CN106320253A - 一种多塘生态补水***构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多塘生态补水***构建方法，包括：分区规划蓄水路线，塘体间串联沟通，塘体的防渗与水量控制，多塘污染物拦截与净化；治理区域按现状地形划分为若干流域区块，通过工程措施串联流域区块内散布沟塘，形成“长藤结瓜”模式的排蓄水体系，进一步扩大蓄水容量，增强水量调控功能；利用乔灌草拦截与净化体系、多塘内部净化体系，层层截留地表径流中的非点源污染物，通过地下入渗与多塘内部存储，减少径流输出量，并利用***内部物理、化学和生物过程，实现对径流污染物的截留、沉积、吸收和转化。本发明不但具有滞蓄雨水、削减洪峰的作用，还具有在枯水季节生态补水功能，符合“扩大容量、削除存量”的污染防治与生态保护的治理理念。

Description

一种多塘生态补水***构建方法
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及河道上游山涧河谷、丘陵岗地排蓄的一种多塘生态补水***构建方法。
背景技术
河流是城市的灵魂，我国新兴城镇主河道上游源头多为山涧或丘陵岗地，由于人为开采耕作或受自然径流切割，区域原有自然排区与水网发生隔断与破坏，大小塘坝散布其间，塘口淤积、渗漏严重，塘间无沟通联系渠道，该区域易发生多雨季塘水倒灌，少雨季塘体渗漏干涸，雨洪期水土流失，雨水汇集快、流速大，对下游河道造成较大防洪压力等现象。
随着我国城镇化、水生态文明建设的发展，人们对水利工程的认识，不仅仅满足于其初始的功能性需求，迫切需要调整治水理念来提升人们对水利生态景观及人水和谐等更高层次的需求。河道上游水源地涵养、农业面源污染截留与消减、生态保护与合理开发利用成为水利工程新的课题与研究方向。打破过去传统生硬的、破坏水生态环境且人工干预痕迹严重的治水理念，遵循自然生态、因势利导的拦、蓄、疏、泄等治水原则，保留与修复原始田园风貌，建立乔灌草及水生植物体系拦截与消减区域内非点源污染，对新城镇的规划与设计尤显重要。
根据多年规划设计经验，山涧丘陵岗地区域修复生态***的有效治水思路为：上游构建多塘***进行水源保护与涵养，中游设调蓄功能的蓄水区，下游理顺***通道。
发明内容
无序开发的山涧、丘陵、岗地区域在雨洪季节易产生较严重的水土流失，雨水汇流快、流速大，易对下游河道造成较大防洪压力；在旱季则易产生沟塘少水或干涸，对区域植被生长及生物群落的生存造成不利影响。针对这些不利因素，同时截留区域内的农业污染营养盐、削减非点源污染负荷，本发明提供一种多塘生态补水***构建方法。
本发明提出的一种多塘生态补水***构建方法，包括：分区规划蓄水路线，塘体间串联沟通，塘体的防渗与水量控制，多塘污染物拦截与净化。
优选地，分区规划蓄水路线包括：根据治理区域的地形划分N个汇流区块，N为正整数，将N个汇流区块分别进行汇水流量计算，扩挖整合各汇流区块内的原有沟塘洼地，形成散布塘体，以满足区块所必须的储蓄水容量。并通过连通沟渠串联散布塘体，形成“长藤结瓜”模式的蓄水路线。
优选地，塘体间串联沟通包括：根据分区规划蓄水路线对原有沟塘洼地进行整理改造使水塘洼地彼此之间沟通联系；即整理和扩挖现有水塘，在适当洼地新建水塘，根据上游山区地势走向，对上游零星水塘以雨洪调蓄区为终点，分若干主干，成“爪”状向上游区域辐射开来，并疏挖已有沟系或新建沟渠，将零星山塘沟通联系，以增强上游水土保持、山林养护、削减农作区面源污染的作用，同时还可利用上游山区自然地势高差，适时为下游补水。
由于改造后水塘需通过沟渠才能源源不断的为下游湖区补水，因此为节约占地和土方开挖量，尽量利用现有的水系连通沟渠。
优选地，根据分区规划蓄水路线对原有的水塘、洼地进行整理改造，疏挖原有沟系或根据等高线新建沟渠，使水塘洼地彼此之间沟通联系；其中改造后水塘的深度为1.2～2m，坡比为1：1.8～2.2；沟渠断面的底宽1～1.5m，高为0.8～1.2m，坡比为1：1.4～1.6。可在水塘岸坡上种植水生植物及配置水生动物，可起到净化水体、削减农作区面源污染、固坡等作用。
为节约占地、减少土方开挖，尽量利用现有的水塘、洼地、沟渠。
优选地，塘体的防渗与水量控制包括：对存在渗漏隐患的改造后水塘按蓄水面积进行防渗处理；改造后蓄水面积大于0.3hm2的水塘在出口处设生态溢流堰，生态溢流堰一侧埋设排水阀以控制***和蓄水。
优选地，对存在渗漏隐患的改造后水塘按蓄水面积进行防渗处理的具体操作如下：改造后水塘的蓄水面积为S，当S≥0.6hm2时，在改造后水塘岸顶至改造后水塘底部水平投影宽度20m范围内做防渗处理；当0.6hm2＞S≥0.3hm2时，改造后水塘岸坡及底部均做防渗处理；当S＜0.3hm2时，改造后水塘不做防渗处理。
优选地，防渗处理的具体操作如下：改造后水塘的基底层铺设天然钠基膨润土防水毯，接着回填厚度为0.25～0.35m的黏土或中粉质壤土或重粉质壤土，压实处理后回填厚度为0.25～0.35m的回填土；其中相邻两个天然钠基膨润土防水毯相互搭接，天然钠基膨润土防水毯包括防水毯主体和搭接部，搭接部的宽度为20～25cm，搭接部位于天然钠基膨润土防水毯的一端，在从搭接部远离防水毯主体的一端向防水毯主体方向上均匀喷撒宽度为15～18cm、密度为0.35～0.45kg/m2的膨润土干粉或膨润土胶泥。
优选地，生态溢流堰为重力式拦蓄堰，包括堰体和护坦；其中堰体为低矮实用堰，堰体高1.1～1.3m，堰体顶部宽1.4～1.6m，堰体长4.8～5.2m，堰体上游面直立，顶部溢流面呈流线型，顶面设人行汀步，下游过水堰面坡比≥1：4，其上嵌入块石形成波浪形跌水；护坦包括挖深式消力池和防冲槽，挖深式消力池连接岩体下游端与防冲槽相连，防冲槽接下游河道；其中挖深式消力池长4.8～5.2m，池深0.35～0.45m，两侧为C25细石混凝土砼灌砌鹅卵石护坡；防冲槽为抛石结构。
优选地，堰体一侧埋设深孔铸铁管，在深孔铸铁管中部开设检修阀井，检修阀井内设手动控制蝶阀，管理人员可通过适时控制蝶阀，将水塘中蓄水通过连通沟系汇至下游，补充下游枯水期水生态景观用水。
优选地，多塘污染物拦截与净化包括：乔灌草拦截与净化体系，及多塘内部净化体系。
优选地，乔灌草拦截与净化体系为在改造后水塘周围布置宽度为20～100m的生态带，生态带由小乔木、灌木、草类按面积比为1：1～3：3～6。
优选地，多塘内部净化体系为在水系中配置水藻类、芦苇类等水生植物，鲫鱼、螺蛳等当地乡土水生动物，利用多塘储水能力减少径流输出量，将地表径流中的营养盐截留在***内部，最终通过水生动植物、微生物等物理、化学和生物过程，实现对径流污染物的截留、沉积、吸收和转化等，达到非点源污染的高效净化。
多塘***对地表径流的流量和流速具有调控作用，不但具有滞蓄雨水、削减洪峰的作用，还可以在枯水季节引水灌溉，并对周边渠道、河流进行适当的生态补水，为生态***的健康持续发展提供有利的水源条件。同时通过沟渠的传输作用，使营养物质随径流在农田***中循环利用，进而有效减少营养物质的输出量。当发生降水--径流过程时，富含营养盐的地表径流通过乔灌草拦截与净化体系时会显著降低流速，并在体系强大的涵养容量作用下加速下渗，通过地下强大的纳污体系进行营养盐的消解；未来得及下渗的径流沿附近沟渠经一系列水塘进行空间调配进而改变流态和流量，最终汇入河流、湖泊等地表水体；营养盐通过降雨和地表径流被输送到水体中，对降雨径流的截留量直接影响到进入地表水体中营养盐的量，在降雨量较小的情况下，乔灌草拦截与净化***与多塘基本上可以使地表径流截留在***内部，无养分输出，在降雨量大时，多塘***可以利用其一定的储存能力减少径流输出量，延缓并减小峰值；按上述推荐值打造的多塘生态沟塘，可以利用其存储能力减少径流输出量，将地表径流中的营养盐截留在***内部，最终通过水生动植物、微生物等物理、化学和生物过程，实现对径流污染物的截留、沉积、吸收和转化等，达到非点源污染的高效净化。通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长，实现污染物的资源化和无害化。
本发明用于构建山涧、丘陵、岗地雨洪调蓄多塘生态补水***，针对上游矿山开采、无序开发等造成的水土流失、水面萎缩等问题，采取“退耕还林”的水土保持措施，整治多个湿地型水塘，改善水土流失情况，确保尽量多地留住雨水，并且削减农作区面源污染负荷，同时在洪水过后亦可为下游补水。本发明有助于提高流域整体防洪能力，保障人民生命财产安全和经济社会可持续发展，修复区域生态***，改善生态环境质量，提高项目实施区域总体环境品质和旅游价值。
附图说明
图1为改造后水塘做防渗处理的平面示意图，其中1为防渗处理部位，2为生态溢流堰。
图2为改造后水塘进行防渗处理部位的剖面示意图，其中3为回填土，4为黏土或中粉质壤土或重粉质壤土，5为天然钠基膨润土防水毯。
图3为拦水重力式拦蓄堰的平面示意图，其中6为沟渠底面，7为沟渠护坡，8为砌石护面，9为深孔铸铁管。
图4为拦水重力式拦蓄堰的剖面示意图沟渠底面，7为沟渠护坡，8为砌石护面。
图5为多塘污染物拦截与净化的平面示意图，其中10为芦苇，11为荷花，12为香蒲，13为芡实，14为灯心草，15为慈姑，16为水生美人蕉，17为再力花，18为千屈菜，19为垂柳，20为红叶李，21为木芙蓉，22为八角金盘，23为红花夹竹桃，24为毛鹃，25为南天竹，26为桂花，27为金丝桃，28为红木石楠，29为日本晚樱，30为合欢，31为乌桕，32为刺槐，33为构树，34为杂交狗牙根、百喜草、金合欢、马尼拉的混播带，35为荆条，36为意杨。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
采用本发明对合肥巢湖经开区大闸河上游开展综合整治工程，针对大闸河上游矿山开采、无序耕作造成的水土流失、水面萎缩等问题，采取“退耕还林”的水土保持措施，对冷泉湖上游树状水系进行疏浚整理，配置水生植物与动物，沿水系两侧打造乔灌草生态带，形成丘陵多塘***，调节径流，拦截农业面源污染，净化水体，并在枯水季节向周边农田提供灌溉用水，并向下游冷泉湖生态补水。
该工程共整理水系面积38.5hm2，整理水塘共计56个，水塘边坡按1：2进行整坡，塘深按平均1.7～2m疏挖，并采用天然钠基膨润土防水毯防渗处理。
参照图1，图1为改造后水塘做防渗处理的平面示意图。如图1所示，改造后水塘的蓄水面积为S，当S≥0.6hm2时，在改造后水塘岸顶至改造后水塘底部水平投影宽度20m范围内做防渗处理；当0.6hm2＞S≥0.3hm2时，改造后水塘岸坡及底部均做防渗处理；当S＜0.3hm2时，改造后水塘不做防渗处理。
参照图2，图2为改造后水塘进行防渗处理部位的剖面示意图。如图2所示，改造后水塘的基底层铺设天然钠基膨润土防水毯5，接着回填厚度为0.3m的黏土或中粉质壤土或重粉质壤土4，压实处理后回填厚度为0.3m的回填土3；其中相邻两个天然钠基膨润土防水毯相互搭接，天然钠基膨润土防水毯包括防水毯主体和搭接部，搭接部的宽度为25cm，搭接部位于天然钠基膨润土防水毯的一端，在从搭接部远离防水毯主体的一端向防水毯主体方向上均匀喷撒宽度为15cm、密度为0.4kg/m2的膨润土干粉或膨润土胶泥。各水塘利用现有的沟渠进行连通，沟渠断面的底宽1.5m，高1m，边坡1：1.5。
为保障水塘正常蓄水，新建36座拦水重力式拦蓄堰，包括堰体和护坦。
参照图3和图4，图3为拦水重力式拦蓄堰的平面示意图，图4为拦水重力式拦蓄堰的剖面示意图。如图3和图4所示，堰体为低矮实用堰，堰体高1.2m，堰体顶部宽1.5m，堰体长5m，堰体上游面直立，顶部溢流面呈流线型，顶面设人行汀步，下游过水堰面坡比1：4，其上嵌入块石形成3道波浪形跌水；护坦包括挖深式消力池和防冲槽，挖深式消力池连接岩体下游端与防冲槽相连，防冲槽接下游河道；其中挖深式消力池长5m，池深0.4m，两侧为C25细石混凝土砼灌砌鹅卵石护坡；防冲槽为抛石结构。堰体一侧埋设深孔铸铁管，深孔铸铁管与堰体上下游采用PE管相连，在深孔铸铁管中部开设检修阀井，检修阀井内设手动控制蝶阀，管理人员可通过适时控制蝶阀，将水塘中蓄水通过连通沟系汇至下游，补充下游枯水期水生态景观用水。
参照图5，图5为多塘污染物拦截与净化的平面示意图。如图5所示，水体中混播沉水黑叶轮藻和金鱼藻，水体浅滩种植沉水和挺水植物，具体如下：每200m种植芦苇189m2，荷花173m2，香蒲208m2，芡实119m2，灯芯草分别为51m2、51m2、95m2，慈姑分别为95m2、97m2，水生美人蕉分别为51m2、26m2，再力花分别为26m2、95千屈菜28m2；沿水系两侧各布置30m宽乔灌草生态带，按小乔木、灌木、草类绿化面积比为1：2：4进行种植，具体如下：每200m种植垂柳50株，红叶李16株，木芙蓉81m2，八角金盘63m2，红花夹竹桃16株，毛鹃81m2，南天竹63m2，桂花16株，金丝桃81m2，红叶石楠63m2，日本晚樱18株，乌桕40株，合欢40株，刺槐20株，构树40株，意杨149株，荆条148株，另将杂交狗牙根、百喜草、金合欢、马尼拉混播，与河岸平行形成带状区域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多塘生态补水***构建方法，其特征在于，包括：分区规划蓄水路线，塘体间串联沟通，塘体的防渗与水量控制，多塘污染物拦截与净化。
2.根据权利要求1所述多塘生态补水***构建方法，其特征在于，分区规划蓄水路线包括：根据治理区域的地形划分N个汇流区块，N为正整数，将N个汇流区块分别进行汇水流量计算，扩挖整合各汇流区块内的原有沟塘洼地，形成散布塘体，以满足区块所必须的储蓄水容量。
3.根据权利要求1或2所述多塘生态补水***构建方法，其特征在于，塘体间串联沟通包括：根据分区规划蓄水路线的地势，自上而下疏挖或新建连通沟渠，串联散布塘体形成“长藤结瓜”模式的泄蓄水通道。
4.根据权利要求2或3所述多塘生态补水***构建方法，其特征在于，根据分区规划蓄水路线对原有的水塘、洼地进行整理改造，疏挖原有沟系或根据等高线新建沟渠，使水塘洼地彼此之间沟通联系；其中改造后水塘的深度为1.2～2m，坡比为1：1.8～2.2；沟渠断面的底宽1～1.5m，高为0.8～1.2m，坡比为1：1.4～1.6。
5.根据权利要求1-4任一项所述多塘生态补水***构建方法，其特征在于，塘体的防渗与水量控制包括：对存在渗漏隐患的改造后水塘按蓄水面积进行防渗处理；改造后蓄水面积大于0.3hm2的水塘在出口处设生态溢流堰，生态溢流堰一侧埋设排水阀以控制***和蓄水。
6.根据权利要求5所述多塘生态补水***构建方法，其特征在于，对存在渗漏隐患的改造后水塘按蓄水面积进行防渗处理的具体操作如下：改造后水塘的蓄水面积为S，当S≥0.6hm2时，在改造后水塘岸顶至改造后水塘底部水平投影宽度20m范围内做防渗处理；当0.6hm2＞S≥0.3hm2时，改造后水塘岸坡及底部均做防渗处理；当S＜0.3hm2时，改造后水塘不做防渗处理。
7.根据权利要求6所述多塘生态补水***构建方法，其特征在于，防渗处理的具体操作如下：改造后水塘的基底层铺设天然钠基膨润土防水毯，接着回填厚度为0.25～0.35m的黏土或中粉质壤土或重粉质壤土，压实处理后回填厚度为0.25～0.35m的回填土；其中相邻两个天然钠基膨润土防水毯相互搭接，天然钠基膨润土防水毯包括防水毯主体和搭接部，搭接部的宽度为20～25cm，搭接部位于天然钠基膨润土防水毯的一端，在从搭接部远离防水毯主体的一端向防水毯主体方向上均匀喷撒宽度为15～18cm、密度为0.35～0.45kg/m2的膨润土干粉或膨润土胶泥。
8.根据权利要求5-7任一项所述多塘生态补水***构建方法，其特征在于，生态溢流堰为重力式拦蓄堰，包括堰体和护坦；其中堰体为低矮实用堰，堰体高1.1～1.3m，堰体顶部宽1.4～1.6m，堰体长4.8～5.2m，堰体上游面直立，顶部溢流面呈流线型，顶面设人行汀步，下游过水堰面坡比≥1：4，其上嵌入块石形成波浪形跌水；护坦包括挖深式消力池和防冲槽，挖深式消力池连接岩体下游端与防冲槽相连，防冲槽接下游河道；其中挖深式消力池长4.8～5.2m，池深0.35～0.45m，两侧为C25细石混凝土砼灌砌鹅卵石护坡；防冲槽为抛石结构。
9.根据权利要求1-8任一项所述多塘生态补水***构建方法，其特征在于，多塘污染物拦截与净化包括：乔灌草拦截与净化体系，及多塘内部净化体系。
10.根据权利要求9所述多塘生态补水***构建方法，其特征在于，乔灌草拦截与净化体系为在改造后水塘周围布置宽度为20～100m的生态带，生态带由小乔木、灌木、草类按面积比为1：1～3：3～6；优选地，多塘内部净化体系为在水系中培育水生植物和水生动物，利用多塘储水能力减少径流输出量，将地表径流中的营养盐截留在***内部，通过水生动植物、微生物实现对径流污染物的截留、沉积、吸收和转化。
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