一种滨岸带微生态环境修复体系及其构建方法

摘要

本发明公开了一种滨岸带微生态环境修复体系及其构建方法。修复体系包括不渗水洼湿地模块、可渗水洼湿地模块和局部土壤改良模块三种不同修复模块的一种或多种，其中不渗水洼湿地模块主要是在土壤基层上一次铺设黏土衬垫、回填土层、黏土层、砾石层形成，该模块具有较强的保水性能；可渗水洼湿地模块主要是在土壤基层上表面依次向上铺设黏土层、砾石层形成，该模块兼具保水和渗水性能；局部土壤改良模块主要是在土壤基层上表面铺设种植土层形成，种植土富含有机质和营养物质。可根据滨岸带存在的不同问题，有针对性地选择最适宜的一种或多种模块组合，针对性解决滨岸露土、水陆交换不畅、植物物种单一、水土流失严重、土地盐碱化等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及滨岸带微生境修复技术领域，具体为一种滨岸带微生态环境修复体系及其构建方法。

背景技术

滨岸带又称湖泊岸边带、湖泊滨岸带等，通常是指湖滨水陆交错带，是湖泊流域陆生生态系统与水生生态系统间的过渡带。滨岸带是湿地生态系统中不可缺少的一部分，能扣留和净化污染物，保持水土，提高生物多样性，提供野生动物栖身地，调节沉积和侵蚀等，也是一个湿地生态恢复的关键领域。在过去的几十年中，由于我国大力发展工业和经济以及考虑问题的片面性性，考虑河道水利安全比较多，将河道堤岸硬质化，较少的考虑水陆交界的河道滨岸带的作用，将河道与滨岸带强行隔断，让河道水体环境比较单一，从而大大降低了其净化河水的能力。此外，在一些沿海地区，还存在土壤盐碱化、植被退化等问题。

本发明提供一种技术方案，通过滨岸带地形整理、土壤基质较差的区域进行土壤改良等工程措施，实际解决滨岸露土、水陆交换不畅、植物物种单一、水土流失严重、土地盐碱化等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滨岸带微生态环境修复体系及其构建方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种滨岸带微生态环境修复体系由不渗水洼湿地模块、可渗水洼湿地模块和局部土壤改良模块中的任意一种模块或多种模块组合形成。

进一步的，所述不渗水洼湿地模块包括土壤基层，土壤基层上表面依次向上铺设黏土衬垫、回填土层、黏土层、砾石层；

所述可渗水洼湿地模块包括土壤基层，土壤基层上表面依次向上铺设黏土层、砾石层；

所述局部土壤改良模块包括土壤基层，土壤基层上表面铺设种植土层。

进一步的，所述黏土衬垫主要由聚烯烃织物、黏土、纳米二氧化钛、活性炭组成。

进一步的，所述黏土的渗透系数为10

本方案中使用的黏土渗透系数为10

进一步的，所述聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种。

一种滨岸带微生态环境修复体系的构建方法，修复体系的构建方法为不渗水洼湿地模块构建方法、可渗水洼湿地模块构建方法和局部土壤改良模块构建方法中的任意一种模块构建方法或多种模块组合构建方法。

进一步的，所述不渗水洼湿地模块构建方法，具体包括以下步骤；

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下开挖土方，土方备用，开挖深度为1.0～3.0m；向两侧修整边坡，边坡坡度比为1:4～6；

S2.开挖后将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S3.黏土衬垫的制作，取两张聚烯烃织物；将黏土、活性炭混合均匀，混合物均匀铺设在两张聚烯烃织物中间，压辊贴合，针刺，形成基材；取纳米二氧化钛、水性聚氨酯混合搅拌，形成涂布液，涂布液中水性聚氨酯与纳米二氧化钛的质量比为0.4:1，将涂布液均匀涂布在基材表面，形成纳米二氧化钛涂层，涂层厚度为10～50μm，自然晾干，形成黏土衬垫；

本发明中，在制备黏土衬垫的过程中，加入活性炭，活性炭和黏土协同作用，可有效吸附土壤层中重金属，减轻土壤污染；黏土衬垫表层涂覆纳米二氧化钛涂层，可高效抑菌杀菌，阻止衬垫中细菌滋生，带来衬垫腐烂的现象；因此黏土衬垫可持续高效的发挥作用。

S4.在土壤基层上方铺设黏土衬垫，平整，黏土衬垫两端收头入沟，锚固沟固定；阴阳角处理、搭接宽度等按照国家标准《地下工程防水技术规范》要求施工，黏土衬垫施工完成后，进行蓄水或淋水试验，24h内不得有渗漏和积水。

S5.在黏土衬垫上回填开挖土方，分层压实，平整，形成回填土层；回填土层厚度为0.4～0.8m；

S6.在原土层上方均匀铺设黏土，分层压实，平整，形成黏土层；黏土层厚度为0.2～0.5m；

S7.在黏土层上方均匀铺设砾石，分层压实，平整，形成砾石层；砾石层厚度为0.05～0.2m；完成不渗水洼湿地模块构建。砾石层上方用于储蓄雨水，为不渗水洼湿地模块提供水源，砾石层上方与原地面标高的高度为0.5～0.6m。

较为优选的，所述不渗水洼湿地模块构建方法，具体包括以下步骤；

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下开挖土方，土方备用，开挖深度为1.5m；向两侧修整边坡，边坡坡度比为1:4；

S2.开挖后将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S3.黏土衬垫的制作，取两张聚烯烃织物；将黏土、活性炭混合均匀，混合物均匀铺设在两张聚烯烃织物中间，压辊贴合，针刺，形成基材；取纳米二氧化钛、水性聚氨酯混合搅拌，形成涂布液，涂布液中水性聚氨酯与纳米二氧化钛的质量比为0.4:1，将涂布液均匀涂布在基材表面，形成纳米二氧化钛涂层，涂层厚度为20μm，自然晾干，形成黏土衬垫；

S4.在土壤基层上方铺设黏土衬垫，平整，黏土衬垫两端收头入沟，锚固沟固定；

S5.在黏土衬垫上回填开挖土方，分层压实，平整，形成回填土层；回填土层厚度为0.6m；

S6.在原土层上方均匀铺设黏土，分层压实，平整，形成黏土层；黏土层厚度为0.3m；

S7.在黏土层上方均匀铺设砾石，分层压实，平整，形成砾石层；砾石层厚度为0.1m；砾石层上方与原地面标高的高度为0.5m，可用于储蓄雨水，完成不渗水洼湿地模块构建。

本方案构建的不渗水洼湿地模块主要是通过铺设黏土衬垫起到保水作用，充足的水分，可增加滨岸带修复单元中生物的多样性，生物的多样性有利于滨岸带的循环修复。另外植物和生物的多样性，砾石层的铺设，可避免滨岸带水土流失；砾石层可用于雨水储蓄，一方面满足植被生长和微生物的生命活动，另一方面起到土层净化的作用。

进一步的，所述可渗水洼湿地模块构建方法，具体包括以下步骤；

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下开挖土方，土方备用，开挖深度为0.8～1.4m；向两侧修整边坡，边坡坡度比为1:4～6；

S2.开挖后将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S3.在土壤基层上方均匀铺设黏土，分层压实，平整，形成黏土层；黏土层厚度为0.2～0.6m；

S4.在黏土层上方均匀铺设粒径为20～30mm砾石，平整，形成砾石层；砾石层厚度为0.05～0.2m，完成可渗水洼湿地模块块构建。砾石层上方用于储蓄雨水，为不渗水洼湿地模块提供水源，砾石层上方与原地面标高的高度为0.5～0.6m。

较为优选的，所述可渗水洼湿地模块构建方法，具体包括以下步骤；

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下开挖土方，土方备用，开挖深度为1m；向两侧修整边坡，边坡坡度比为1:4；

S2.开挖后将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S3.在土壤基层上方均匀铺设黏土，分层压实，平整，形成黏土层；黏土层厚度为0.4m；

S4.在黏土层上方均匀铺设粒径为20～30mm砾石，平整，形成砾石层；砾石层厚度为0.1m，砾石层上方与原地面标高的高度为0.5m，可用于储蓄雨水，完成可渗水洼湿地模块块构建。

本方案构建的可渗水的洼湿地模块是将局部砂壤土更换为黏土，黏土相对于砂壤土具有更强的保水性能；因此采用黏土替换部分砂壤土可使得滨岸带修复单元中兼具保水功能与渗水功能，土壤中水分缓释，一方面利于植被生长，改善水陆交换不畅现象；另一方面起到下渗自然淋溶洗盐功能。

进一步的，所述局部土壤改良模块构建方法，具体包括以下步骤；

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下垂直开挖土方，开挖深度为0.2～1.0m；将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S2.在土壤基层上方，均匀铺设种植土，分层压实，平整，形成种植层，种植层厚度为0.2～1.0m，与开挖前地面等高；种植层种植植物，完成局部土壤改良模块构建。

较为优选的，所述局部土壤改良模块构建方法，具体包括以下步骤；

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下垂直开挖土方，开挖深度为0.4m；将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S2.在土壤基层上方，均匀铺设种植土，分层压实，平整，形成种植层，种植层厚度为0.4m，与开挖前地面等高；种植层种植植物，完成局部土壤改良模块构建。

本方案构建的局部土壤改良模块，利用种植土替换滨岸带原土壤，种植土土壤选择有机质含量高、营养丰富的熟耕土，种植土中丰富的营养物质利于多种不同植被的生长，多种植物的健康生长又可以改善水土流失、土壤盐碱、土壤差等问题，因此形成良性循环。

进一步的，所述局部土壤改良模块构建步骤S2中种植土为熟化耕土；

所述熟化耕土土壤的pH值为5.6～8.0；土壤全盐含量为0.1％～0.3％；土壤容重为1.0g/cm

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提供不渗水洼湿地模块、可渗水洼湿地模块和局部土壤改良模块三种不同修复模块，可根据滨岸带存在的不同缺陷，有针对性地选择最适宜的一种或多种模块组合；当滨岸带存在水土流失严重、土壤盐碱化等问题的土壤基质较差的情况下需要选择土壤改良；当滨岸带有雨水调蓄和净化需求时需要选择不可渗洼湿地；当滨岸带存在水陆交换不畅、保水功能与渗水功能冲突等情况时选择可渗洼湿地。选择合适的修复模块，有针对性得解决滨岸露土、水陆交换不畅、植物物种单一、水土流失严重、土地盐碱化等问题，最终实现滨岸带的生态恢复。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明中，不渗水洼湿地模块示意图；

图2是本发明中，可渗水洼湿地模块示意图；

图3是本发明中，局部土壤改良模块示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

以江苏省盐城市川东港片区作为修复对象，该区域是由环淮河高速向川东港水域延伸形成的湖滨带，该滨岸带基础情况较差，存在水土流失严重，滨岸带植被单一，土地盐碱化等问题。我公司项目人员于2018年1月在该片区进行实地勘查调研，分析川东港片区内滨岸带土地形貌、水文、水质、气候条件、片区内土壤特质、植物和生物生长状况及分布情况。通过对调研内容的综合分析，最终选择本发明中不渗水洼湿地模块、可渗水洼湿地模块、局部土壤改良模块，将三个模块组合构建川东港滨岸带生态修复系统，实施面积为1084亩，实施时间从2018年2月到10月。具体实施内容如下：

在修复区域划线，每100亩为一个单元，单元内从靠近湖水的一端开始向后方，依次构建不渗水洼湿地模块、可渗水洼湿地模块、局部土壤改良模块，具体步骤如下：

施工前准备，选用1:1的膨润土和凹凸棒土混合作为黏土，黏土的渗透系数约为10

在川东港周围农田中采集熟耕土作为种植土，该熟耕土壤的各项指标检测如下：pH值为6.8；土壤全盐含量为0.2％；土壤容重为1.15g/cm

一、不渗水洼湿地模块构建

S1.清除单元内滨岸带表面障碍物；自上而下开挖土方，土方备用，开挖深度为1.5m；向两侧修整边坡，边坡坡度比为1:4；

S2.开挖后将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S3.黏土衬垫的制作，取两张聚烯烃织物；将黏土、活性炭混合均匀，混合物均匀铺设在两张聚烯烃织物中间，压辊贴合，针刺，形成基材；取纳米二氧化钛、水性聚氨酯混合搅拌，形成涂布液，涂布液中水性聚氨酯与纳米二氧化钛的质量比为0.4:1，将涂布液均匀涂布在基材表面，形成纳米二氧化钛涂层，涂层厚度为20μm，自然晾干，形成黏土衬垫；

S4.在土壤基层上方铺设黏土衬垫，平整，黏土衬垫两端收头入沟，锚固沟固定；阴阳角处理、搭接宽度等按照国家标准《地下工程防水技术规范》要求施工，黏土衬垫施工完成后，进行蓄水试验，24h内无渗漏和积水现象。

S5.在黏土衬垫上回填开挖土方，分层压实，平整，形成回填土层；回填土层厚度为0.6m；

S6.在原土层上方均匀铺设黏土，分层压实，平整，形成黏土层；黏土层厚度为0.3m；

S7.在黏土层上方均匀铺设砾石，分层压实，平整，形成砾石层；砾石层厚度为0.1m；砾石层上方与原地面标高的高度为0.5m，可用于储蓄雨水，完成不渗水洼湿地模块构建，如图1。

二、可渗水洼湿地模块构建

S1.清除单元内滨岸带表面障碍物，自上而下开挖土方，土方备用，开挖深度为1m；向两侧修整边坡，边坡坡度比为1:4；

S2.开挖后将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S3.在土壤基层上方均匀铺设黏土，分层压实，平整，形成黏土层；黏土层厚度为0.4m；

S4.在黏土层上方均匀铺设粒径为20～30mm砾石，平整，形成砾石层；砾石层厚度为0.1m，砾石层上方与原地面标高的高度为0.5m，可用于储蓄雨水，完成可渗水洼湿地模块块构建，如图2。

三、局部土壤改良模块构建

S1.清除单元内滨岸带表面障碍物；自上而下垂直开挖土方，开挖深度为0.4m；将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S2.在土壤基层上方，均匀铺设种植土，分层压实，平整，形成种植层，种植层厚度为0.4m，与开挖前地面等高；种植层种植拂子茅、狗牙根、碱蓬等植物，完成局部土壤改良模块构建，如图3。

修复系统施工完毕后，安排养护人员，定期对滨岸带修复区域内杂草、动植物残体进行清理，对区域内植被定期浇水，养护。

通过本方案构建的川东港滨岸带修复系统修复后，植物的多样性指数达到1.5，生物分布量达到2050g/m

实施例2

以江苏省某湖泊滨岸带为修复对象，该该滨岸带主要存在植被单一、土地盐碱化、部分水土流失现象。我公司项目人员于2017年10月在该片区进行实地勘查调研，分析该湖泊片区内滨岸带土地形貌、水文、水质、气候条件、片区内土壤特质、植物和生物生长状况及分布情况。通过对调研内容的综合分析，最终选择本发明中不渗水洼湿地模块、局部土壤改良模块，将两个模块组合构建该滨岸带生态修复系统，实施面积107.2亩，实施周期为2017年10月至2018年1月，具体实施内容如下：

从靠近湖水的一端开始向后方，依次构建不渗水洼湿地模块、局部土壤改良模块，具体步骤如下：

施工前准备，选用1:1的膨润土和凹凸棒土混合作为黏土，黏土的渗透系数约为10

在川东港周围农田中采集熟耕土作为种植土，该熟耕土壤的各项指标检测如下：pH值为5.6；土壤全盐含量为0.1％；土壤容重为1.0g/cm

一、不渗水洼湿地模块构建

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下开挖土方，土方备用，开挖深度为1.0m；向两侧修整边坡，边坡坡度比为1:5；

S2.开挖后将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S3.黏土衬垫的制作，取两张聚烯烃织物；将黏土、活性炭混合均匀，混合物均匀铺设在两张聚烯烃织物中间，压辊贴合，针刺，形成基材；取纳米二氧化钛、水性聚氨酯混合搅拌，形成涂布液，涂布液中水性聚氨酯与纳米二氧化钛的质量比为0.4:1，将涂布液均匀涂布在基材表面，形成纳米二氧化钛涂层，涂层厚度为10μm，自然晾干，形成黏土衬垫；

S4.在土壤基层上方铺设黏土衬垫，平整，黏土衬垫两端收头入沟，锚固沟固定；

S5.在黏土衬垫上回填开挖土方，分层压实，平整，形成回填土层；回填土层厚度为0.4m；

S6.在原土层上方均匀铺设黏土，分层压实，平整，形成黏土层；黏土层厚度为0.2m；

S7.在黏土层上方均匀铺设砾石，分层压实，平整，形成砾石层；砾石层厚度为0.05m；完成不渗水洼湿地模块构建。

二、局部土壤改良模块构建

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下垂直开挖土方，

开挖深度为0.5m；将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S2.在土壤基层上方，均匀铺设种植土，分层压实，平整，形成种植层，种植层厚度为0.5m，与开挖前地面等高；种植层种植植物，完成局部土壤改良模块构建。

修复系统施工完毕后，安排养护人员，定期对滨岸带修复区域内杂草、动植物残体进行清理，对区域内植被定期浇水，养护。

通过本方案构建的滨岸带修复系统修复后，植物的多样性指数达到1.6，植物多样性综合提高52.6％；植被覆盖面积大幅度提高，高达57.2％，修复后的该湖泊滨岸带几乎露土现象，植被单一性和土地盐碱化得到较大幅度的改善。

实施例3

以某市湖泊滨岸带为修复对象，该该滨岸带主要存在植被单一、水陆交换不畅、部分水土流失现象。我公司项目人员于2018年9月在该片区进行实地勘查调研，分析该湖泊片区内滨岸带土地形貌、水文、水质、气候条件、片区内土壤特质、植物和生物生长状况及分布情况。通过对调研内容的综合分析，最终选择本发明中可渗水洼湿地模块构建该湖泊滨岸带生态修复系统，实施面积243.3亩，实施周期为2018年9月至2019年3月，具体实施内容如下：

施工前准备，选用1:1的膨润土和凹凸棒土混合作为黏土，黏土的渗透系数约为10

具体施工过程包括以下步骤；

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下开挖土方，土方备用，开挖深度为1.4m；向两侧修整边坡，边坡坡度比为1:6；

S2.开挖后将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S3.在土壤基层上方均匀铺设黏土，分层压实，平整，形成黏土层；黏土层厚度为0.6m；

S4.在黏土层上方均匀铺设粒径为20～30mm砾石，平整，形成砾石层；砾石层厚度为0.2m，完成可渗水洼湿地模块块构建。砾石层上方用于储蓄雨水，为不渗水洼湿地模块提供水源，砾石层上方与原地面标高的高度为0.6m。

修复系统施工完毕后，安排养护人员，定期对滨岸带修复区域内杂草、动植物残体进行清理，对区域内植被定期浇水，养护。

通过本方案构建的滨岸带修复系统修复后，植物的多样性指数达到1.56，植物多样性综合提高53.6％；修复后的该湖泊滨岸带几乎露土现象，水陆交换不畅得到较大幅度的改善。

实施例4

以某湖泊滨岸带为修复对象，该该滨岸带主要存在水土流失、土壤盐碱化严重的现象。我公司项目人员于2019年5月在该片区进行实地勘查调研，分析该湖泊片区内滨岸带土地形貌、水文、水质、气候条件、片区内土壤特质、植物和生物生长状况及分布情况。通过对调研内容的综合分析，最终选择本发明中可渗水洼湿地模块构建该湖泊滨岸带生态修复系统，实施面积487.6亩，实施周期为2019年5月至2019年5月，具体实施内容如下：

施工前准备，选用熟耕土做种植土；

具体施工过程包括以下步骤；

S1.勘查现场，选定滨带岸修复区域，清除表面障碍物；自上而下垂直开挖土方，开挖深度为0.4m；将底层土壤夯实平整，形成土壤基层；

S2.在土壤基层上方，均匀铺设种植土，分层压实，平整，形成种植层，种植层厚度为0.4m，与开挖前地面等高；种植层种植拂子茅、狗牙根、碱蓬、女贞等植物，完成局部土壤改良模块构建。

施工完毕后，安排养护人员，定期对滨岸带修复区域植被定期浇水，养护1个月后，取该区域内土层厚度为0～5cm、5～20cm两个区域内的土壤，进行全盐含量和pH值的检测，检测结果如下表1；

表1

由检测数据可知，该滨岸带在土壤改良模块构建后的一个月内，土壤的全盐含量得到明显的改善，0～5cm深处的土壤全盐含量由0.357％降至0.205％；5～20cm深处的土壤全盐含量由0.447％降至0.237％；土壤pH值也有所降低；修复区域内盐碱化得到综合改善、水土流失减轻。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。