一种适用于粉砂淤泥质海岸的生态岸滩构建方法

技术领域

本发明涉及海岸带生态修复技术领域。更具体地说，本发明涉及一种适用于粉砂淤泥质海岸的生态岸滩构建方法。

背景技术

粉砂淤泥质海岸由河流携带入海的大量细颗粒泥沙在潮流与波浪作用下输送、沉积而成。该区域的泥沙运动十分活跃，具有复杂性和多样性，易起动、沉降快，在波浪和水流作用下，泥沙运动形态中同时存在悬移质、推移质以及临底高浓度含沙水体，导致该区域生物群落较为单一。

近年来，出现了一些针对潮滩生态修复的技术，如针对粉砂淤泥质滨海潮滩植被恢复的方法(专利号CN106068754A)，主要是在潮汐作用较弱的潮上带及不受中潮位淹灌的高潮区，构建“高台田+田间排灌系统+微沟种植”或“高台田+排水沟+高垄深沟种植”模式，选用耐盐先锋植被进行盐地碱蓬微沟播种避盐播种、芦苇根茎移栽、柽柳育苗移栽的植被恢复栽培技术。以及近海生态修复礁群技术(专利号CN104429893A)，主要是能够控制礁体悬浮深度，在水域中层、中上层或中下层进行增殖，有效修复、改善近海生态环境的近海生态修复礁群。

以上技术，主要解决的是滨海滩涂植被或牡蛎礁群等局部的生态问题，而缺少针对粉砂淤泥质滩涂岸线整体修复的研究，尤其是融合陆生植被、水生植被、水生生物等不同生态位的生态修复研究尚未见报道，并且针对粉砂淤泥质海岸的高浓度含沙水体，这些技术所构建的结构模式，不能起到有效的防浪防淤效果，生态修复效果受影响。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种适用于粉砂淤泥质海岸的生态岸滩构建方法，以解决现有技术缺乏对粉砂淤泥质海岸的生态修复缺乏适用性、生态修复效果不佳的技术问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种适用于粉砂淤泥质海岸的生态岸滩构建方法，在岸坡上沿临水侧至临岸侧的方向向上布置生态岸滩，生态岸滩的下端位于低潮位线以下、生态岸滩的上端位于高潮位线以上，包括如下构建步骤：

S1、测定海域流速及水质指标，在岸坡的下端选定区域，构建海草床；

S2、在岸坡位于海草床的临岸侧布置牡蛎礁群；

S3、在岸坡位于牡蛎礁群的临岸侧构建块石拦砂坝，块石拦砂坝位于高潮位线与低潮位线之间，块石拦砂坝以第一管桩作为固定基础，第一管桩的下端垂直于坡面方向插入固定在岸坡上、上端位于岸坡面以上，在岸坡上位于第一管桩的上端周围区域填筑一级块石作为拦砂坝垫层，在拦砂坝垫层上垒放粒径大于一级块石的二级块石，形成拦砂坝坝体，在拦砂坝坝体上挂养牡蛎串及牡蛎幼苗；

S4、在岸坡位于块石构建拦砂坝的临岸侧构建生态护岸，生态护岸的下端位于高潮位线以下、上端位于高潮位线以上，形成由海草床、牡蛎礁群、块石拦砂坝、生态护岸构成的生态岸滩。

优选的是，所述牡蛎礁群包括靠近所述海草床设置的第一牡蛎礁单元和靠近所述块石拦砂坝设置的第二牡蛎礁单元，第二牡蛎礁单元位于低潮位线处，第一牡蛎礁单元为挂养牡蛎礁，挂养牡蛎礁以垂直于坡面方向插入固定在岸坡上的基柱为基础，在基柱之间挂养牡蛎串及牡蛎幼苗，第二牡蛎礁单元为块石牡蛎礁，块石牡蛎礁以第二管桩为固定基础，第二管桩的下端垂直于坡面方向插入固定在岸坡上，在第二管桩的上端之间设置块石基础，在块石基础上固定牡蛎串及牡蛎幼苗。

优选的是，所述挂养牡蛎礁的所述基柱为松木桩，每六根松木桩沿正六边形分布，形成一个挂养单元，挂养单元沿海岸线间隔设置多个，每个挂养单元的相邻松木桩之间牵引连接绳索，在绳索上挂养牡蛎串及牡蛎幼苗。

优选的是，所述块石牡蛎礁的所述第二管桩沿海岸线延伸方向成排设置且在垂直于海岸线的方向平行设置有多排，所述第二管桩为混凝土管桩，相邻两排所述第二管桩的上端之间填充设置有碎石垫层，所述块石基础为粒径大于所述二级块石的三级块石，三级块石投放在碎石垫层上，牡蛎串及牡蛎幼苗固定在三级块石上。

优选的是，所述第一管桩为混凝土管桩且在海岸线方向，所述第一管桩的设置间隔大于所述第二管桩的设置间隔。

优选的是，所述海草床包括多个沿海岸线方向组装排列设置的海草床单元，海草床单元包括从底层向上依次设置的支撑层、种植层、固定层，支撑层采用植物纤维材料设置，种植层采用棕垫作为基质并在支撑层上铺设有多层，在棕垫上均匀播撒有海草种子，固定层盖设在种植层上。

优选的是，所述生态护岸包括在岸坡上从底层向上依次铺设的土工布层、碎石层、混凝土框格层，混凝土框格层的下段框格内侧填筑有聚氨酯碎石，混凝土框格层的上段框格内侧从底层向上依次填充有聚氨酯碎石、碎石填充层、素土种植基，在素土种植基中种植植被。

优选的是，所述植被包括恢复草本植被和灌木植被，恢复草本植被间隔设置在所述上段框格上，灌木植被设置于所述上段框格的上侧。

优选的是，所述块石拦砂坝由多个拦砂坝单元组成，拦砂坝单元的高度范围为50～100cm、拦砂坝单元的长度为10～15m，拦砂坝单元的间距为5～10m。

本发明至少包括以下有益效果：本发明的适用于粉砂淤泥质海岸的生态岸滩构建方法从水侧至岸侧构建了包括海草床、牡蛎礁群、块石拦砂坝、生态护岸在内的生态岸滩，对粉砂淤泥质海岸实施系统治理修复，从浅海、潮间带、海岸，循序渐进达到粉砂淤泥质海岸生态修复与治理，海草床、牡蛎礁群、块石拦砂坝、生态护岸之间一方面能适应海水带及岸坡形态，提升岸滩的稳定性，另一方面，海草为牡蛎等生态系统消费者提供稳定的食物来源，牡蛎礁群为海草、虾蟹鱼等提供稳定的基质和多样的生境，拦砂坝为岸坡提供可靠的防浪防淤的保障，坚固稳定的生态护岸，也为草-灌植被提供可靠的基础，海草床、牡蛎礁群、块石拦砂坝、生态护岸相互之间协同共建生态岸滩系统，融合了陆生植被、水生植被、水生生物等不同生态位，可有效提升滨海粉砂淤泥质潮滩生物多样性、生态安全性、结构稳定性，解决了岸滩生物类群单一、生物多样性低的问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明构建的生态岸滩的立体结构示意图；

图2为本发明的一个实施例的块石拦砂坝的立体结构图；

图3为本发明的一个实施例的海草床的拆分结构示意图；

图4为本发明的一个实施例的第一牡蛎礁单元的侧视结构图；

图5为本发明的一个实施例的第一牡蛎礁单元的俯视结构图；

图6为本发明的一个实施例的第二牡蛎礁单元的侧视结构图；

图7为本发明的一个实施例的生态护岸的立体结构图；

图8为本发明的一个实施例的适用于粉砂淤泥质海岸的生态岸滩构建方法的流程图；

说明书附图标记：1、海草床，2、第一牡蛎礁单元，3、第二牡蛎礁单元，4、块石拦砂坝，5、生态护岸，6、支撑层，7、种植层，8、海草幼苗，9、固定层，10、第一管桩，11、碎石垫层，12、一级块石，13、二级块石，14、第二管桩，15、基柱，16、绳索，17、三级块石，18、混凝土框格，19、聚氨酯碎石，20、碎石填充层，21、素土种植基，22、草本植被，23、灌木植被，24、牡蛎串。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-8所示，本发明提供一种适用于粉砂淤泥质海岸的生态岸滩构建方法，在岸坡上沿临水侧至临岸侧的方向向上布置生态岸滩，生态岸滩的下端位于低潮位线以下、生态岸滩的上端位于高潮位线以上，包括如下构建步骤：

S1、测定海域流速及水质指标，在岸坡的下端选定区域，构建海草床1。

根据海水深度的不同，海岸带从上至下一般依次包括海岸区、潮间带、浅海区，潮间带的上端分界线为高潮位线、下端分界线为低潮位线，岸坡上对应的海草床1位于浅海区内，完全位于海水中，海草床1采用模块化的结构形式，宽1～2m，长度25～30m为一个模块单元。

S2、在岸坡位于海草床1的临岸侧布置牡蛎礁群。

牡蛎礁群固定在岸坡上，对应基本位于海岸带的浅海区，基本可被最低位的潮水覆盖，牡蛎礁群中的牡蛎以海草作为食物来源，而牡蛎礁群为海水中的海草、虾蟹鱼等提供稳定的基质和多样的生境。

S3、结合图1、图6所示，在岸坡位于牡蛎礁群的临岸侧构建块石拦砂坝4，块石拦砂坝4位于高潮位线与低潮位线之间，块石拦砂坝4以第一管桩10作为固定基础，第一管桩10的下端垂直于坡面方向插入固定在岸坡上、上端位于岸坡面以上，在岸坡上位于第一管桩10的上端周围区域填筑一级块石12作为拦砂坝垫层，在拦砂坝垫层上垒放粒径大于一级块石12的二级块石13，形成拦砂坝坝体，在拦砂坝坝体上挂养牡蛎串24及牡蛎幼苗。

在潮间带设置块石拦砂坝4，为岸坡提供可靠的防浪防淤的保障，成排设置第一管桩10作为固定基础，插入至岸坡中，间隔2m设置，先在第一管桩10附近填筑粒径10～30cm的一级块石12作为拦砂坝垫层，然后在拦砂坝垫层上垒放粒径30～60cm的二级块石13形成拦砂坝坝体，最后在拦砂坝的中部、潮位可以淹没的位置，挂养棕绳牡蛎串24及牡蛎幼苗。

根据需要可在第一管桩10周围从下向上依次摆放不同级配且粒径越来越大的块石，一方面有助于构建结构更为牢固的拦砂坝，另一方面，上方的二级块石13质量更大、块石之间形成较大间隙，下方的一级块石12质量、体积更小，形成较小间隙，结合对岸坡倾斜形态的利用，针对海水中携带的粉砂淤泥在重力下产生的竖向分布形态，下端的较小间隙有助于抵抗海水向上冲刷过程中下层的泥沙通过，而上层的块石高度较高、较大间隙则有利于海水的水层透过，透过的海水可从拦砂坝向岸一侧退潮返回海中，既拦截泥沙，也起到一定的消浪、护滩作用，海水经过牡蛎礁群进行一次净化后，通过在拦砂坝上设置的牡蛎生物也能起到二次净化作用。

S4、在岸坡位于块石构建拦砂坝的临岸侧构建生态护岸5，生态护岸5的下端位于高潮位线以下、上端位于高潮位线以上，形成由海草床1、牡蛎礁群、块石拦砂坝4、生态护岸5构成的生态岸滩。

生态护岸5主要由植物构成，首先施工生态护岸5基础，保持坡面坚固稳定，再施工种植基，种植基主要包括碎石、营养土，然后种植生态植被，提高坡面的生态功能。

本发明的适用于粉砂淤泥质海岸的生态岸滩构建方法从水侧至岸侧构建了包括海草床1、牡蛎礁群、块石拦砂坝4、生态护岸5在内的生态岸滩，对粉砂淤泥质海岸实施系统治理修复，从浅海、潮间带、海岸，循序渐进达到粉砂淤泥质海岸生态修复与治理，海草床1、牡蛎礁群、块石拦砂坝4、生态护岸5之间一方面能适应海水带及岸坡形态，另一方面，海草为牡蛎等生态系统消费者提供稳定的食物来源，牡蛎礁群为海草、虾蟹鱼等提供稳定的基质和多样的生境，拦砂坝为岸坡提供可靠的防浪防淤的保障，坚固稳定的生态护岸5，也为草-灌植被提供可靠的基础，海草床1、牡蛎礁群、块石拦砂坝4、生态护岸5相互之间协同共建生态岸滩系统，融合了陆生植被、水生植被、水生生物等不同生态位，可有效提升滨海粉砂淤泥质潮滩生物多样性、生态安全性、结构稳定性。

在另一种技术方案中，如图1、3、4、5所示，所述牡蛎礁群包括靠近所述海草床1设置的第一牡蛎礁单元2和靠近所述块石拦砂坝4设置的第二牡蛎礁单元3，第二牡蛎礁单元3位于低潮位线处，第一牡蛎礁单元2为挂养牡蛎礁，挂养牡蛎礁以垂直于坡面方向插入固定在岸坡上的基柱15为基础，在基柱15之间挂养牡蛎串24及牡蛎幼苗，第二牡蛎礁单元3为块石牡蛎礁，块石牡蛎礁以第二管桩14为固定基础，第二管桩14的下端垂直于坡面方向插入固定在岸坡上，在第二管桩14的上端之间设置块石基础，在块石基础上固定牡蛎串24及牡蛎幼苗。

针对岸坡环境设置了两种结构形态的牡蛎礁群单元，第一牡蛎礁单元2靠近海草床1设置，位于海水中较深的位置，利用基柱15作为固定基础来设置牡蛎集群，可设置范围、数量更多，起到更好的生态净化作用，第二牡蛎礁单元3则位于海水中相对更浅的位置，利用第二管桩14作为固定基础，通过第二管桩14限位布置块石基础，也能对海水中泥沙起到一定的阻挡及过滤作用，同样在块石基础上布置牡蛎生物，与第一牡蛎礁单元2形成组合型的牡蛎礁生态群落。

在另一种技术方案中，如图3-4所示，所述挂养牡蛎礁的所述基柱15为松木桩，每六根松木桩沿正六边形分布，形成一个挂养单元，挂养单元沿海岸线间隔设置多个，每个挂养单元的相邻松木桩之间牵引连接绳索16，在绳索16上挂养牡蛎串24及牡蛎幼苗。

挂养单元利用防水防腐蚀能力强的松木构建生态基础，对环境友好，绳索16采用棕绳，牡蛎串24基本垂直于松木桩径向设置，形成的六边形单元保证了牡蛎布置的空间和与海水的接触面积，同时在海水中受力较为均匀，有利于保持挂养单元结构的稳定性。

在另一种技术方案中，如图1、5所示，所述块石牡蛎礁的所述第二管桩14沿海岸线延伸方向成排设置且在垂直于海岸线的方向平行设置有多排，所述第二管桩14为混凝土管桩，相邻两排所述第二管桩14的上端之间填充设置有碎石垫层11，所述块石基础为粒径大于所述二级块石13的三级块石17，三级块石17投放在碎石垫层11上，牡蛎串24及牡蛎幼苗固定在三级块石17上。

块石牡蛎礁更靠近海面，沿海岸线方向设置两排混凝土管桩作为第二管桩14，在两排第二管桩14之间先设置碎石垫层11以平整对应坡面位置，同时起到扩散应力、排水的作用，将混凝土管桩固定在块石牡蛎礁构建区域，混凝土管桩长3m、直径5～10cm，打入土壤深度1m，混凝土管桩间距0.5m，在混凝土管桩中间填充粒径5-10cm的碎石垫层11，然后在碎石垫层11上投放粒径30～100cm的块石作为相比一级、二级块石13粒径更大的三级块石17，最后在块石上固定棕绳牡蛎串24及牡蛎幼苗。第二管桩14露出岸坡土壤的长度更大、间隔设置更小，能够起到对围设在内侧的下部的块石起到限位作用，块石牡蛎礁的块石粒径更大，由于所处的海水深度比块石拦砂坝4更深，因此从在海水中的结构稳定性及功能性考虑，选择粒径及间隙更大的三级块石17，对泥沙进行初级过滤，同时以三级块石17为作为牡蛎的附着基，对岸滩有较好的稳定性能。

在另一种技术方案中，如图1、5-6所示，所述第一管桩10为混凝土管桩且在海岸线方向，所述第一管桩10的设置间隔大于所述第二管桩14的设置间隔。混凝土管桩主要为块石拦砂坝4所在的岸坡面进行加固并作为固定基础，块石拦砂坝4以块石作为拦砂坝结构主体。

在另一种技术方案中，如图2所示，所述海草床1包括多个沿海岸线方向组装排列设置的海草床单元，海草床单元包括从底层向上依次设置的支撑层6、种植层7、固定层9，支撑层6采用植物纤维材料设置，种植层7采用棕垫作为基质并在支撑层6上铺设有多层，在棕垫上均匀播撒有海草种子，固定层9盖设在种植层7上。

支撑层6为韧性较强的植物枝条编织的网状结构，孔径为5～8cm，种植层7为在支撑层6上铺设的棕垫层，作为海草种子的种植基质，棕垫层厚3～5cm，固定层9采用同支撑层6一样的材质与结构，支撑层6起支撑作用，海草种子均匀撒播在种植层7上形成植物层，最后固定层9铺设在海草幼苗8上固定海草，三层重叠完成之后，使用韧性较强的植物枝条将海草床单元主体固定好。然后将海草床单元铺置于目标区域，播撒不同品种海草种子的单元交错布置，提高构建海草床1区域的生物多样性和异质性。

在另一种技术方案中，如图7所示，所述生态护岸5包括在岸坡上从底层向上依次铺设的土工布层、碎石层、混凝土框格18层，混凝土框格18层的下段框格内侧填筑有聚氨酯碎石19，混凝土框格18层的上段框格内侧从底层向上依次填充有聚氨酯碎石19、碎石填充层20、素土种植基21，在素土种植基21中种植植被。

在混凝土框格18形成的框架结构中，在从水侧至岸侧方向上分为上段框格和下段框格，下段框格内填筑的聚氨酯碎石19中作为胶黏剂的聚氨酯与碎石的比例为1:9，基本位于潮间带的上端区域内，主要用于保证坡面结构稳定，而上段框格内在铺设聚氨酯碎石19后，再铺设碎石及素土种植基21营养土，在营养土中种植草-灌植被，提高坡面的生态功能。优选的，所述上段框格位于高潮位线以上。

在另一种技术方案中，如图7所示，所述植被包括恢复草本植被22和灌木植被23，恢复草本植被22间隔设置在所述上段框格上，灌木植被23设置于所述上段框格的上侧。

针对生态护岸5对环境的功能影响及养护等方面的不同，设置多种植物体系，同时也具备更好的生态景观效果。

在另一种技术方案中，如图1所示，所述块石拦砂坝4由多个拦砂坝单元组成，拦砂坝单元的高度范围为50～100cm、拦砂坝单元的长度为10～15m，拦砂坝单元的间距为5～10m。通过间隔设置拦砂坝单元可以改变海水的流动状态，促使泥沙沉积。

以下给出一个具体实施项目案例，该项目工程位于山东某地粉砂淤泥质潮滩，工程实施前潮滩受泥沙影响较大，且生物单一。该项目采用本发明的适用于粉砂淤泥质海岸的生态岸滩构建方法，如图8所示，以提升岸滩的稳定性和生物多样性。

选定日本鳗草、海菖蒲、泰来草作为该区域海草床构建主要品种，组装模块化海草床单元宽1.5m、长25m，投放在指定位置。通过挂养牡蛎礁和块石牡蛎礁间距10m布置构成牡蛎礁群。拦砂坝高度50～100cm、单体长度10～15m，拦砂坝单体间距5～10m；在拦砂坝中下部，潮位可以淹没的位置，挂养一定量的牡蛎。在生态护岸下部框格中填筑聚氨酯碎石，在岸坡上部框格中底层填筑聚氨酯碎石稳定坡面，表层填充种植基、恢复坡面植被。恢复草本植被芦苇、碱蓬、藜麦、茵陈蒿、猪毛蒿等物种，以及灌木植被柽柳、海滨木槿、枸杞、金银木、连翘、凤尾丝兰等物种。

通过半年的跟踪监测，海草成活率达到50％以上，且有繁殖体形成，基本形成稳定的海草群落；草本植被成活率达到60％以上，灌木成活率达到50％以上；牡蛎成活率达到70％；岸坡稳定无破坏，已基本形成较为稳定的生态岸滩。该海岸受到泥沙淤积-海浪侵蚀作用的影响，使用本发明技术构建的生态岸滩，护岸结构稳定，生态护岸-拦砂坝-牡蛎礁-海草床组成多种生态要素的生态岸滩系统，同时保持了良好的生态景观效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。