CN113367014A - 一种利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，包括以下步骤：拆除河道两边的混凝土硬质堤岸，采用石笼挡墙进行护岸；在石笼挡墙内侧离岸2～3m距离的河床，打入紧密排列的松木桩，在松木桩与河岸围合的区域，填入土壤，形成第一滩面；在河道断面较宽、流速较慢的河段，根据地势形成阶梯式坡面；在第一滩面上种植真红树植物；由近水一侧至近岸一侧依次种植真红树植物和半红树植物，本发明通过拆除混凝土河岸，采用石笼挡墙和阶梯式坡面的地形设计，增加了断面最大过水量，增强了行洪功能。在河流两岸种植红树林植物，促进了河流、红树林、半红树林等不同类型生境的形成，各项水污染指标如氨氮、COD等明显下降，DO明显上升。

Description

一种利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法
技术领域
本发明属于河道水质处理技术领域，更具体而言，涉及一种利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法。
背景技术
近几十年来，出于防洪的需要，某些华南滨海城市对入海口附近的河道采取了“两面光”或“三面光”水利工程治理措施。而河岸的硬质化，直接阻断了水体与土壤(土地)的物质生物交换，破坏了河岸生物带和水陆交错带生物的生存繁衍空间，减少了物种多样性，降低了河道的水体自净能力。
红树林素有“海岸卫士”、“造陆先锋”、“天然过滤器”之称，在净化海水、防风消浪、维持生物多样性、固碳储碳等方面发挥着极为重要的作用。但如何构建适用于硬质化河岸改造的生态修复***，是目前研究的方向。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，包括以下步骤：
1)在河道断面较窄、流速较大、垂直型的岸坡，拆除河道两边的混凝土硬质堤岸，在拆掉的硬质化河岸处，采用石笼挡墙进行护岸；
2)在上述石笼挡墙内侧离岸2～3m距离的河床，打入紧密排列的松木桩，在松木桩与河岸围合的区域，铺设土工布，填入客土与疏浚底泥相混合的土壤，形成可种植红树林植物的第一滩面；
3)在河道断面较宽、流速较慢的河段，根据地势形成阶梯式坡面；
4)在第一滩面上种植真红树植物；
5)在阶梯式坡面，由近水一侧至近岸一侧依次种植真红树植物和半红树植物，其中，真红树植物种植所在的坡面高度不低于平均潮位线，半红树植物种植所在的坡面高度不低于平均大潮高潮位线。
本发明的一个特定的实施例中，所述石笼挡墙的高度2-3m，石笼挡墙采用抗腐耐磨的网箱搭建，相邻网箱之间通过钢丝绑扎连接，网箱内装粒径150-250mm的块石、卵石和砾石中的至少一种。
本发明的一个特定的实施例中，在步骤2)中，采用重型机器垂直向下将松木桩打入底泥，其中，松木桩深入底泥的深度不少于松木桩长度的60％。
本发明的一个特定的实施例中，在步骤3)中，阶梯式坡面的坡度为1:3，阶梯式坡面中的各阶梯宽度1.5～2.0m，阶梯式坡面中相邻阶梯之间高差0.5m。
本发明的一个特定的实施例中，在阶梯式坡面所处的堤顶种植滨海耐盐园林植物，滨海耐盐园林植物可采用马鞍藤、草海桐、露兜树、海滨木槿中的至少一种。
本发明的一个特定的实施例中，真红树植物可采用秋茄、桐花树、木榄、红海榄、海桑和无瓣海桑中的至少一种；半红树植物可采用银叶树、水黄皮、海檬果、黄槿和杨叶肖槿中的至少一种。
本发明的一个特定的实施例中，半红树植物采用条状种植，半红树植物的种植株行距1.0m×1.0m；真红树植物采用2至3个树种带状或块状混交种植，其中，真红树植物中的速生树种的种植株行距1.0m×1.0m～1.5m×1.5m，真红树植物中的慢生树种的种植株行距0.5m×0.5m～0.5m×1.0m。
本发明的一个特定的实施例中，在真红树植物、半红树植物和滨海耐盐园林植物种植时，泥土覆盖高度不宜超过苗木营养袋上表面10cm。
本发明的一个特定的实施例中，在真红树植物的种植区周围设立防护网，所述防护网的高度高于平均高潮位线。
本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本发明通过拆除混凝土河岸，采用石笼挡墙和阶梯式坡面的地形设计，增加了断面最大过水量，增强了行洪功能。在河流两岸种植红树林植物，促进了河流、红树林、半红树林等不同类型生境的形成；不仅增加了丰富了植物的物种多样性，而且水鸟、水生动物(包括鱼类)等数量和种类均有明显增加；水质监测结果显示，各项水污染指标如氨氮、COD等明显下降，DO明显上升，水质从改造之前的劣V类提升至V类。微生物、两栖生物、鱼类、鸟类群落的栖息空间初步形成，河道自净能力逐渐恢复。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1是为实施例一的河道生态修复前后水质对比图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通、间接连通或两个元件的相互作用关系。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案。
一种利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，包括以下步骤：
1)在河道断面较窄、流速较大、垂直型的岸坡，拆除河道两边的混凝土硬质堤岸，在拆掉的硬质化河岸处，采用石笼挡墙进行护岸,石笼挡墙可以起到护岸的作用，同时由于网箱内的填充物之间留有孔隙，水流会穿过石笼挡墙到达河岸上的植被和土壤，实现对水质的净化作用；
2)在上述石笼挡墙内侧离岸2～3m距离的河床，打入紧密排列的松木桩，在松木桩与河岸围合的区域，铺设土工布，填入客土与疏浚底泥相混合的土壤，形成可种植红树林植物的第一滩面,经检测，疏浚底泥含水率平均在45％以下，有机质含量较高，且重金属含量较低，适宜作为绿化用土；
3)在河道断面较宽、流速较慢的河段，根据地势形成阶梯式坡面；
4)在第一滩面上种植真红树植物；
5)在阶梯式坡面，由近水一侧至近岸一侧依次种植真红树植物和半红树植物，其中，真红树植物种植所在的坡面高度不低于平均潮位线，半红树植物种植所在的坡面高度不低于平均高潮位线。
真红树植物和半红树植物的种植尽量遵循“适地适树”、“群落自然演替原则”原则，以乡土树种为基础，模仿近自然林的多种树混交配置方式，兼顾生态与景观功能，增添和强化了热带滨海城市特色，成为吸引当地居民和外来游客的一处新景点。
本发明的一个实施例中，所述石笼挡墙的高度2-3m，石笼挡墙采用抗腐耐磨的网箱搭建，相邻网箱之间通过钢丝绑扎连接，网箱内装粒径150-250mm的块石、卵石和砾石中的至少一种。石笼挡墙不仅可以起到护岸的作用，同时由于网箱内的填充物之间留有孔隙，水流会穿过石笼到达河岸上的植被和土壤，实现对水质的净化作用。网箱尺寸为3000mm×1000mm×500mm和3000mm×500mm×500mm。
本发明的一个实施例中，在步骤2)中，采用重型机器垂直向下将松木桩打入底泥，其中，松木桩深入底泥的深度不少于松木桩长度的60％。
本发明的一个实施例中，在步骤3)中，阶梯式坡面的坡度为1:3，阶梯式坡面中的各阶梯宽度1.5～2.0m，阶梯式坡面中相邻阶梯之间高差0.5m。
本发明的一个实施例中，在阶梯式坡面所处的堤顶种植滨海耐盐园林植物，滨海耐盐园林植物可采用马鞍藤、草海桐、露兜树、海滨木槿中的至少一种。
本发明的一个实施例中，真红树植物可采用秋茄、桐花树、木榄、红海榄、海桑和无瓣海桑中的至少一种；半红树植物可采用银叶树、水黄皮、海檬果、黄槿和杨叶肖槿中的至少一种。其中，苗木规格选择Ⅰ级质量苗木，优选长势健壮、无病虫害的营养袋苗。真红树植物秋茄苗株高100-110cm，桐花树苗株高100-110cm，木榄苗株高100-120cm，红海榄苗株高60-80cm，海桑株高100-120cm；半红树植物银叶树株高100-120cm，水黄皮株高100-120cm，海檬果株高100-120cm，杨叶肖槿株高100-120cm；滨海耐盐园林植物马鞍藤、草海桐、草海桐等株高40-50cm。
本发明的一个实施例中，半红树植物采用条状种植，半红树植物的种植株行距1.0m×1.0m；真红树植物采用2至3个树种带状或块状混交种植，其中，真红树植物中的速生树种的种植株行距1.0m×1.0m～1.5m×1.5m，真红树植物中的慢生树种的种植株行距0.5m×0.5m～0.5m×1.0m。
本发明的一个实施例中，在真红树植物、半红树植物和滨海耐盐园林植物种植时，泥土覆盖高度不宜超过苗木营养袋上表面10cm。
本发明的一个实施例中，在真红树植物的种植区周围设立防护网，所述防护网的高度高于平均高潮位线,以防止漂浮垃圾进入真红树植物的种植区覆盖苗木。
定期清理种植区域内及缠绕在幼苗上的垃圾杂物、海藻等，以减少对苗木的干扰和损害。
定期对倒伏、根部暴露等受损的幼苗、幼树进行必要的修补，对缺损的真红树植物、半红树植物和滨海耐盐园林植物的幼苗幼树进行适当补植。
实施例一
某项目实施地点位于海南东部地区某城市的滨海区域，河道总长12.8km，项目段临近河口，长5km，河宽30-100m，水深0.5-2m，水体盐度5‰-10‰，河床平均坡降3.63‰。属热带季风海洋气候，年平均气温23.8℃，干湿分季明显，雨季主要集中在5至10月。
该河道为“两面光”硬质化河岸；河道两侧密布雨污混流排水管；经采样监测分析，水质为劣V类水(2018年项目实施前的监测数据)，尤其是氨氮超标严重。全面“硬化”、“渠化”河道，让水土分离、水与生物分离，粗暴地阻断了河道与岸线的生态功能。该项目中由于硬化驳岸建设，以及水体黑臭，河道的生态***遭到破坏，生物多样性差，景观效果差。
针对该河道采用以下步骤：
1)机械破除浆砌片石河堤，拆掉的人工堤岸处采用石笼挡墙进行护岸。石笼挡墙中采用格宾石笼，格宾石笼是由双绞六边形金属网内通过机器+人工的方式填充块石或卵石，格宾石笼的尺寸为60×80mm，网孔的孔径2.2mm，格宾石笼具有抗冲刷能力强、自透水性、整体性强、抗风浪性强等特点，结构填充料之间的缝隙可保持土体与水体之间的自然交换功能，且易于生物栖息；
2)在石笼挡墙内侧离岸2m距离的河床，打4m的松木桩，松木桩的一端削尖，上部采用挖掘机垂直向下打入底泥2.5m，地面留出1.5m高度，松木桩后安放竹篾片和无纺土工布，然后在松木桩与堤岸之间的围合区域填入土与河床底泥混合的土壤，保证第一滩面高于平均潮位线；
3)在河道断面较宽、流速较慢的、有坡降延伸的两侧河岸，根据地势形成阶梯状坡面，阶梯状坡面的坡度1:3，阶梯式坡面中的各阶梯宽度1.2～1.5m，阶梯式坡面中的每层阶梯高度0.4m，在靠水一侧地势较低(平均潮位线以上)的地方种植红树植物，随着地势的增高，平均大潮高潮位线以上坡面再种植半红树植物和耐盐滨海园林植物；
4)真红树植物主要选择耐盐范围较广的秋茄、桐花树、木榄、红海榄、角果木、海桑、无瓣海桑，选择营养袋苗，株高100-120cm，冠幅20cm；半红树植物选择银叶树、杨叶肖槿、黄槿、海檬果、水黄皮，选择营养袋苗，株高120-150cm；滨海耐盐园林植物选择马鞍藤、草海桐、露兜树、海滨木槿、单叶蔓荆、龙船花等，株高30-50cm；
5)秋茄、桐花树、木榄等的种植株行距0.5m×0.5m，海桑、无瓣海桑的种植株行距1.0m×1.0m，3-4种带状或块状混交；半红树植物的株行距1.0m×0.5m，条状种植；滨海耐盐园林植物的种植株行距0.5m×0.5m。
该河道拆除硬质堤坝，采用阶梯湿地地形设计，增加了断面最大过水量，增强了河道的行洪功能。河岸上红树林植物的种植，塑造了多样的河道生境和丰富的河道植被群落；不仅增加了植物物种的多样性，而且鸟类、鱼类等动物数量和种类有明显增加；监测结果表明，2019年鸟类数量达1580只，鸟类种类由原先的82种增加至115种。2019年6-9月水质监测结果显示，水质达Ⅳ类标准，较之工程前(2019年5月)的劣Ⅴ类，各项水质污染指标数值尤其是氨氮和COD数值明显下降，表明红树林湿地的净化功能有一定贡献率。具体数据可参看图1，图1为实例1水质对比图。
实施例二
某项目所在地位于珠三角东岸，河流全长约15km，项目区长度3.9km。属南亚热带海洋性季风气候区，温和湿润，年平均气温21.8℃，年平均降雨量1980mm，受到台风、风暴潮、赤潮等影响。过去20年，随着城市开发建设，沿河两岸的自然生态环境遭受严重破坏，原生红树林消失殆尽。
该河道为干砌石(硬质化)河岸，河道两侧的排污口多达18个，生活污水直排或提供雨污口混合排入河道，造成水体黑臭。经采样监测分析，水质为劣V类水(2017年10月项目实施前的监测数据)，尤其是氨氮、总氮超标严重(pH 7.19,CODCr 67.4mg/L，BOD5 21.9mg/L，NH4 +-N 9.5mg/L，TP 0.42mg/L)。
项目实施前，河道现状为：水体水质差，污水直接入河，水体黑臭，部分水质指标超标严重；生态景观差，河道多为硬质化岸坡，岸线僵硬，岸墙隔离了城市与河道；生态环境差，水体自净能力弱，水环境容量低，生物多样性缺失。
针对该河道采用以下步骤：
1)机械破除浆砌片石河堤，拆掉的人工堤岸处采用石笼挡墙进行护岸。石笼挡墙的水面/地面上部分为孔径100×100mm、丝径Φ5的镀锌钢网，内填150～250mm的火山岩；基础采用现浇混凝土基础。石笼挡墙具有透水挡墙，透水挡墙的出水面高约1.0-2.0m，入水深约0.3-0.5m，入河泥深不低于0.5m，顶宽0.5m；
2)在石笼挡墙内侧离岸2m距离的河床，打入长4m的松木桩，松木桩的一端削尖，上部采用挖掘机垂直向下打入底泥2.5m，地面留出1.5m高度，松木桩内侧采用毛竹片栅栏加以防护，栅栏片长150cm，宽50cm，栅栏网格为大小为5×5cm，然后在松木桩与堤岸围合的区域填入客土与河床底泥混合的土壤，保证滩面高于平均潮位线；
3)在河道断面较宽、流速较慢的、有坡降延伸的两侧河岸，根据地势形成阶梯状坡面，坡度1:2.5，阶梯式坡面中的各阶梯的宽度1.2～1.5m，阶梯式坡面中的每层阶梯高度0.5m，近水地势较低处(平均潮位线以上)种植真红树植物，地势较高(平均大潮高潮位线以上)的地方种植半红树植物和滨海耐盐园林植物；
4)真红树植物选用秋茄、木榄、桐花树、老鼠簕、卤蕨、榄李、无瓣海桑；半红树植物选用海漆、水黄皮、银叶树、海檬果；滨海耐盐园林植物选择草海桐、露兜树、马鞍藤、海滨木槿、单叶蔓荆；
5)慢生的真红树植物种植株行距0.5m×0.5m，速生的真红树植物种植株行距1.0m×1.0m，3-4种带状或块状混交；半红树植物株行距1.0m×0.5m，条状种植；滨海耐盐园林植物种植株行距0.5m×0.5m。
该河道拆除硬质堤坝，采用阶梯湿地地形设计，增加了断面最大过水量，增强了行洪功能；河岸的植被修复，不仅丰富了植物多样性，而且为鸟类提供了栖息地。河岸上红树林植物的种植，塑造了多样的河道生境和丰富的河道植被群落；增加了动植物物种的多样性明显。2020年6月水质监测结果显示，水质总体达V类标准(pH 7.24，CODCr 40.5mg/L，BOD56.2mg/L，NH4 +-N 2.6mg/L，TP 0.21mg/L)，较之工程前(2017年10月)的劣Ⅴ类，各项水质污染指标数值明显下降，表明了除了疏浚清淤措施，红树林湿地也具有一定的水体净化功能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在河道断面较窄、流速较大、垂直型的岸坡，拆除河道两边的混凝土硬质堤岸，在拆掉的硬质化河岸处，采用石笼挡墙进行护岸；
2)在上述石笼挡墙内侧离岸2～3m距离的河床，打入紧密排列的松木桩，在松木桩与河岸围合的区域，铺设土工布，填入客土与疏浚底泥相混合的土壤，形成可种植红树林植物的第一滩面；
3)在河道断面较宽、流速较慢的河段，根据地势形成阶梯式坡面；
4)在第一滩面上种植真红树植物；
5)在阶梯式坡面，由近水一侧至近岸一侧依次种植真红树植物和半红树植物，其中，真红树植物种植所在的坡面高度不低于平均潮位线，半红树植物种植所在的坡面高度不低于平均大潮高潮位线。
2.根据权利要求1所述的利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，其特征在于，所述石笼挡墙的高度2-3m，石笼挡墙采用抗腐耐磨的网箱搭建，相邻网箱之间通过钢丝绑扎连接，网箱内装粒径150-250mm的块石、卵石和砾石中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，其特征在于，在步骤2)中，采用重型机器垂直向下将松木桩打入底泥，其中，松木桩深入底泥的深度不少于松木桩长度的60％。
4.根据权利要求1所述的利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，其特征在于，在步骤3)中，阶梯式坡面的坡度为1:3，阶梯式坡面中的各阶梯宽度1.5～2.0m，阶梯式坡面中相邻阶梯之间高差0.5m。
5.根据权利要求1所述的利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，其特征在于，在阶梯式坡面所处的堤顶种植滨海耐盐园林植物，滨海耐盐园林植物可采用马鞍藤、草海桐、露兜树、海滨木槿中的至少一种。
6.根据权利要求1或5所述的利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，其特征在于，真红树植物可采用秋茄、桐花树、木榄、红海榄、海桑和无瓣海桑中的至少一种；半红树植物可采用银叶树、水黄皮、海檬果、黄槿和杨叶肖槿中的至少一种。
7.根据权利要求1或5或6所述的利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，其特征在于，半红树植物采用条状种植，半红树植物的种植株行距1.0m×1.0m；真红树植物采用2至3个树种带状或块状混交种植，其中，真红树植物中速生树种的种植株行距1.0m×1.0m～1.5m×1.5m，真红树植物中慢生树种的种植株行距0.5m×0.5m～0.5m×1.0m。
8.根据权利要求5所述的利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，其特征在于，在真红树植物、半红树植物和滨海耐盐园林植物种植时，泥土覆盖高度不宜超过苗木营养袋上表面10cm。
9.根据权利要求1所述的利用红树林植物进行硬质化河岸生态修复的方法，其特征在于，在真红树植物的种植区周围设立防护网，所述防护网的高度高于平均高潮位线。
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