一种人工潮沟滩涂生态自修复系统及建设方法技术方案

本发明专利技术公开了一种人工潮沟滩涂生态自修复系统，属于滨海湿地生态修复技术领域，包含高滩、横向人工潮沟、纵向人工潮沟、分层滨海湿地系统和外海；横向人工潮沟和纵向人工潮沟相会交错设置在高滩之间形成网状结构，使得来自外海的潮水能够在中间自由流通；分层滨海湿地系统为高滩和横向人工潮沟之间、高滩和纵向人工潮沟之间的过渡地带；横向人工潮沟和纵向人工潮沟用于引纳潮水，从而恢复系统的生态和生物多样性；当波浪潮汐作用强烈时，在外海中修建防护工程。本发明专利技术还公开了其建设方法，有效调节波浪和潮汐的作用，以减少自然灾害；滨海湿地恢复可有效降解污染，恢复原来的生态系统与自然平衡机制；通过生态恢复，增加物种的多样性。

A kind of ecological self repairing system and its construction method for artificial tidal channel and tidal flat

【技术实现步骤摘要】
一种人工潮沟滩涂生态自修复系统及建设方法
本专利技术属于滨海湿地生态修复
，具体涉及一种人工潮沟滩涂生态自修复系统及建设方法。
技术介绍
滨海湿地作为重要的湿地类型，有着自己独特的生态环境效益和丰富的自然资源，是地球上生物多样性最高、最具保价值的生态系统之一。全国第一次和第二次湿地资源调查的结果显示：2003年～2013年的10年时间里，我国近海和海岸湿地面积减少了136.12万公顷，减少率为22.91％，是各类湿地中消失最快的(全国湿地平均减少率为8.82％)。快速且大范围的围垦是造成滨海湿地锐减的主要原因。日趋增强的围垦显著改变了沿海滩涂自然演变规律，使原来的生态系统与自然平衡机制不复存在。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种人工潮沟滩涂生态自修复系统，可以利用潮汐波浪作用恢复湿地生态，同时，调节波浪和潮汐的作用以减少自然灾害；本专利技术还公开了其建设方法。技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种人工潮沟滩涂生态自修复系统，包含高滩、横向人工潮沟、纵向人工潮沟、分层滨海湿地系统和外海；所述的横向人工潮沟和纵向人工潮沟相会交错设置在高滩之间形成网状结构，使得来自外海的潮水能够在中间自由流通；所述的分层滨海湿地系统为高滩和横向人工潮沟之间、高滩和纵向人工潮沟之间的过渡地带；所述的横向人工潮沟和纵向人工潮沟用于引纳潮水，从而恢复系统的生态和生物多样性；当波浪潮汐作用强烈时，在所述的外海中修建防护工程。进一步的，所述的高滩为天然岸滩，所述的横向人工潮沟和纵向人工潮沟为人工开挖；所述的纵向人工潮沟的高程在低潮位附近，横向人工潮沟的高程在高滩与纵向人工潮沟之间。高滩，其指在潮上带与潮间带的区域；高滩一般为生态遭受破坏的海滩，其土质的可塑性较高，不易松散也不易流动，在开挖后能保持稳定形态；高滩向陆地的延伸范围可以达到需要进行生态恢复的全部海岸地区；横向人工潮沟的作用是加强纵向人工潮沟之间的流通性；横向人工潮沟和纵向人工潮沟的宽度不宜过宽，横向人工潮沟和纵向人工潮沟的宽度越大，则开挖量越大，工程建设成本越高。进一步的，所述的一种人工潮沟滩涂生态自修复系统的建设方法，包括如下步骤：S1：对高滩取3～4个地点取表层土样，对土质进行鉴定；检测高滩土质不同位置的指标，包括铁、锰、总钾、有机质、总氮、有效磷、总磷、水分、总砷、有效硼、氟化物、氯化物、含盐度等，从而对其生态可恢复性进行综合判定；S2：测定外海的水文条件；搜集验潮站历年的潮位资料和该海域的波浪统计资料进行水动力泥沙现场勘测，若波浪和潮汐的作用强烈，首先在外海内修建防护工程从而防止高滩中生态恢复工程遭到过强水流作用的破坏；S3：测定高滩基质的天然休止角R，确定横向人工潮沟和纵向人工潮沟的两侧岸壁的坡度i；S4：确定横向人工潮沟和纵向人工潮沟的间距D、个数n、底高程Hbottom、底部宽度Wbottom、顶部开挖宽度Wtop；绘制横向人工潮沟和纵向人工潮沟的平面布置图和横断面设计图，以及围堰的平面布置图和断面设计图；S5：于小潮期，在高滩的外海侧修建围堰；围堰的具体施工步骤如下：S6：清理自然状态滩面，在施工区内由下坡脚至上坡顶中间段设置数个用于供每个施工段面的开挖标高控制的相等边点，进行横向人工潮沟和纵向人工潮沟的土方开挖；开挖后的基质直接覆盖于两侧潮沟附近，并在分层滨海湿地系统中分层次种植不同植被；S7：拆除围堰；S8：定期对生态恢复工程进行维护。进一步的，首先，在生态恢复工程施工前，测量潮滩基质的地下水位随潮位的波动过程，绘制地下水位历时曲线，取各测量点的地下水位逐日最大水位差的平均值进行计算；在高滩距离海岸最高潮位点50m、30m、15m、10m、6m、4m、2m同一直线上的7个测量点，钻取3～4m深的直径为4～6cm的孔，钻孔的深度Hdr取决于高滩的高程与高潮位的高程差Δh，以及平均潮差A；Hdr＝Δh+A(I)；在钻井内安装4～6cm的PVC管，并将PVC管插到底部，在PVC管内放入能够测量并记录水位的测量仪，进行为期28天的水位测量，对每个测量点的潮差取28日的平均值，得到A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7；将(50,A1)、(30,A2)、(15,A3)、(10,A4)、(6,A5)、(4,A6)、(2,A7)与(0,A)拟合成一条平滑的曲线；在曲线上找到1/3A～1/2A的点对应的距离长度D，将D作为纵向人工潮沟的间距；根据整个高滩的面积，纵向人工潮沟的间距D可取20m～50m之间，当D值大于50m或者小于20m时，取该上下限值，即50m或者20m；横向人工潮沟的间距为纵向人工潮沟间距的2～4倍，且横向人工潮沟的个数n不少于1条；横向人工潮沟和纵向人工潮沟的坡度i取决于高滩土质的天然休止角R，当测量得到的休止角小于35度时，采用粒径为1～4cm的碎石护面以保证潮沟的边坡稳定性；潮沟的底高程Hbottom与该海域的平均低潮位一致；横向人工潮沟和纵向人工潮沟的底部宽度Wbottom为1～2m，因此横向人工潮沟和纵向人工潮沟的顶部开挖宽度Wtop按照下式计算；最终，横向人工潮沟和纵向人工潮沟的开挖总底面积不应超过高滩总面积的10％，若超过高滩总面积的10％，应重新调整设计人工潮沟底部宽度Wbottom和个数n；纵向人工潮沟，靠近外海一侧的纵轴线以平行于外海的波浪入射方向为佳，纵轴线与波浪入射方向的夹角不超过15°；分层滨海湿地系统，分为饱和区、潮间带、过渡带、缓冲带，按照水位波动幅度划分成不同的区域；在(50,A1)、(30,A2)、(15,A3)、(10,A4)、(6,A5)、(4,A6)、(2,A7)与(0,A)拟合成的曲线上到95％A的点对应的距离长度L1，曲线上到85％A的点对应的距离长度L2曲线上到65％A的点对应的距离长度L3；将L1以上区域作为饱和区，将L1～L2作为潮间带，将L2～L3作为过渡带，其余区域作为缓冲带；在饱和区、淹没区、潮间带、过渡带、缓冲带内分别种植不同种类的耐盐植被，如芦苇、盐蒿、碱蓬等；耐盐植被应选择高滩附近同一纬度带沿海区域生长的植被，避免外来生物入侵带来的负面影响，也可以选取经过论证的其他植被进行移植；随着每天的潮涨潮落，分层滨海湿地系统区域时而被淹没，时而又暴露出来；植物为动物提供生活和繁衍的栖息地，同时有利于加固分层滨海湿地系统，使整个生态系统不容易因为受潮汐作用发生破坏。进一步的，所述的S5包括以下步骤：5.1)材料、机械准备；5.2)测量放线，测设前根据图纸和测设基准资料和测量标志点，平面控制测设采用全站仪控制，标高控制采用DS3水准仪控制；5.3)护坡毛石抛填，采用陆上挖掘机与自卸汽车相结合的形式进行施工；5.4)分层填压拌合料内墙，采用陆上挖掘机配合推土机及自卸汽车相结合的形式进行施工；在背风侧预留2m左右缺口，以利于海水排出，减少海水带走填料；5.5)龙口合拢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工潮沟滩涂生态自修复系统，其特征在于：包含高滩(1)、横向人工潮沟(2)、纵向人工潮沟(3)、分层滨海湿地系统(4)和外海(5)；所述的横向人工潮沟(2)和纵向人工潮沟(3)相会交错设置在高滩(1)之间形成网状结构，使得来自外海(5)的潮水能够在中间自由流通；所述的分层滨海湿地系统(4)为高滩(1)和横向人工潮沟(2)之间、高滩(1)和纵向人工潮沟(3)之间的过渡地带；所述的横向人工潮沟(2)和纵向人工潮沟(3)用于引纳潮水，从而恢复系统的生态和生物多样性；当波浪潮汐作用强烈时，在所述的外海(5)中修建防护工程。/n

【技术特征摘要】
1.一种人工潮沟滩涂生态自修复系统，其特征在于：包含高滩(1)、横向人工潮沟(2)、纵向人工潮沟(3)、分层滨海湿地系统(4)和外海(5)；所述的横向人工潮沟(2)和纵向人工潮沟(3)相会交错设置在高滩(1)之间形成网状结构，使得来自外海(5)的潮水能够在中间自由流通；所述的分层滨海湿地系统(4)为高滩(1)和横向人工潮沟(2)之间、高滩(1)和纵向人工潮沟(3)之间的过渡地带；所述的横向人工潮沟(2)和纵向人工潮沟(3)用于引纳潮水，从而恢复系统的生态和生物多样性；当波浪潮汐作用强烈时，在所述的外海(5)中修建防护工程。


2.根据权利要求1所述的一种人工潮沟滩涂生态自修复系统，其特征在于：所述的高滩(1)为天然岸滩，所述的横向人工潮沟(2)和纵向人工潮沟(3)为人工开挖；所述的纵向人工潮沟(3)的高程在低潮位附近，横向人工潮沟(2)的高程在高滩(1)与纵向人工潮沟(3)之间。


3.权利要求1-2中任意一项所述的一种人工潮沟滩涂生态自修复系统的建设方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：对高滩(1)取3～4个地点取表层土样，对土质进行鉴定；检测高滩(1)土质不同位置的指标，包括铁、锰、总钾、有机质、总氮、有效磷、总磷、水分、总砷、有效硼、氟化物、氯化物、含盐度，从而对其生态可恢复性进行综合判定；
S2：测定外海(5)的水文条件；搜集验潮站历年的潮位资料和该海域的波浪统计资料进行水动力泥沙现场勘测，若波浪和潮汐的作用强烈，首先在外海(5)内修建防护工程从而防止高滩(1)中生态恢复工程遭到过强水流作用的破坏；
S3：测定高滩(1)基质的天然休止角R，确定横向人工潮沟(2)和纵向人工潮沟(3)的两侧岸壁的坡度i；
S4：确定横向人工潮沟(2)和纵向人工潮沟(3)的间距D、个数n、底高程Hbottom、底部宽度Wbottom、顶部开挖宽度Wtop；绘制横向人工潮沟(2)和纵向人工潮沟(3)的平面布置图和横断面设计图，以及围堰的平面布置图和断面设计图；
S5：于小潮期，在高滩(1)的外海侧修建围堰；围堰的具体施工步骤如下：
S6：清理自然状态滩面，在施工区内由下坡脚至上坡顶中间段设置数个用于供每个施工段面的开挖标高控制的相等边点，进行横向人工潮沟(2)和纵向人工潮沟(3)的土方开挖；开挖后的基质直接覆盖于两侧潮沟附近，并在分层滨海湿地系统(4)中分层次种植不同植被；
S7：拆除围堰；
S8：定期对生态恢复工程进行维护。


4.根据权利要求3所述的一种人工潮沟滩涂生态自修复系统的建设方法，其特征在于：
首先，在生态恢复工程施工前，测量潮滩基质的地下水位随潮位的波动过程，绘制地下水位历时曲线，取各测量点的地下水位逐日最大水位差的平均值进行计算；在高滩(1)距离海岸最高潮位点50m、30m、15m、10m、6m、4m、2m同一直线上的7个测量点，钻取3～4m深的直径为4～6cm的孔，钻孔的深度Hdr取决于高滩(1)的高程与高潮位的高程差Δh，以及平均潮差A；
Hdr＝Δh+A(I)；
在钻井内安装4～6cm的PVC管，并将PVC管插到底部，在PVC管内放入能够测量并记录水位的测量仪，进行为期28天的水位测量，对每个测量点的潮差取28日的平均值，得到A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7；将(50,A1)、(30,A2)、(15,A3)、(10,A4)、(6,A5)、(4,A6)、(2,A7)与(0,A)拟合成一条平滑的曲线；在曲线上找到13A～12A的点对应的距离长度D，将D作为纵向人...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚昱婷，孔俊，丁宇楠，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32