一种适用于山区性河流的沉水植物固着种植方法与流程

本发明涉及农业领域，尤其涉及沉水植物，具体来说是一种适用于山区性河流的沉水植物固着种植方法。

背景技术：

沉水植物在水生生态系统中的地位不可替代。沉水植物给水生动物提供更多的生活栖息和隐蔽场所，又可以增加水中的溶氧，净化水质，扩大水生动物的有效生存空间，同时，沉水植物的幼嫩部分又可供水生动物摄食，从而改善整个水生生态系统。沉水植物在水生态修复尤其是提高水的能见度和景观营造方面的作用日益受到人们的重视。常用沉水植物的种植方法如下：

一、叉子种植法

一般用一头带叉的竹竿或木杆作工具，作业时，作业人员乘船用叉叉住植株的茎部，叉入水中。此法适宜于丛生的沉水植物，如黑藻(Hydrillaverticillata)、穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)、蓖齿眼子菜(Potamogetonpectinatus、水盾草(Cabombacaroliniana)等。或单生的多株种植，如将苦草(Vallisnerianatans)、竹叶眼子菜(P.malaianus)等5-6株捆绑后种植。

二、抛掷法

直接抛掷法：如金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)、菹草(P.crispus)等可直接抛入水中，适用于静水体，不适宜于流动水体。若干天后，这些植物自然会慢慢沉入水底，生根萌发新芽。

包裹无纺布：用无纺布包裹种植土和植株根部，抛掷入水中，根部沉入水底，植株起初借助包裹内的种植土生长。适用于底部浆砌或无软底泥发育的水系，单生沉水植物以及因苗源紧张采用扦插法种植的沉水植物，如黑藻、伊乐藻(Elodeacanadensis)、竹叶眼子菜等。

三、其它方法

水体底部砌筑种植槽法、容器育苗种植法、悬袋种植法、沉袋种植法等。

然而，上述种植方法主要适用于平原水系等水体流速较缓慢的河流中沉水植物的种植。采用上述种植方法，当水体流速＜0.1 m/s时，沉水植物成活率高，生长良好，对生态系统不存在影响；当水体流速0.3-0.5 m/s，是生态系统的安全阈值；当流速＞0.9 m/s时.只有部分沉水植物可扎根存活，生态系统遭到破坏。山区性河流，由于地势起伏变化，水体流速往往比较大，常规的种植方法，不能满足沉水植物生长特别是种植初期扎根存活的问题，使得水体生态修复技术的适用范围受到限制。

叉子种植法和抛掷法，对于水体流速大，冲刷能力强的地表水系并不适用，沉水植物在高流速水体中难以固着生长，使得水体生态系统的构建难以实现，使得管理维护成本变高。

水体底部砌筑种植槽法的种植器般选用木箱、竹篮、柳条筐等，装土栽种以后，在水中易被风浪吹翻，使培养土及其肥效很容易流失到水里，甚至污染水质，且该方法只适用于小水域，施工麻烦、操作复杂，成本较高。

悬袋种植法、沉袋种植法主要适用于较浅水系，地势平缓的河段，施工麻烦，成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于山区性河流的沉水植物固着种植方法，所述的这种适用于山区性河流的沉水植物固着种植方法要解决现有技术中的种植沉水植物的方法施工复杂、成本高、沉水植物在高流速水体中难以固着生长的技术问题。

本发明提供了一种适用于山区性河流的沉水植物固着种植方法，

第一步：根据河流的宽度和形状确定三维网的布设尺寸，对三维植被网进行裁剪，将三维植被网设置于河道底泥中；

第二步：在三维植被网的上游设置有一个溢流坝，在三维植被网的前端，布设堆石区，所述的三维植被网通过堆石固定；

第三步：在所述的三维植被网中设置有沉水植物或者沉水植物种子。

进一步的，在所述的三维植被网中设置有沉水植物草皮。

进一步的，在河道底泥中设置有至少两个三维植被网，上游的三维植被网的高度高于下游的三维植被网的高度。

本发明通过配置根系发达、枝条狭长、柔软的抗冲刷型沉水植物，加设三维植被网等沉水植物固着种植方法，并局部压石固定三维网，解决山区性河流沉水植物固着种植问题。

三维植被网是一种常见的护坡技术，多用于河流、湖泊、道路的边坡防护。本方法对其用途进行开发，用于沉水植物固着种植，它综合土工网和植被固着的优点，可有效地解决沉水植物抗冲刷问题。三维网技术不仅显著提高了沉水植被的定植率和成活率，增强其根部固着河床的稳定性，而且还有利于沉水植被的生长，同时工程造价也较低，符合生态工程的发展方向，在我国水土保持和水生态修复中有很大的应用价值。

三维植被网主要通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的，经过沉水植物固着技术处理，可在水底泥水界面形成茂密的植被覆盖，在河底水成土表层形成盘根错节的根系，有效抑制河道水流对底泥的侵蚀，增加河底的抗剪强度，从而大幅度提高沉水植被的稳定性和抗冲刷能力。

三维植被网综合了土工网和沉水植被固着的优点，起到了复合抗冲刷的作用。沉水植被覆盖率达80%以上时能承受暴雨的冲刷，待植物生长茂盛时，能抵抗冲刷的河底流速达6m/s。

在三维植被网的上游点缀堆石在水流冲刷较大处，实施消能，特别是为行洪期水体沉水植物减少水力冲刷（静水区域纵向范围约为消能设施高度的15-30倍），安装三维网于河道底泥中，并采取压石固定，减少水流对底泥的冲刷，为沉水植物生长创造条件，最后种植根系发达、枝条狭长、柔软的沉水植物。注意：无论是带泥沉水植物、还是水洗水草，种植到项目水域后都需要一定时期的生根抓泥阶段，如种植刚结束即进入暴雨季节时，可采取以下快速防护措施：模块化草皮和构建沉水植物种子库。

本发明和已有技术相比，其技术效果是积极和明显的。本发明解决了常规种植方法不适用于高流速水体沉水植物生长存活的问题，同时解决了山区性河流沉水植物群落构建及系统长期稳定性的问题。本发明的方法可适应水体流速较大的山区性河流沉水植物的固着种植，减少了水体流速对生态修复技术的应用范围的限制。本发明通过堆石消能，三维网种植基，沉水植物优化配置，沉水植被可抵抗6m/s左右的水力冲刷。本发明的方法具有建造简单易行、后期维护简单、无能耗、成本较低等优点，且沉水植物在生长过程中会吸收水体中的营养物质，包括氮、磷等，针对富营养化的水体、湿地，可采用每年有计划地收割沉水植物的方式转移水体中过量的营养物质，对缓解水体富营养化起到积极作用。

附图说明

图1为本发明的一种适用于山区性河流的沉水植物固着种植方法种植示意图。

图2为本发明采用的三维植被网的结构示意图。

图3为含沉水植被河流的流速垂向分布图。

具体实施方式

实施例1

本发明提供了一种适用于山区性河流的沉水植物固着种植方法，

第一步：根据河流的宽度和形状确定三维植被网4的布设尺寸，对三维植被网4进行裁剪，将三维植被网4设置于河道底泥中，所述的三维植被网4中的网孔圆滑面垂直于水流方向；

第二步：在三维植被网4的上游设置有一个溢流坝1，在三维植被网4的前端，布设堆石区3，所述的三维植被网4通过堆石固定；堆石区，实现水流冲刷消能，同时对三维网起到压石固定作用；

第三步：在所述的三维植被网3中设置有沉水植物或者沉水植物种子2。

进一步的，在所述的三维植被网4中设置有沉水植物草皮2。

进一步的，在河道底泥中设置有至少两个三维植被网4，上游的三维植被网4的高度高于下游的三维植被网4的高度。

具体的，种植根系发达、枝条狭长、柔软的抗冲刷型沉水植物2于三维网工格4中，形成水下沉水植物群落，或者，在水草培育基地或者施工现场附近预先采用三维网4培育成三维网植物草皮4，然后再固着于河道底泥中，或者在三维网工格4内把配置好的适合沉水植物草籽2，经过处理后，播撒于河道基底，形成河流沉水植物种子库。

本发明经济高效的实现沉水植被全水底覆盖，大大提高沉水植物整体抗冲刷能力。

实施例2 重庆市跳蹬河（九龙坡区段）水生态修复工程

跳蹬河（九龙坡区段）为山区河流，平均坡降2.4‰，多年平均流量0.89m³/s。枯季时流量较小，一般在0.2-0.5m³/s，降雨多集中在5-9月，占全年降雨量70%以上，丰水期日常流速可达0.8-2.0 m/s，故本案配置了根系发达、枝条狭长、柔软的抗冲刷型沉水植物，加设三维网等沉水植物固着种植措施，同时充分利用滚水坝、堆石的消能功能，并局部压石固定三维网。

无论是带泥沉水植物、还是水洗水草，种植到项目水域后都需要一定时期的生根抓泥阶段，如工期与植被培植期发生矛盾，在工程刚竣工即进入暴雨季节时，可采取以下快速防护措施：

（1）模块化草皮 无论是带泥沉水植物、还是水洗水草，种植到项目水域后都需要一定时期的生根抓泥阶段，当工期与植被培植期发生矛盾，在工程刚竣工即进入暴雨季节时，需采取“加筋草皮”对工程进行快速防护，以便竣工后即可得到全面覆盖的防冲刷植被。“加筋草皮”采用三维植被网在水草培育基地或工地附近的空地上预先培植成沉水植物草皮，然后铺设至沉水植物配置区域。

（2）构建沉水植物种子库 在配置水草的同时，把配置好的适合沉水植物草籽，经过处理后，播撒于河道基底，形成河流沉水植物种子库。这将经济高效的实现沉水植被全水底覆盖，大大提高沉水植物整体抗冲刷能力。

澭水堰与堆石的消能缓流作用：

项目河段设有50cm高澭水堰，同时沉水植物种植时将点缀堆石实施消能，特别是为行洪期水体沉水植物较少水力冲刷（静水区域纵向范围约为消能设施高度的15-30倍）。

相关研究表明，无植物区域的河流水流速度垂向分布呈“J”型，符合对数分布关系；有植物区域，无论是否淹没，水流流速垂向分布呈“S”型，分布图形如图2（横坐标为相对水深，其中H是离底距离，Z为水深，U为流速m/s）所示：

含沉水植物的水流垂向流速分布曲线存在一条流速分界线，在其上部流速变大，下部流速变小，在相对水深H/Z=0.3附近。以H/Z=0.3为分界线：在分界线以上，流速变大，植物越密，流速越大；在分界线以下，流速减小，植物越密，流速越小。

通过沉堆石消能、三维网种植基，沉水植物优化配置，沉水植被可抵抗5m/s左右的水力冲刷，这远大于跳蹬河丰水期日常水流速度；河段整体设计洪峰流量为379m³/s，干流水深3.7m，水流速度约8m/s，单独考虑植被本身的消能缓流作用，沉水植被高度（0.6m）与水深之比H/Z为0.15，在0.3分界线以下，流速减小，植物越密，流速越小，沉水植物所处水层流速小于3m/s，处于沉水植物可承受的范围。本项目现状沉水植物生长良好。