專利名稱：城鎮內河的生態河床及其制作方法
技術領域：
本發明涉及一種城鎮內河治污的環境保護工程，設計出適合城鎮內河生態自凈所需的環境空間；以及推出城鎮內河的生態河床凈水原理及其制作方法；本發明還創建了內河凈水、修復河床所需的生態循環系統，護河治污可做到一次投資、永久受益。
背景技術：
隨著工業的發展，世界各國都面臨著城鎮內河污染日趨嚴重的態勢，治理方法各有奇招，但其效果不容樂觀。有的城市內河改造在部分已完工的項目中，有的采用混凝土澆鑄而成，有的采用石頭或鵝卵石鋪墊等方法，這樣做雖然可以減少河水及土壤中的污染物滲入河體，但另一方面混凝土、石頭以及鵝卵石上無吸附污染物的功能、也不容易生長各種生物，削弱了水體的自凈能力，滾滾的污水沖向外河，加深了水資源的污染，也增加了飲用水的治污成本。現有生態河床已公開技術中查詢到有的采用碎石、建筑垃圾、粘土顆粒以及土壤等為材料制作，分為爐渣層、泥炭層和土壤層。雖然從某種程度上說短時間內或許會起到一定的生態治污效果；但從長遠來看，因建筑垃圾不乏含有建筑用膠、涂料、油漆等，這些物質不僅是難以生物降解的高分子聚合物材料，還含有有害的重金屬元素。這些廢棄物被埋在地下，輕則其釋放出來的物質會造成地下水的污染，直接危害到周邊居民的生活；重則即使將建筑垃圾集中填埋于非河道的地下，由于建筑垃圾屬性與土壤不同，還會使填埋區域的地表產生沉降和下陷，要經過相當長的時間才能達到穩定狀態。因此建筑垃圾填滿于河道， 作為河底的基質墊層進行鋪設，不管其用量多與少，總會對河道造成或多或少的二次污染， 不利于水生生物的繁衍生息，更不適合于生態循環所需的環境。現有生態河床已公開的技術中還查詢到墊鋪河底通道底層物質有的是采用圓形小礫石，小礫石上有中礫石，中礫石上有粗砂，此舉做法空隙大，難以起到隔離原污染河底的作用；由于礫石的間隙大部分空間被粗砂占據，土壤上的植被根系難以延伸、生長。有的則用無紡面料包裹植生基質，經壓板機、成型機制成毯狀，外面包裹一層尼龍網，形成植生型生態毯等，這些技術雖然對局部區域治污會起到一定的效果，但難以形成整個內河生態治污所需的環境。生態河床已公開的技術或已實施的項目工程中，其一還未查詢到對內河河底進行全面系統的清淤處理、根除污染源等技術；其二還未查詢到能全面啟動內河生態循環治污所需的外部環境、真正做到生態治污、自凈水質。因此現有內河治污的環境工程也總是在反反復復中進行，無法做到一次投資，永久受益，這是現有技術的缺陷之所在。

發明內容
本發明克服了現有生態河床治污的技術缺陷，提供根除污染源的全套技術，循序漸進地提供內河生態河床的制作方法；構建內河生態大循環所需的各區域生態小循環的框架，設計出內河不同區域生態小循環所需的各種外部環境和生物物種，最終真正達到利用生態循環來修復內河、凈水治污的目的。本發明是在城鎮內河上采用無污染的原生態材料細沙、細石子、淤泥所創建出一種人造生態河床，營造生物降解與生態治污所需的環境，恢復河流兩岸儲水濕潤帶和河岸水邊植物以及河內、河底多樣性的生物群落，不斷地進行著自然界的生態循環來凈化水質， 達到呵護內河的目的，永久性地實現“內河水質清澈見底、魚蝦歡快暢游，沿岸落英繽紛、鳥語花香”的景象，盡顯人與自然的和諧與統一。


圖1為人造生態河床及其凈水生態循環系統示意圖，圖2為人造生態河床的橫斷面圖。
具體實施例方式本發明創建城鎮內河生態河床的前提條件是必須把所有直排內河的污水管徹底改道至城市公共污水管網中，從源頭上根除了污染源。以下結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。參照圖1，在城鎮內河上按以下步驟進行清淤[10]、沖洗[11]、暴曬[12]、墊鋪細沙[13]、墊鋪細石子[14]、墊鋪生態河泥[15]后構成的人造生態河床[7]，營造了生物降解與生態治污凈水所必需的環境；恢復種植河流兩岸儲水濕潤帶[1]、[2]的濕身植物和河邊淺水灘[3]、[4]的挺水植物，河內浮床[5]的水上植物以及河底W]的沉水植物。在打開內河水閘[8]引進外河水源時，河水繞市區內河流動的過程中，從岸邊陸地、河水、河底淤泥以及在其上的各種生物等為了各自的繁衍生息，自覺地參與了自然界的生態循環，同時在不斷地凈化水質，凈水后的河水從內河另一端[9]流出至外河。參照圖2，緊貼河底的細沙層[18]、在其上先鋪上細石子[17]后再鋪上生態淤泥 [16]構成了生態河床沙、石、淤泥的結構，細沙可起到隔離原污染的河底土壤與生態淤泥之間的直接鏈接，起到緩沖區的作用，由于沙、石與河底土壤的屬性相近，河床在生態循環過程中，隨著時間的推移，河底原污染物毒性會慢慢減弱，最終達到內河水質清澈見底，到那時整個河床將融為一體，達到修復原污染的河床；細石頭一方面起定位河床不會隨著水流而變動，另一方面由于細沙的微小空隙、細石頭彼此間的空隙會讓部分少量淤泥滲透其間， 給沉水植物的根系延伸創造了條件，在細石頭的重力作用下，起到定位河底植物不會隨波逐流，便于各種生物在其上繁衍生息，給自然界生態循環創造了穩定的空間。內河水質生態凈化全過程
生態河床上的生態河泥，指外河無污染的河泥或地下井里抽上來無污染的淤泥，是一種由有機物(如樹木枝體)殘片、微生物(如無害細菌菌體)與懸浮物質、無機顆粒(如二氧化硅)、膠體物質等組成極其復雜的非均質體茶褐色或淺灰色的絮凝體。有機污染物對生態河泥中的微生物來說就是營養質，微生物能與污水里的有機物等污染物發生生化反應，生成無害的物質，這就是所謂的生物降解效應。生態河床的水質自凈原理其一生態河泥能吸附和降解河水中的部分污染物，不僅能使內河水質更清，而且河泥中富含的微生物對水生生物提供了及其豐富的營養物質， 以利于水生植物、浮游生物的繁衍生息；水中藻類及水草植物能吸附河水中的氮、磷、氨氮等污染物；河岸邊的水生植物，能吸附雨天沿路邊傾瀉而下的部分污水，同時又是蛙類等動物的天然棲息地；水中的魚、蝦能吃掉水中的浮游微生物(包括藻類的種子)，使藻類不會無節制的繁殖，不會造成水面透光率降低而導致水體溶解氧量下降而影響水質。成年青蛙在岸邊草叢中嬉戲、覓食，浮游植物、蚊蟲的幼卵、蛙卵是魚的上等飼料， 魚的排泄物又成為水中微生物的飼料，而水中微生物又是蝦的食物，這樣不斷地進行著良性的生態循環，起著不斷凈化水質的作用，使內河的水質越來越好。生態河床制作方法
2008年在蚊蟲孳生的地方制造出的生態河床 (1)清淤
把污泥(微生物的尸體以及重金屬沉淀物等污物)全部挖走集中填埋，制造出長6米，寬 2. 5米，深1. 5米的模擬生態河床，污泥運走后，整個河面應為一個平面。。(2)沖洗
確保污泥清除干凈后，將“河床”圍起，對“河床”的兩壁及河底殘余的污染物用內接自來水的高壓水槍進行清洗，清洗粘在河壁、河底上的污物，以便日后做為水生植物、魚類的溫床；對清洗出的污物應全部抽出流入城市污水管網中。(3)暴曬
河底抽干后暴曬在太陽光下2周以上，進行天然紫外線消毒。(4)墊鋪細沙子
河底歷經清淤、沖洗、暴曬后，鋪上細沙后夯實，沙子夯實后其高度經驗值達6厘米，細沙菱長的最長距離應小于或等于1毫米，細沙鋪成后，整個河面應為一個平面。(5)墊鋪細石子
在沙子上方鋪上細石子并夯實，其高度經驗值達5厘米，細石菱長應介于10 1 5毫米之間，細石子鋪成后，整個河面也應為一個平面。(6)墊鋪生態淤泥
在細石子上方鋪上一層生態河泥，其高度經驗值達25厘米，河泥鋪成后，整個河面應為一個平面。本發明適合于對污染嚴重的內河，而對于新建城區等污染不嚴重的內河不必用沙石隔離，按上述(1) (3)的方法處理后，直接在其上墊鋪生態河泥不低于25厘米即可。本發明適合于水流流速較緩慢的河道，對于水流湍急或水流流勢有一定落差的河道、河段中，應根據實地勘探情況，可適當加大石子、沙子的單粒體積以及它們的數量，同時在選擇生態淤泥時，此河段可采用粘度強的淤泥；也可在河道里每隔一段距離從河底的橫斷面圍起一個石頭小護欄，護欄的下方相對流速趨緩處彼此間還要錯開設置一些小洞，便于水下生物的繁衍生息，護欄的高度略高于淤泥面即可，這樣即可防止淤泥被沖走，又可保證河道的暢通。(7)引入外江河水
本發明實例所創建出的模擬生態河床是引入天然雨水來代替外河江水，模擬制造出一款“生態河床”，后又到偏遠農村收集到對水質敏感的野生青蛙蛙卵20只和20只野生泥鰍放入池塘中，均已全部健康成長并不斷地繁殖，現已成為青蛙、泥鰍的樂園，月光下的人造模擬生態河床，水質清澈，水上的植物倒影如墨，水中蛙聲陣陣，此起彼伏。
內河凈水、修復河床的生態循環系統
在生態河床的立體空間上構建內河凈水生態循環系統，在河內引進些多樣性的生物群落，適宜本地生長的浮游生物如青蛙、蝦、金魚、非洲鯽魚，鰱魚等；在河岸邊、淺灘、河底以及生態浮床上適當地種植些既適宜當地生長又具有觀賞性的植物，引進的所有單一植物物種不得太多、繁殖過快而成為外來入侵植物。因此頻臨滅絕、四季常綠的植物應予以優先考慮，讓植物回歸大自然。魚類代謝排放的氮、磷等營養物被河內的植物吸收，特別是河底植物得以生長的同時其根系也在不斷的延伸，到一定時候就會穿過細石與細沙層進入河底土壤層，此時原被污染的土壤層其毒性也在減弱，水下植物根系在繼續的延伸，通過植物的吸收，被污染的土壤層的毒性就會越來越弱，最終達到完全修復原污染的河床；水生植物同時又庇護著魚類，進行著良性的生態循環，達到美化護河、凈化水質的功效。在生態河床的立體空間中，適當地引進些上述所描述的適宜本地生長的水生生物，這樣就提供了生態循環所需的各種因素。河水在流動過程中，沿途經歷了淤泥、魚類生物群、植物等共同參與了生態循環；在物理、化學、生物的三重效應共同協調作用下，污染物歷經了土壤的吸附、沉淀、微生物降解、植物根系吸收等過程，水質不斷地得到了凈化，呵護了內河，成為一道城市內河生態治污獨特亮麗的風景線。( 1)浮床的凈水生態循環系統
生態浮床由四個部分組成，即主體框架、植物種植基質、水下固定裝置和水生植物植被。框架采用空心UPVC管材，牢固且浮力大。植物生長水下固定裝置的載體為尼龍網，耐水性強、質輕耐用，為植物生長提供了穩定適宜的空間。浮床上的水上植物為景觀效果好、 適應當地生長能力強的品種，如鴨舌草、黃花鳶尾、花葉蘆竹、睡蓮以及荇菜等。a、生態浮床對水體的凈化作用，水生植物在河床下的水體中產生一個很大的植物根系濃密網，能吸附水體中大量的懸浮物。在發達的植物根系里形成一個強大的生物膜， 通過生物膜中微生物的代謝活動，成為植物的營養物質，在水面上葉子的光合作用下，促進了植物的生長，人們通過采摘、收割浮床上植物的果實等行為，來控制浮床上植物的密度， 確保水體的通光率。b、生態浮床通過遮擋部分陽光來抑制藻類植物的光合作用，以減少浮游植物生長量，間接地保護了水質。C、生態浮床上的植物可供鳥類棲息，鳥的排泄物又是浮床植物和水中魚類的營養物質，浮床下部的植物根系是魚類和水生昆蟲等的生息環境。生態浮床區域形成了一個水體生態小循環，在一定范圍內實現了水體的自我凈化功能。(2)建立岸邊植物護河的間接凈水生態循環系統
在河岸的兩側儲水濕潤帶和河岸水邊有選擇性地種植些適宜本地生長且又可供觀賞性的濕身植物，如美人蕉、蘆葦、香蒲、再力花、燈芯草等植物。這些植物一方面是鳥類與蛙類動物的天然棲息地，同時又會吸附雨水從路面沖刷下來的部分污染物；鳥的排泄物促進了植物的茁壯成長，植物在光合作用下吸收二氧化碳、釋放出氧氣的同時凈化了內河空氣， 也增大了蛙類動物的生存空間，使蛙類動物繁殖加快，而蛙類動物又是鳥的美味佳肴，如此不斷地進行著陸地生態小循環，起到間接凈化水質的效果。(3)創建河底綠洲的凈水生態循環系統
創建河底綠洲應根據當地的氣候、水質、河底土質等諸多情況，進行小規模試種，在靠近河道兩邊淺水灘上種植些挺水型植物。挺水型水生植物植株高大，花色艷麗，絕大多數有莖、葉之分，直立挺拔，下部或基部沉于水中，根或莖扎入泥中生長發育，上部植株浮出水面。挺水型植物種類繁多，如荷花、千屈菜、菖蒲、水蔥和梭魚草等。而在河底，同樣也要根據實際情況，盡量多引種些適宜魚類生存的植物，如引種些沉水植物苦草、密齒苦草、水車前、金魚藻和眼子菜等。當小規模種植經過時間考驗，真正獲得成功后，方可大面積的種植，實現所謂的“河底綠洲”。上述這些植物，在水中微弱太陽光的作用下，能吸收環境中的二氧化碳，釋放出氧氣，同時還能吸收水體中許多有害元素，如氮、磷、氨氮、重金屬及有機污染物。由于水體中含氧量的增加，增加了魚類的存活率，而植物間的空隙是魚類絕好的棲息地，部分落葉又是魚的上等飼料，從而加快了魚類的生長與繁殖力度，魚的排泄物又促進了水底植物的生長， 不斷地進行著河底綠洲凈水生態小循環。從而大大消除了污染，凈化了水質、改善了水體質量。引進水生生物具體實施措施
(1)各地的氣候、土壤、水質各不相同，因此在引種植物時，切不可搞一刀切，因地制宜地進行試種，各地域試種成功后再全面鋪開。如先在河道的上、中、下游各取100米的河長進行試種試驗；對岸邊、淺水灘、浮床、河底四個區域，各區域所對應可種植的植物類別分別為濕身植物、挺水植物、水上植物和沉水植物，各區域分別選取所對應類別植物物種中的一種在各自地域上分別按4株/平方米、4株/平方米、6株/平方米、3株/平方米的密度進行種植，種植一批成活后，按同樣的方法再種植另一批不同區域不同品種的植物。種植植物觀測期不低于一年，待一年種植成功后，選擇出相對最具有生命力、最具有觀賞性的多品種植物來，方可進行中規模地推廣并適當地予以密植，兩年過后方可大面積推廣。(2)當內河水質凈化后，即可循序漸進、適當引進些適宜當地生長不同品種的水生魚類、蛙類等物種。(3)對河床上引進所有物種的生物，要派專人管理，注意觀測，記錄好他們的繁衍生息情況，以便日后分析比較。本發明構建了內河各區域的生態小循環所需的外部環境和不同的生物物種，它們為了各自的繁衍生息，自覺地、不停地履行著各自的“職責和任務”，進行著生態小循環，這些小循環所有物種“各司其職”后，自然地就匯集成了規模化的內河生態大循環，從而不斷地凈化水質，達到一次投資、永久受益。本發明雖不限于上述實施方式，但對于本領域普通技術人員或專業人士而言，對上述實施方式所做出的任何顯而易見的改進或變更，本發明都不求予以保護，希望更多的人士共同參與環保事業，共同把我們的地球家園保護好。
權利要求
1.一種在城鎮內河上進行清淤[10]、沖洗[11]、暴曬[12]、墊鋪細沙[13]、墊鋪細石子 [14]、墊鋪生態河泥[15]后所創建的人造生態河床[7]，在河流兩岸儲水濕潤帶[1]、[2]， 河道兩邊淺水灘[3]J4]，河內浮床[5]與河底[6]所引進的水生生物，在自然界的生態循環中凈化了水質，其主要特征在于當打開內河水閘[8]引進外河水源時，河水繞市區內河流動的過程中，河內龐大的生物群落，為了各自的繁衍生息，各物種自覺地參與了自然界的生態循環達到凈化內河水質的目的，凈水后的河水從內河另一端[9]流出至外河。
2.根據權利要求書1的要求，其特征是河道在清淤、清洗、暴曬后，然后依次鋪上沙、 石、淤泥所構成的生態河床，在其上所引進相應的生物群落構成了自然界的生態循環系統， 不僅起到治污、凈水的效果，還修復了原污染的河床。
3.根據權利要求書1的要求，其特征在于內河底部最上端用生態淤泥鋪墊、生態淤泥的下面用細石子鋪墊、細石子的下面用細沙子鋪墊。
4.根據權利要求書1的要求，其特征在于生態淤泥采用外河無污染的河泥或地下井里抽上來無污染的淤泥。
5.根據權利要求書1的要求，生態淤泥鋪墊高度典型值為25厘米，細石子鋪墊高度典型值為5厘米，墊鋪細沙子的高度典型值為6厘米。
6.根據權利要求書1的要求，細石子與細沙子的菱邊最長距離典型值分別為1 1.5 厘米和0. 1厘米。
全文摘要
本發明是在城鎮內河上進行清淤[10]、沖洗[11]、暴曬[12]、墊鋪細沙[13]、墊鋪細石子[14]、墊鋪生態河泥[15]后所創建的人造生態河床[7]，營造了生物降解與生態治污凈水所必需的環境；恢復種植河流兩岸儲水濕潤帶[1]、[2]的濕身植物和河道兩邊淺水灘[3]、[4]的挺水植物，河內浮床[5]的水上植物與河底[6]的沉水植物以及河內所引進的魚類物種。在打開內河水閘[8]引進外河水源時，河水繞市區內河流動的過程中，河內龐大的生物群落，為了各自的繁衍生息，自覺地、不斷地進行著自然界的生態循環，從而達到凈化內河水質和修復原污染河床的目的，凈水后的河水從內河另一端[9]流出至外河。
文檔編號E02B3/02GK102561257SQ201210047150
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者不公告發明人 申請人:福建工程學院