本發明涉及水體生態工程技術領域，具體地說涉及一種自組織式生態消浪系統。

背景技術：

風浪對湖庫湖濱帶生態系統具有非常復雜的影響。

在常年主導風向的迎風面上，受風生流影響，風高浪急，水生植被植株受水力切割嚴重，造成機械損傷，特別是在恢復生長期缺乏有效的水力緩沖條件，水生植被難以生長。風浪對湖庫湖濱帶底質掏蝕嚴重，近岸帶底泥難以滯留，造成近岸帶多為硬底湖床，水生植被缺乏生長的有效基質條件，湖濱帶生態系統功能喪失；另外，由于缺乏植被的有效防護，造成水力沖刷對湖岸沖刷加劇，威脅岸線安全。所以，消浪技術的開發對于保護與修復湖庫湖濱帶生態系統和湖庫岸線安全，顯得十分必要。

現有技術中，申請號為200410014926.2的中國專利公開了一種湖泊沿岸帶綜合消浪方法及裝置，其中消浪裝置包括的消浪設施有：木籬式消浪帶、攔網式柔性消浪帶和人工堤岸前波浪吸收帶，申請號為201410409192.1的中國專利公開了一種改善大型淺水湖泊基礎環境的消浪方法，其消浪的構件包括混凝土樁和竹排，這兩種消浪裝置雖然消浪效果明顯，但是它們的功能單一，只單純消浪，消浪結束后還需拆除設施。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種能在有效消浪的同時重建水生態系統的自組織式生態消浪系統。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種自組織式生態消浪系統，包括柔性消浪植物帶單元和剛性消浪骨架單元；

所述柔性消浪植物帶單元包括多個定植麻袋，所述定植麻袋為裝滿土壤且內部定植有挺水植物的麻袋，多個所述定植麻袋沿著堤岸密布鋪設在常水位水深≤1.2m的水域；

所述剛性消浪骨架包括多個木樁和多個活柳樹樁，多個所述木樁和多個所述活柳樹樁沿著堤岸打在所述柔性消浪植物帶單元的內側。

進一步地，多個所述木樁和多個所述活柳樹樁按照排樁或梅花樁的方式排布成一行或兩行以上。

進一步地，多個所述木樁和多個所述活柳樹樁排成的每一行中，每延米至少分布1個所述活柳樹樁，相鄰兩個所述活柳樹樁之間至少分布一個所述木樁。

進一步地，多個所述木樁和多個所述活柳樹樁排成的每一行中，如果存在間距超過設定值的部分，則所述剛性消浪骨架還包括掛設在該間距超過設定值的部分上的竹排以及掛設在所述竹排上的防水土工布。

進一步地，所述活柳樹樁的直徑在8cm以上。

進一步地，所述木樁為直徑在10cm以上的杉木。

進一步地，所述挺水植物為蘆葦，蘆葦采用根莖移種的方式定植于所述定植麻袋的土壤中。

進一步地，所述定植麻袋的土壤為消浪區外圍的水體底泥。

進一步地，所述定植麻袋上穿設有定植木桿，所述定植木桿的上端露出水面、下端插入水底，所述定植木桿上設有通向定植麻袋內部的給藥通道。

本發明的有益效果體現在：

1.本發明具有抗風浪強度高，消浪效果顯著，結構穩定的優點，在有效消浪的同時，實現消浪與水生植被重建的有機結合，即消浪裝置的構建過程，同時也是湖庫湖濱帶生態修復的過程，最終重建湖庫湖濱帶水生態系統，保護湖庫岸線。

2.本發明通過有限的工程引導措施，主要依靠植物自組織式能力的生長構成植物消浪裝置，調節消浪效果，維護簡單。

3.本發明完全生態化，成本低，施工周期短，適合在富營養化湖庫生態修復中大規模推廣應用。

4.本發明可應用于迎風面富營養化及退化湖庫湖濱帶的水生態重建，具有抗風浪強度高，消浪效果顯著，結構穩定，在有效消浪的同時，通過植物自組織式能力的生長，完善消浪效果，減少風浪的侵蝕，逐漸恢復湖濱帶植被，實現水生植被的恢復，最終重建湖庫湖濱帶水生態系統。

附圖說明

圖1是本發明一實施例的結構示意圖。

圖2是本發明一實施例中的剛性消浪骨架的結構示意圖。

圖3是本發明一實施例的后期效果圖。

附圖中各部件的標記為：11木樁、12活柳樹樁、13竹排、14防水土工布、21定植麻袋、22定植木桿、221給藥通道、3堤岸。

具體實施方式

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

參見圖1、圖2和圖3。

本發明自組織式生態消浪系統，包括柔性消浪植物帶單元和剛性消浪骨架單元；

所述柔性消浪植物帶單元包括多個定植麻袋21，所述定植麻袋21為裝滿土壤且內部定植有挺水植物的麻袋，多個所述定植麻袋21沿著堤岸3密布鋪設在常水位水深≤1.2m的水域；

所述剛性消浪骨架包括多個木樁11和多個活柳樹樁12，多個所述木樁11和多個所述活柳樹樁12沿著堤岸3打在所述柔性消浪植物帶單元的內側。

在一實施例中，多個所述木樁11和多個所述活柳樹樁12按照排樁或梅花樁的方式排布成一行或兩行以上。這樣設計，形成的剛性消浪骨架可平行于迎風面，消浪效率和效果均得到提升。

在一實施例中，多個所述木樁11和多個所述活柳樹樁12排成的每一行中，每延米至少分布1個所述活柳樹樁12，相鄰兩個所述活柳樹樁12之間至少分布一個所述木樁11。這樣設計，不僅可以在系統實施的初期具有較好的消浪效果，而且在木樁腐爛消失后，由活柳樹樁長成的柳樹分布合理，依然能夠保證較好的消浪效果。

木樁間距的設定，既要考慮工程成本，更要考慮是否承受風浪荷載，選擇零間距或較小間距，固然效果好，但是成本過高，因此可以根據實際情況分段式實施或增加間距，參見圖2，在一實施例中，多個所述木樁11和多個所述活柳樹樁12排成的每一行中，如果存在間距超過設定值的部分，則在該間距超過設定值的部分上掛設竹排13，并在所述竹排13的靠近堤岸的一側掛設防水土工布14。一般來說，這個設定值為100mm，也即間距≥100mm時，需要設置竹排和防水土工布，這樣，通過竹排和防水土工布可以抵消相鄰兩個木樁之間的風浪，另外，在木樁11之間用橫向連接木樁連接，可增強木樁強度，防水土工布14的下端通過所述定植麻袋21壓緊固定。

在一實施例中，所述活柳樹樁12的直徑在8cm以上。選用這種活柳樹樁，不僅經濟性好，價格適中，強度高，具有一定的抗風浪能力，而且施工方便。

在一實施例中，所述木樁11為直徑在10cm以上的杉木。選用這種木樁，不僅強度高，具有一定的抗風浪能力，而且材料常見，易購買，價格實惠，方便施工。

在一實施例中，所述挺水植物為蘆葦，蘆葦采用根莖移種的方式定植于所述定植麻袋的土壤中。蘆葦根系發達，固著能力強，具有較強的抗風浪能力和凈化水質的能力；蘆葦生長繁殖快，生物量高，景觀效果好；蘆葦分布生境廣，適應干濕交替的環境，分布可以從常年積水到水面以上一定高程，適應能力比較強；成片的蘆葦蕩是水鳥類的攝食和繁殖的理想場所；而且蘆葦為巢湖地區常見挺水植物，也是巢湖現存濕地挺水植物中的優勢物種。

在一實施例中，所述定植麻袋21的土壤為消浪區外圍的水體底泥。采用這種方案，無需購買額外培養土，既充分利用底泥中的植物種子庫資源，又不占湖體庫容，實用性強。

本發明實施的時間主要由活柳樹樁和挺水植物的生長習性而定，一般實施宜選擇在春季前后的枯水期進行。

常水位水深≤1.2m的水域能夠滿足蘆葦等挺水植物的生長環境，定植麻袋落在常水位水深≤1.2m的水域的湖床上，一方面可以降低風浪沖刷湖庫底泥，另一方面作為挺水植物的初期生長場所，方便挺水植物的種植，而由木樁和活柳樹樁作為迎風面的剛性消浪骨架可以有效消除風浪，降低風浪沖刷，保證位于剛性消浪骨架后面的定植麻袋免受風浪影響，從而保證定植麻袋內的挺水植物在生長初期有效固著于湖床而正常生長；

隨著活柳樹樁和挺水植物的發芽生長，根系和莖葉初步長大長密，同時隨著豐水期的到來，經木樁和活柳樹樁的層層消浪，延緩水力條件，柳樹和挺水植物構成的生態消浪系統初步具備了一定抵御風浪的能力，并逐步恢復適于水生植物生長的水文流場，形成柳樹與挺水植物共同消浪的自組織式生態消浪系統；

隨后幾年，木樁和竹排等損壞甚至腐爛，逐漸消失，柳樹樁進一步長大長密，以蘆葦為主的挺水植被帶繼續向四周擴展生長，形成蓋度更廣、根系更緊密、抗干擾能力更強的植物消浪體系，湖濱帶水文條件進一步得到改善，水生態系統實現自演替恢復。

在一實施例中，所述定植麻袋21上穿設有定植木桿22，所述定植木桿22的上端露出湖面4、下端插入水底，所述定植木桿22上設有通向定植麻袋21內部的給藥通道221。定植木桿22一方面對定植麻袋21起到固定作用，保證挺水植物的著床和生長，另一方面其上的給藥通道221可以用于向定植麻袋21輸送挺水植物需要的營養物質以及在有病害產生時輸送治療藥物，保證挺水植物的生長，并且盡可能地降低營養物質和治療藥物的用量，降低對水體的污染，后期定植木桿22腐爛消失，也可作為挺水植物的養分。

以巢湖湖濱帶生態修復為例，在國家“十二五”科技重大專項課題《巢湖湖濱帶與圩區緩沖帶生態修復技術與工程示范》的圩堤消落區重建與生態功能恢復技術試驗區設在巢湖西北岸，處于常年主導風向的迎風面上，湖濱帶生態環境受風浪影響明顯。尤其在汛期，巢湖水位高、吹程遠、湖面風大浪高，計算波浪爬高和風壅高度合計在2.5～3m之間。風浪造成的是巢湖西半湖湖濱帶最突出的生態問題和景觀問題。

選擇巢湖西半湖西北岸300m湖濱帶，該處水生植被消失，夏秋藍藻水華堆積。2月的枯水期使用挖掘機沿著堤岸在距平行岸線60m(此時，其外側水域的常水位水深≤1.2m，當然在滿足常水位水深≤1.2m條件下，也可以根據生態修復工程的規模具體確定)處打入杉木樁和活柳樹樁，且當迎風面與主風向夾角≥60°時，間距選擇為0cm，另外情況下，間距選擇為300mm，為保證柳樹的成活率，每延米杉木樁同排打入2棵活柳樹樁，然后在其中間距為300mm的杉木樁上加掛竹排，并在竹排上掛防水土工布，以此構成平行于迎風面的剛性消浪骨架；

剛性消浪骨架外側水域作為柔性消浪植物帶，為確保蘆葦固著湖床，生長初期免受風浪的侵蝕，選取消浪區外圍的湖體底泥作為基質，裝滿麻袋并封口，平鋪于該水域，3～4月在附近水塘選取本地蘆葦根莖，其地上莖保留300mm以上，地下莖保持完整且開始發芽；3月底前按照6株/袋的密度，在柔性消浪植物帶完成蘆葦的種植；至5月底，柳樹和蘆葦成活率達到90％以上；至6月底，柳樹新長枝條達到1m以上，蘆葦植株達到1m以上；7～9月，隨著柳樹和蘆葦等植物的生長，根系和莖葉初步長大長密，隨著豐水期的到來，經杉木排樁和活柳樹的層層消浪，延緩水力條件，柳樹和蘆葦等植物構成的生態消浪帶初步具備了一定抵御風浪的能力。至11月底，柳樹與蘆葦長勢茂盛，形成柳樹與蘆葦共同消浪的自組織式生態消浪裝置，同時恢復水生植被面積達1.8萬m²。

實施本發明后，初期是以活柳樹樁與杉木樁作為迎風面的剛性消浪骨架；而定植麻袋一方面可以降低風浪沖刷湖庫底泥，另一方面作為挺水植物的初期生長場所，可方便挺水植物的種植，且定植麻袋位于剛性消浪骨架的后面，可免受風浪影響，從而保證定植麻袋內的挺水植物在生長初期有效固著于湖床正常生長，形成一定寬度的柔性消浪植物帶；生長季節，蘆葦為主的挺水植物與柳樹發芽生長，枝繁葉密，經層層削減湖浪，延緩水力條件，最終恢復適于水生植物生長的水文流場，形成蘆葦與柳樹共同消浪的生態消浪裝置。水生植被逐步恢復以后，自身的消浪和污染降解能力得以增強，湖濱帶的基質和水文條件進一步得到改善，水生態系統實現自演替恢復。

應當理解本文所述的例子和實施方式僅為了說明，并不用于限制本發明，本領域技術人員可根據它做出各種修改或變化，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。