本发明涉及一种河道生态减渗的方法，属于河道治理技术领域。
背景技术：
河流是自然生态系统的重要组成部分，是地球生命的重要支持系统，为动植物的生存和发展提供了基础，是生态系统中生物多样性、系统连续性、生态稳定性的保障，也是人类不可或缺的生命线。目前，河流生命健康状态已经得到世界各国的广泛重视，河流生态修复需求越来越大。河流水量的多少和有无则成为干旱地区河流生态修复的关键。水是河流生命健康及发挥其生态功能的决定性因子。我国北方大部分城市干旱缺水，河流水量小甚至干涸，难以满足河流生态修复需求。针对干旱地区有限的水资源量，砂砾石河流生态修复工程中对河道进行减渗处理是必不可少的关键环节。
目前，用于河道减渗的材料和措施大致有以下几种：1、混凝土，一般采用现浇或是与块石、预制板结合对河道进行硬护砌；2、土工膜，直接铺设进行防渗；3、粘土，铺设一定厚度的粘土或膨润土层进行防渗；4、膨润土防水毯，直接铺设进行防渗；前两者虽能起到较好的防渗效果，但对河道自然生态系统存在不良影响，有损水相、土壤相、气相和生物相的相互联系，破坏了河流自然生态系统，河水失去自净能力，水质恶化加快；第三种材料相对前两者对自然生态系统影响略小，但在河道中增加了一些难降解的异物层，与自然河道不太协调，同时，一旦受洪水冲刷可能会被成片掀起；第四种材料粘土层防渗则生态效果良好，但膨润土防水毯减渗基本是无法恢复的，且会隔断减渗层上下微生物等的迁移，从而导致减渗层以下包气带净污能力大幅度降低。因此，迫切需要一种不会破坏河流自然生态系统，不会使得水质恶化的方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对传统的河道减渗方法对河道自然生态系统存在不良影响，有损水相、土壤相、气相和生物相的相互联系，破坏了河流自然生态系统，使得河水失去自净能力，加快水质恶化的问题，提供了一种河道生态减渗的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种河道生态减渗的方法，其特征在于具体生态减渗方法为：
（1）取竹龄为3～5年的竹子，取竹子的主干，并使用竹子的主干制备成高为25～30cm的竹筒，将竹筒浸泡于质量分数为5％的双氧水中，浸泡5～6h，随后将竹筒取出，自然晾晒2～3天；
（2）将晾晒后的竹筒放入管式炭化炉中，使用氮气保护，以5℃/min升温至170～180℃，保温70～90min，再以3℃/min升温至430～470℃，保温炭化8～12h，自然冷却至室温，收集炭化竹筒，备用；
（3）按质量比6:7:2～6:7:4，将蛭石、饭麦石及海泡石放入碾磨机中进行碾磨，过150目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒与过筛颗粒质量30～35％的含水量为70～75％池塘淤泥混合均匀，得填充料；
（4）将填充料填满备用炭化竹筒内，使用纱布密封竹筒口，再将密封后的炭化竹筒置于26～30℃下，静置3～5天后去除纱布，随后对炭化竹筒进行自然晾晒至炭化竹筒内的填充料含水量为25～30％，得处理柱；
（5）清理开挖后的河道表面，再在清理后的河道表面铺设一层厚度为5～8cm粒径小于3mm的细沙并压实，再将上述处理柱布满细沙表面上，同时使用粒径小于3mm的细沙填充至处理柱间的间隙内；
（6）在上述处理柱间的间隙被填充后进行平整夯实，随后使用保护颗粒铺设于处理柱上，铺设后度为45～55cm，再使用振动碾均匀压实，即可完成河道生态减渗。
所述步骤（5）粒径小于3mm的细沙是河道土沙筛选而得。
所述步骤（6）保护颗粒为按质量比1:3:6，将蒙脱石、硅藻土及河卵石放入粉碎机中进行粉碎，再过100目筛，收集过筛颗粒，即可得保护颗粒。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明采用的材料都是天然物质，与河道的相容性好，不易破坏水相、土壤相、气相和生物相的相互联系，同时利用碳化的竹筒对有害物进行吸附，利用填充料减缓水流下渗速度，净化水质，再使用保护颗粒在净化水质的时，提高水的自净能力；
（2）本发明中充分利用自制的处理柱对水质进行净化，提高了水的洁净度，保护了河流生态系统的健康发展；
（3）本发明对河水的减渗效果好，满足了河水生态减渗要求，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
处理柱的制备：取竹龄为3～5年的竹子，取竹子的主干，并使用竹子的主干制备成高为25～30cm的竹筒，将竹筒浸泡于质量分数为5％的双氧水中，浸泡5～6h，随后将竹筒取出，自然晾晒2～3天；将晾晒后的竹筒放入管式炭化炉中，使用氮气保护，以5℃/min升温至170～180℃，保温70～90min，再以3℃/min升温至430～470℃，保温炭化8～12h，自然冷却至室温，收集炭化竹筒；再按质量比6:7:2～6:7:4，将蛭石、饭麦石及海泡石放入碾磨机中进行碾磨，过150目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒与过筛颗粒质量30～35％的含水量为70～75％池塘淤泥混合均匀，得填充料；将填充料填满炭化竹筒内，使用纱布密封竹筒口，再将密封后的炭化竹筒置于26～30℃下，静置3～5天后去除纱布，随后对炭化竹筒进行自然晾晒至炭化竹筒内的填充料含水量为25～30％，得处理柱。
河道生态减渗：清理开挖后的河道表面，在清理后的河道表面铺设一层厚度为5～8cm粒径小于3mm的细沙并压实，再将处理柱布满细沙表面上，同时使用粒径小于3mm的细沙填充至处理柱间的间隙内；在处理柱间的间隙被填充后进行平整夯实，随后使用保护颗粒铺设于处理柱上，铺设后度为45～55cm，再使用振动碾均匀压实，即可完成河道生态减渗。其中粒径小于3mm的细沙是河道土沙筛选而得。保护颗粒为按质量比1:3:6，将蒙脱石、硅藻土及河卵石放入粉碎机中进行粉碎，再过100目筛，收集过筛颗粒，即可得保护颗粒。
空白对照例：首先以膨润土防水毯为主要减渗材料，直接铺设于夯实平整、无坑洼积水的河道基层表面，再铺设土工膜即可。铺设前河道的渗透系数为3.5×10-5cm/s，而铺设后15天，河道的渗透系数为1.5×10-6cm/s，水中的磷的含量由2.1mg/l提高至2.5mg/l，水中总氮的含量从24mg/l提高至27mg/l，降低了河水自净化能力。
实例1
处理柱的制备：取竹龄为5年的竹子，取竹子的主干，并使用竹子的主干制备成高为30cm的竹筒，将竹筒浸泡于质量分数为5％的双氧水中，浸泡6h，随后将竹筒取出，自然晾晒3天；将晾晒后的竹筒放入管式炭化炉中，使用氮气保护，以5℃/min升温至180℃，保温90min，再以3℃/min升温至470℃，保温炭化12h，自然冷却至室温，收集炭化竹筒；再按质量比6:7:4，将蛭石、饭麦石及海泡石放入碾磨机中进行碾磨，过150目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒与过筛颗粒质量35％的含水量为75％池塘淤泥混合均匀，得填充料；将填充料填满炭化竹筒内，使用纱布密封竹筒口，再将密封后的炭化竹筒置于30℃下，静置5天后去除纱布，随后对炭化竹筒进行自然晾晒至炭化竹筒内的填充料含水量为30％，得处理柱。
河道生态减渗：清理开挖后的河道表面，在清理后的河道表面铺设一层厚度为5cm粒径小于3mm的细沙并压实，再将处理柱布满细沙表面上，同时使用粒径小于3mm的细沙填充至处理柱间的间隙内；在处理柱间的间隙被填充后进行平整夯实，随后使用保护颗粒铺设于处理柱上，铺设后度为55cm，再使用振动碾均匀压实，即可完成河道生态减渗。其中粒径小于3mm的细沙是河道土沙筛选而得。保护颗粒为按质量比1:3:6，将蒙脱石、硅藻土及河卵石放入粉碎机中进行粉碎，再过100目筛，收集过筛颗粒，即可得保护颗粒。
首先将渗透系数为2×10-5cm/s的河道进行抽水，将河道中的水排出，再利用实例1中的减渗方法对该河道进行减渗处理，治理结束后，对河道进行注水，10天后，对其进行检测，该河道的渗透系数为2×10-8cm/s，水中磷的含量从2.5mg/l降低至0.45mg/l，水中总氮的含量从29mg/l降低至13mg/l。
实例2
处理柱的制备：取竹龄为3年的竹子，取竹子的主干，并使用竹子的主干制备成高为25cm的竹筒，将竹筒浸泡于质量分数为5％的双氧水中，浸泡5h，随后将竹筒取出，自然晾晒2天；将晾晒后的竹筒放入管式炭化炉中，使用氮气保护，以5℃/min升温至170℃，保温70min，再以3℃/min升温至430℃，保温炭化8h，自然冷却至室温，收集炭化竹筒；再按质量比6:7:2，将蛭石、饭麦石及海泡石放入碾磨机中进行碾磨，过150目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒与过筛颗粒质量30％的含水量为70％池塘淤泥混合均匀，得填充料；将填充料填满炭化竹筒内，使用纱布密封竹筒口，再将密封后的炭化竹筒置于26℃下，静置3天后去除纱布，随后对炭化竹筒进行自然晾晒至炭化竹筒内的填充料含水量为25％，得处理柱。
河道生态减渗：清理开挖后的河道表面，在清理后的河道表面铺设一层厚度为5cm粒径小于3mm的细沙并压实，再将处理柱布满细沙表面上，同时使用粒径小于3mm的细沙填充至处理柱间的间隙内；在处理柱间的间隙被填充后进行平整夯实，随后使用保护颗粒铺设于处理柱上，铺设后度为45cm，再使用振动碾均匀压实，即可完成河道生态减渗。其中粒径小于3mm的细沙是河道土沙筛选而得。保护颗粒为按质量比1:3:6，将蒙脱石、硅藻土及河卵石放入粉碎机中进行粉碎，再过100目筛，收集过筛颗粒，即可得保护颗粒。
首先将渗透系数为1.73×10-6cm/s的河道进行抽水，将河道中的水排出，再利用实例2中的减渗方法对该河道进行减渗处理，治理结束后，对河道进行注水，15天后，对其进行检测，河道中水的渗透系数为1×10-8cm/s，水中磷的含量从2.4mg/l降低至0.4mg/l，水中总氮的含量从27mg/l降低至12mg/l。
实例3
处理柱的制备：取竹龄为4年的竹子，取竹子的主干，并使用竹子的主干制备成高为27cm的竹筒，将竹筒浸泡于质量分数为5％的双氧水中，浸泡6h，随后将竹筒取出，自然晾晒2天；将晾晒后的竹筒放入管式炭化炉中，使用氮气保护，以5℃/min升温至175℃，保温80min，再以3℃/min升温至440℃，保温炭化10h，自然冷却至室温，收集炭化竹筒；再按质量比6:7:3，将蛭石、饭麦石及海泡石放入碾磨机中进行碾磨，过150目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒与过筛颗粒质量32％的含水量为72％池塘淤泥混合均匀，得填充料；将填充料填满炭化竹筒内，使用纱布密封竹筒口，再将密封后的炭化竹筒置于28℃下，静置4天后去除纱布，随后对炭化竹筒进行自然晾晒至炭化竹筒内的填充料含水量为27％，得处理柱。
河道生态减渗：清理开挖后的河道表面，在清理后的河道表面铺设一层厚度为7cm粒径小于3mm的细沙并压实，再将处理柱布满细沙表面上，同时使用粒径小于3mm的细沙填充至处理柱间的间隙内；在处理柱间的间隙被填充后进行平整夯实，随后使用保护颗粒铺设于处理柱上，铺设后度为50cm，再使用振动碾均匀压实，即可完成河道生态减渗。其中粒径小于3mm的细沙是河道土沙筛选而得。保护颗粒为按质量比1:3:6，将蒙脱石、硅藻土及河卵石放入粉碎机中进行粉碎，再过100目筛，收集过筛颗粒，即可得保护颗粒。
首先将渗透系数为3×10-5cm/s的河道进行抽水，将河道中的水排出，再利用实例3中的减渗方法对该河道进行减渗处理，治理结束后，对河道进行注水，15天后，对其进行检测，河道中水的渗透系数为3×10-8cm/s，水中磷的含量从2.8mg/l降低至0.5mg/l，水中总氮的含量从30mg/l降低至15mg/l。