹排由厚竹片編成，為防竹排被浪打散，竹片綁邊處用鐵絲綁纏。竹排高度為湖灣最大波高，一般為1.5-2m左右，竹排掛于圓木排上部。
為加強消浪帶的穩固性，在消浪木排順風側設立加固鐵錨。
(2)擋泥圍埝在直立堤與消浪帶間設立陳靜公開號CN1730832A中所述的擋泥圍埝，考慮到高風浪區吹填后風浪對泥面的淘蝕與泥漿的流失，擋泥圍埝頂高程設為最高水位高程。本發明中的擋泥圍埝兼具阻擋泥漿流失與消浪的雙重功能。
(3)清潔底泥疏挖與吹填其作用是將清潔底泥吹填至擋泥圍埝空間內沉降，泥漿沉降后抬高基底，使水深變淺。
清潔底泥區選定在附近2km范圍尋找清潔泥源，要求底泥總磷TP＜500mg/kg，以含沙黃色粘土為宜。
絞吸式挖泥船吹填用絞吸式挖泥船進行清潔底泥的疏挖，并通過泥泵吸排、排泥管線運輸送至直立堤岸區。
(4)基底抬高與緩坡形成泥漿在擋泥圍埝與直立堤岸所形成的空間內沉降，吹填時要求吹填口伸出直立堤岸5-20m，吹填過程中定時移動吹填口，保證泥漿的擴散，使沉降后形成近岸邊泥面高，遠岸邊泥面低的緩坡。
基底抬高由水體透明度條件計算水生植物生長的水深條件，確定吹填后的泥面高程。在水體透明度低于0.5m，水深為2-3m的水域，需抬高泥面0.5-1.5m才能達到水生植物生長的要求。考慮到吹填泥漿沉降過程中受風浪淘蝕會有損失，考慮30％的泥漿流失率。
本發明的優點及效果(1)經濟、環保、有效消浪帶所用材料以木樁、竹子為主，都來自本地，經濟環保，消浪帶能較有效地阻擋波高1m以下的風浪，從而保護直立堤岸帶擋泥圍埝內吹填的底泥。
(2)無生態破壞抬高基底所用的底泥來自同一湖泊鄰近區域，無外來土入湖，對湖泊生物物種無影響，更不會因為從岸上取土而對岸上的生態造成破壞。
(3)多生境條件，利于水生植物的恢復通過本技術進行沿岸帶生境改善后，泥面得以抬高，水深變淺，使低透明底條件下水生植物存活得以可能；吹填沉降后的底質成為松軟的底泥，十分有利于水植物的立地。修復所用的清潔底泥中含有水生植物種子，條件適宜時易萌芽生長，促進水生植物的恢復。由沿岸向深水方向形成漸深的深度，使挺水植物、沉水植物都能生長。
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。
圖1是本發明直立堤岸帶生境改善后斷面示意2是本發明消浪帶示意3是本發明含種子源清潔底泥吹填方式示意中(1)圓木直樁 (2)消浪竹排 (3)鋼繩 (4)鐵錨 (5)橫向連接桿 (6)加強樁 (7)吹填泥面 (8)直立堤岸區具體實施方式
(1)在直立堤岸前60-100m處，設立附圖2所示的消浪帶。
選用尾徑為12cm的新伐杉木作為直樁(1)，直樁用打樁機打入土3-4m，不同的區域根據湖底地質條件的差異入土深度有所調整。直樁間距1m，每5m加一根加強樁(6)，加強樁用直徑為10cm的鋼樁，入土4-5m。木樁上部用4-6m長的木樁(5)橫向連接。
用直徑6cm左右的竹子剖成三片，編成竹排(2)，竹片與竹片間留0.5-1cm縫隙。竹排高1.6m長2m，掛于木樁上部。
消浪帶每隔10m設立加固鐵錨(4)，用直徑φ10mm的鋼繩(3)拉住200kg的鐵錨拋于消浪帶外側，鋼繩系于消浪直樁上端。
(2)在消浪帶堤岸側8-10m，設立擋泥圍埝，其結構同陳靜公開號CN1730832A中所述，擋泥圍埝頂高程設為最高水位高程。
(3)清潔泥源的尋找與確定在附近2km范圍內尋找清潔泥源。用自制剖開式柱狀采樣器采取柱狀樣，觀察污染分層變化情況，并分析不同層底泥的TP、粒級。本實施例吹填底泥TP＝388mg/kg，土粒密度2.83g/m3，粒徑中值3.16μm。
(3)選用120m3/h的絞吸式挖泥船，將清潔底泥疏挖吹填至直立堤岸區。
(4)泥漿輸送至吹填修復區時，吹填口伸出直立堤岸5-10m左右，吹填過程中每2-3天移動吹填口50m，通過不斷移動吹填管口使泥漿在近岸側均勻沉降，最終大部分區域沉降后形成3-10‰的緩坡(7)。
(5)，吹填時將清潔底泥(9)覆蓋于現有污染或硬質底泥(8)之上，將帶種子源的底泥(10)吹于表層，以促進吹填后植物的恢復與生長。如附圖3所示。
實施舉例
在科技部“十五”水專項“滇池入湖河流水環境治理技術與工程示范”課題05子題“受納湖灣污染負荷有效削減和生態系統重建示范”中，利用該技術實施了湖灣消浪、清潔底泥疏挖與吹填示范工程。示范工程區位于滇池北岸福保灣，該湖灣盛行西南風，多年平均風速2.2-3.0m/s，最大波高1.5m.受西南風的影響，湖灣風浪稍大，浪高可達1m左右，尤其是湖灣東岸為迎風岸，風力侵蝕強烈。工程實施前，該區直立沿岸帶水體透明度5-30cm，水深1.5-2.9m，底質多為粉砂硬底，污染底泥層厚10-20cm，惡劣的水質與底質條件使沿岸帶水生植物幾乎難以生長。2005年5月-12月，在福保灣東、西岸分別實施了圖1所示的生境改善技術方案，實施后三個修復區東II區、東I區、西區泥面分別抬高1.6m，1.4m，0.8m，吹填沉降后形成的坡度為3-10‰，生境改善后現已成功種植挺水、沉水植物。
權利要求
1.一種在湖泊風浪淘蝕大，水較深、水體透明度較低的人工直立堤岸帶改善水生植物恢復生境的技術，其特征是在直立堤岸帶前方設立竹排消浪帶有效消浪，在直立堤與消浪帶間設立擋泥圍埝，將鄰近區域清潔底泥用絞吸挖泥船吹填至擋泥圍埝空間內，底泥沉降后抬高現有基底，同時改善沿岸帶底質，形成從岸邊向深水方向一定坡度的緩坡，滿足不同生活型水生植物的立地與生長的多生境條件。
2.如權利1所述的生境改善技術，其特征是在直立堤岸帶前60-100m處設立竹排消浪帶，消浪帶由尾徑10-15cm的直樁組成，直樁間距0.5-1m，入土深度3-5m，每隔5m設一根直徑為10cm的鋼樁作為加強樁，圓木樁間用長度為4m的木樁橫向連接。直樁上部掛設高1.5-2.0m的竹排。在消浪木排順風側設立加固鐵錨以穩固消浪帶。
3.如權利要求1所述的生境改善技術，其特征是在直立堤岸與消浪帶間設立擋泥圍埝，擋泥圍埝兼具阻擋泥漿流失與消浪作用雙重功能，為有效防止吹填后泥漿的流失，擋泥圍埝頂高程設為最高水位高程。
4.如權利1所述的生境改善技術，其特征是用絞吸式挖泥船疏挖的方式，將附近2km范圍內含種子源的清潔底泥疏挖并吹填至直立堤岸區，清潔底泥TP＜500kg，為含沙黃色粘土。清潔底泥覆蓋在原有污染底泥上，阻隔污染底泥中污染物的釋放。根據直立堤岸區水深與透明度的不同，吹填后抬高基底0.6-1.5m不等。
5.如權利1所述的生境改善技術，其特征是吹填后從岸邊向深水方向形成坡降2-10‰的緩坡，底質理化特征適合水生植物的立地與生長，能滿足不同生活型水生植物生長所需的生境條件。
全文摘要
本發明屬湖泊污染控制與生態重建技術領域。發明了一種湖泊強風浪直立堤岸帶水生植物恢復所需生境條件改善的技術。通過在直立堤岸前設立竹排消浪帶消浪，在直立堤岸與消浪帶間設立擋泥圍埝阻擋泥漿流失，利用絞吸式挖泥船疏挖鄰近區域含種子源的清潔底泥并吹填至直立堤岸區，吹填泥漿在直立堤岸區內沉降，基底抬高，同時直立堤岸帶底質條件改善，形成一定坡度的緩坡，從而改變原有的浪蝕強、底質污染或硬底質、植物無法立地的狀況，使其能滿足多種生活型水生植物立地與生長的生境條件。
文檔編號E02B3/04GK101027955SQ20071009030
公開日2007年9月5日 申請日期2007年4月4日 優先權日2007年4月4日
發明者胡小貞, 金相燦, 宋立榮, 楚維國 申請人:中國環境科學研究院