一种河道环境修复结构及河道生态环境恢复方法

摘要

本发明公开了一种河道环境修复结构及河道生态环境恢复方法，河道环境修复结构包括河岸护坡部分和河床整治部分；河岸护坡部分包括石质拱形构件、网格护坡帘、坝体和植被；河床整治部分包括设置在河床上的多个河床挡水构件。本河道环境修复结构及河道生态环境恢复方法的石质拱形构件和河床挡水构件均不采用钢筋混凝土结构，不改变河流自然的“趋弯→取直→趋弯”演变趋势，不会造成河床硬化、不会改变河床原有的透水性和与周边水系的联通通道，可以实现维持物质交换通道、保持生态系统的能量的自然流通，能够在有效对河道进行整治、稳定河势及防止洪水泛滥的同时能够逐步形成良好的生境和多样性的生物群落，有效提高对河道环境进行改善的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境修复结构及生态环境恢复方法，具体是一种适用于河道的河道环境修复结构及河道生态环境恢复方法，属于生态环境恢复技术领域。

背景技术

由于自然环境的变化和人类对自然环境认识不足而导致的破坏，在天然河流中经常发生冲刷和淤积现象，容易发生水害或河道变化、干涸，妨碍水利发展与环境保护。为适应除患兴利要求，必须采取适当措施对河道进行整治，包括治导、疏浚、护岸和种植植被等工程。随着我国当前水利事业的不断发展，其中航道疏浚工程得到推进，同时也带动了河道整治工程的快速发展。现阶段，很多河道在治理过程中，并未对河流生态系统加以保护，导致生态系统失去平衡，使河流生态环境遭到严重破坏，进而导致洪水泛滥、或者河道干涸、或者水质变化。

通常情况下，天然弯曲河道呈现交替性分布，主要由深槽和浅滩构成。对浅滩淤积物进行清理，是河道治理的核心。而深槽的存在则会进一步减少水能，从而对水道进行有效维护，保护整个河床。由于水深方向受到不同自然条件的影响，使区域内呈现显著的生态差异，从而对生物种群的多样性产生影响。

从传统施工角度来看，在对河道形态进行整治时，主要通过以下几种方式：其一，利用渠化、固化等方式，对河道形态进行规划，转变河道自然演变方式。河道生态的整治工程利用河槽断面的简洁而单一的处理方式，使得河道断面的自然生态冲击物淤积调整受严重影响。由于经常利用混凝土和石块等耐腐蚀性材料对河床进行铺设，河道的各种演变态势也受到一定阻碍。同时影响了大多数河道裁弯和取直等工程方案的正确实施，改变河道流态，使其更加单一化，从而造成空气和水体的交替减弱，限制河道蜿蜒性、曲折性，因此生态系统遭到严重损坏。

为了加强沿河滩地的保护措施，同时又能保证河床边界生态环境的稳定，可利用耐腐蚀、耐冲涮的材料来铺设固定河道边缘区域，从而使河道岸坡固化，提高安全性。可是，实施护岸工程虽然改进河道边界区域的物理固化性，但是却使河床土体环境和河道水体环境失去必要的联系，河道生态环境的外在条件也遭到严重影响，破坏了生态环境最基本的发展规律。与此同时，固化河床方案减少了河床的多孔、通水、透气等必要因素，抑制了自然植被的自然生长和保护大地与吸释雨水的功能，从而降低周边生态环境的供水，沼泽环境和湿地环境都受到严重影响。

发明内容

针对上述问题，本发明在尽量恢复原始河道宽度的基础上，提供一种河道环境修复结构及河道生态环境恢复方法，能够在有效对河道进行整治、稳定河势及防止洪水泛滥或者防止河道干涸的同时，能够逐步形成良好的生境和多样性的生物群落，有效提高对河道环境进行改善的效果。

为实现上述目的，本河道环境修复结构包括河岸护坡部分和河床整治部分；

所述的河岸护坡部分包括石质拱形构件、网格护坡帘、坝体和植被；石质拱形构件是拱形段结构，设置为多件的石质拱形构件沿河岸迎水坡和背水坡的坡度走向、及河流走向呈连拱形依次排列铺设在河岸迎水坡和背水坡上，且沿河岸迎水坡和背水坡的坡度走向设置的相邻两列石质拱形构件之间错位设置呈鱼鳞状结构，石质拱形构件的拱形内部铺设沙土或泥土、并夯实；网格护坡帘铺设在石质拱形构件上、包括沿河岸迎水坡依次设置的临水区网格护坡帘和近水区网格护坡帘，临水区网格护坡帘和近水区网格护坡帘是芦苇或者稻草或者树枝编制成，且临水区网格护坡帘和近水区网格护坡帘均埋入沙滩的沙土或沙石中；在河岸迎水坡和背水坡的顶部构建坝体，坝体是采用土质或石质堆砌的上小下大的锥形结构，且坝体的外表面上也堆砌铺设石质拱形构件；植被沿河岸迎水坡和背水坡的坡度走向、及河流走向种植，植被沿坡度走向自下而上依次设置有种植在临水区网格护坡帘的网格中的芦苇和近水区网格护坡帘的网格中的灌木、种植在河岸迎水坡和背水坡底部石质拱形构件拱形内部的柳树、种植在河岸迎水坡和背水坡中部石质拱形构件拱形内部的杨树、种植在河岸迎水坡和背水坡顶部石质拱形构件拱形内部的榆树、及种植在石质拱形构件拱形内部的草本植物；

所述的河床整治部分包括设置在河床上的多个河床挡水构件，河床挡水构件采用石质材质或鹅卵石堆积挤压形成整体的V字形结构。

作为本发明的进一步改进方案，所述的近水区网格护坡帘用鲜柳树枝或者能够在水土中生根发芽的其它树枝树条编制。

作为本发明的进一步改进方案，所述的河床挡水构件采用呈倒V字形竖直设置在河床上的竖立摆放方式。

作为本发明的进一步改进方案，所述的河床挡水构件采用V字形结构的尖顶端面向水流上游方向的横卧摆放方式。

作为本发明的进一步改进方案，所述的河床挡水构件采用V字形结构的尖顶端面向水流下游方向的横卧摆放方式。

作为本发明的进一步改进方案，多个河床挡水构件根据河床地势间隔设置。

作为本发明的进一步改进方案，多个河床挡水构件根据河床地势并排或并列设置。

一种河道生态环境恢复方法，包括：

a.铺设石质拱形构件：沿河岸迎水坡和背水坡的坡度走向及河流走向在河岸的迎水坡和背水坡上铺设并夯实石质拱形构件，且沿河岸迎水坡和背水坡的坡度走向设置的相邻两列石质拱形构件之间错位设置呈鱼鳞状结构，石质拱形构件的拱形内部铺设沙土或泥土、并夯实；

b.铺设网格护坡帘：在风沙比较多的河段，沿河岸迎水坡依次铺设临水区网格护坡帘和近水区网格护坡帘、并将临水区网格护坡帘和近水区网格护坡帘埋入沙滩的沙土或沙石中；

c.构建坝体：在河岸迎水坡和背水坡的顶部用沙土或石头堆砌坝体并夯实，在坝体的外表面也堆砌铺设并夯实石质拱形构件；

d.种植植被：在临水区网格护坡帘的网格中种植芦苇，在近水区网格护坡帘的网格中种植灌木，在河岸迎水坡和背水坡底部石质拱形构件拱形内部种植柳树，在河岸迎水坡和背水坡中部石质拱形构件拱形内部种植杨树，在河岸迎水坡和背水坡顶部石质拱形构件拱形内部种植榆树，在石质拱形构件拱形内部种植草本植物；

e.铺设河床挡水构件：在河床上铺设多个河床挡水构件，河床挡水构件用石质材质或鹅卵石堆积挤压形成整体V字形结构。

作为本发明的进一步改进方案，在河床上铺设多个河床挡水构件时依据河床浅滩与深槽的地势和水流流速确定。

与现有技术相比，本河道环境修复结构及河道生态环境恢复方法在保持河道原始宽度的前提下不改变河流自然的“趋弯→取直→趋弯”演变趋势，是根据河床浅滩与深槽的地势通过在河床上铺设采用石质材质或鹅卵石堆积挤压形成整体V字形结构的河床挡水构件的方式进行河床整治，河床挡水构件不仅可以实现调节水流流速，而且不采用钢筋混凝土结构的河床挡水构件不会改变河床原有的由砾石、卵石、沙土和黏土等的构成结构，不会造成河床硬化、不会改变河床原有的透水性和与周边水系的联通通道，且河床挡水构件的V字形结构和周围粗细不同的泥沙可共同组成微生物、小型水生生物的栖息地，同时可以为鱼类产卵提供场所，从而实现恢复水下生态环境；通过沿河岸迎水坡和背水坡的坡度走向、及河流走向在河岸迎水坡和背水坡上呈连拱形依次排列铺设石质拱形构件的方式及在石质拱形构件拱形内部种植植被的方式对河岸进行护坡，石质拱形构件不采用钢筋混凝土结构，不会改变河岸原有边界的物理性状造成河岸及边坡的硬化、不会阻断原有河流水体与河床土体的联系、不会破坏河道原有的生境条件，可以实现维持物质交换通道、保持生态系统的能量流通；由于在坝体的外表面上也堆砌铺设石质拱形构件，且河岸迎水坡和背水坡上形成连拱结构的石质拱形构件的拱形内部均种植树木，连拱形结构的石质拱形构件不仅具有抗拒特大洪水和自然风化的能力，因此待树木长成后即可形成树包石、石固坝的结构，从而实现树木根系包裹坝体的稳固固坝效果；由于采取在临水区和近水区铺设网格护坡帘的方式对临水区和近水区的植被进行保护，而编制成的成片网格护坡帘不仅能够固泥沙、保护植被成长，而且不会在短时间内腐烂，待网格护坡帘腐烂后植被已经形成根系、成长起来，腐烂后的网格护坡帘又成为植被的成长肥料、形成良性生态循环。本河道环境修复结构及河道生态环境恢复方法能够在有效对河道进行整治、稳定河势及防止洪水泛滥或者河道干涸的同时能够逐步形成良好的生境和多样性的生物群落，有效提高对河道环境进行改善的效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明石质拱形构件的排列搭接示意图；

图3是本发明网格护坡帘的结构示意图；

图4是本发明河床挡水构件的三维结构示意图。

图中：1、石质拱形构件，2、网格护坡帘，21、临水区网格护坡帘，22、近水区网格护坡帘，3、坝体，4、河床挡水构件。

具体实施方式

实践证明，任何一个完整生态系统的存在都必须具备两个基本条件：一是生境，也就是支持生物生存的非生物环境；二是生物，包括生产者、消费者和分解者。河流生态系统也不例外，必须具备相同的组成结构，达到阴阳平衡。河流生态系统的特点反映在河流形态多样性、生境多样性与生物多样性上。

河流生态系统是动水生态系统，它与周围陆地有着千丝万缕的联系。水域与陆域之间不断进行着系统间复杂的物质交换与能量传导，它们的交汇面(河床)是两种不同生存环境相互影响与交流的区域，河床边界附近生存环境优于单一的陆域或水域环境，异质性较高，生物群落更为丰富。在水陆连接处栖息着水禽、鱼类、两栖动物和迁徙鸟类等，生长着沉水植物、挺水植物和陆生植物等。针对河流生态系统，大量的试验和自然界生态良性循环的实践证明：大量茂盛的草木和水域可形成风调雨顺的微气候和湿岛，成片的森林绿地，也是自然的储水库和防洪坝。

阴阳结构(理论)是我国古代文明中对蕴藏在自然规律背后的、推动自然规律发展变化的基础因素的描述，是各种事物孕育、发展、成熟、衰退直至消亡的原动力，是奠定中华文明逻辑思维基础的核心要素，是揭示自然界安全平衡的一种法则。阴阳是事物发展过程中对立统一的概念。阴阳是自然界存在的两种对立统一的能量，形成具有对立统一性质的两种粒子，这种具有对立统一性质的两种能量和粒子是促使自然界万物包括人类的生、长、收、藏变化规律的必要条件。

植物的相克相生作用，又称化感作用、生化它感和对等影响，其实质也是一种阴阳对立统一。它是指一种植物(供体植物)通过对其环境释放的化感作用物质对另一种植物或其自身产生直接或间接、有利或有害的效应。很多植物会从体内分泌出某种气体或汁液，影响或者抑制了其它植物的生长。但也有些植物的分泌物对某些病毒、细菌和虫类有很强的杀伤力，因而，它能同其它植物相处甚密、相得益彰、互惠互利、长期共存。对不同树种可形成更好的微生态环境。

本发明即是本着恢复河道生态环境链的初衷、以河道修复为载体、以植物的相克相生作用与阴阳平衡为手段进行环境治理。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本河道环境修复结构包括河岸护坡部分和河床整治部分。

所述的河岸护坡部分包括石质拱形构件1、网格护坡帘2、坝体3和植被；石质拱形构件1是拱形段结构，如图2所示，设置为多件的石质拱形构件1沿河岸迎水坡和背水坡的坡度走向、及河流走向呈连拱形依次排列铺设在河岸迎水坡和背水坡上，且沿河岸迎水坡和背水坡的坡度走向设置的相邻两列石质拱形构件1之间错位设置呈鱼鳞状结构，石质拱形构件1的拱形内部填设沙土或泥土、并夯实；如图3所示，网格护坡帘2铺设在石质拱形构件1内、包括沿河岸迎水坡依次设置的临水区网格护坡帘21和近水区网格护坡帘22，临水区网格护坡帘21和近水区网格护坡帘22是芦苇或者稻草或者树枝编制成，且临水区网格护坡帘21和近水区网格护坡帘22均埋入或固定于沙滩的沙土或沙石中，可以起到固沙土和保护幼小树苗与芦苇的作用；在河岸迎水坡和背水坡的顶部构建坝体3，坝体3是采用土质或石质堆砌的上小下大的锥形结构，且坝体3的外表面上也堆砌铺设石质拱形构件1；植被沿河岸迎水坡和背水坡的坡度走向、及河流走向种植，植被沿坡度走向自下而上依次设置有种植在临水区网格护坡帘21的网格中的芦苇、种植在近水区网格护坡帘22的网格中的灌木(如由柳树、杨树等易生长、且生长较快的灌木形成的灌木丛)、种植在河岸迎水坡和背水坡底部石质拱形构件1的拱形内部的柳树、种植在河岸迎水坡和背水坡中部石质拱形构件1的拱形内部的杨树、种植在河岸迎水坡和背水坡顶部石质拱形构件1的拱形内部的榆树、及种植在石质拱形构件1拱形内部的草本植物。

所述的河床整治部分包括设置在河床上的多个河床挡水构件4，如图4所示，河床挡水构件4采用石质材质或鹅卵石堆积挤压形成整体的V字形结构。

编制成的成片网格护坡帘2不仅能够固泥沙、保护植被成长，而且不会在短时间内腐烂，待网格护坡帘2腐烂后植被已经形成根系、成长起来，腐烂后的网格护坡帘2又成为植被的成长肥料、形成良性生态循环。

在风沙比较大、水情变化比较大的江河水域地带，本发明倡导用鲜柳树枝编制近水区网格护坡帘22，鲜柳树枝编制的近水区网格护坡帘22一方面能够固沙，另一方面鲜柳树枝本身在沙水的滋润下也能生根、生长成树，不能生根成长的在腐烂后可成为植被的催生剂或肥料。

同时，在风沙比较多、水情变化比较大的江河水域地带，本发明倡导拓宽原始的河道宽度，反对缩窄原始河道宽度和人为硬性拓直河道流水。拓宽的河道一方面可以种植大量的各类树木、灌木和芦苇、保护和滋润河道周围植被、固堤护河，另一方面可以抗御洪灾或者旱灾，形成湿岛或湿地效应。

坝体3的外表面上也堆砌铺设石质拱形构件1、不采用钢筋混凝土结构，且河岸迎水坡和背水坡上形成连拱结构的石质拱形构件1的拱形内部均种植树木，连拱形结构的石质拱形构件1具有抗拒特大洪水和自然风化的能力，因此待树木长成后即可形成树包石、石固坝的结构，从而实现树木根系包裹坝体3的稳固固坝效果。

V字形结构的河床挡水构件4不采用钢筋混凝土结构，不仅可以避免硬质渠化河道、保持河道的水土交换，而且可以防沙土流失，同时V字形结构的河床挡水构件4可以形成水下生物的栖息场所。V字形结构的河床挡水构件4可以采用呈倒V字形的竖立摆放方式，也可以采用V字形结构的尖顶端面向水流上游的方向(对于水流较湍急的河段，V字形结构可以对湍急水流进行导流、减小湍急水流对河床挡水构件4的冲击)，也可以采用V字形结构的尖顶端面向水流下游的方向(对于水流较平缓的河段，V字形结构可以对平缓水流进行导流、提高平缓水流的流速)，进而可以实现调节水流流速的目的。多个河床挡水构件4可以根据河床浅滩与深槽的地势间隔设置，也可以根据河床浅滩与深槽的地势并排或并列设置，河床档水构件4的高度尺寸在0.3M到0.6M之间。

汛期洪水的漫滩效应对于河岸与水体之间的物质交流起着重要作用。本河道环境修复结构当洪水来临时河床水位上升，洪水携带大量溶解质或悬浮物等有机、无机营养物质以及微生物、鱼类等在河岸迎水坡上进行漫流，淹没区范围内植被的植物茎叶、种子和果实以及昆虫便成为鱼类的食物，而在浅滩的鱼类又成为水鸟和一些陆生、两栖生物的食物，另外陆地上的植物根茎和残枝落叶被微生物和藻类分解、微生物则又被幼鱼和小型水生动物进食；洪水退去后，水体中携带的泥沙和腐殖质成为河岸迎水坡植被的养料，同时水流又携带大量陆生生物腐殖质回归河床，从而实现维持物质交换通道、保持生态系统的能量流通。

从阴阳对立统一的角度来说，本河道环境修复结构从整个河道环境修复的宏观结构上来讲实现了阴阳平衡：水为阴、土为阳，沙为阴、石为阳，芦苇为阴、树木为阳，根系为阴、杆枝为阳，小草为阴、大树为阳，水域为阴、坝堤为阳。各类植物树木根系在水系的滋养下扎固于沙土中可阻止沙土流失、抵御风沙、防止风化，形成植物制造氧气吸释空气污染、沙土过滤水质降低河道污染的效果。同时，也抗御吸释着洪水的袭击和对洪水的过滤与抑制。所以，植物与水土的阴阳结合与平衡，促成了植物的茁壮成长，形成了一种强大的自然植物链系统，河道(河堤)自然也就成了庞大的储水库和永固的防洪坝。而且植物的落叶、干枯枝干的腐烂，不仅为植物生长提供了有机肥料，同时也为鸟兽的繁殖生长形成了天然屏障，生态环境链形成的微生态环境内部可以形成鸟类的栖息地，而鸟类又是树木和花草虫害的自然清理者。所以，河道日久天长不仅形成了一道美丽的环境保护风景线，而且自然生态的逐渐变化也促成了一种天然的良性循环——长长的河道和大片成带的两岸树林植物绿地，自然形成了储水库和防洪坝；河道中清澈透明的江河之水不仅源源不断的流向远方，而且滋润着河道两岸的山川大地，河道周围就会逐渐变成风调雨顺的微气候和湿地效应，真正实现“绿水青山就是金山银山”的美好效果。