一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及湿地生态修复领域，具体涉及一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法。
【背景技术】
[0002]天然湿地地表积水水位降低、淹水时间缩短是湿地退化的主要原因；渠系、堤防、道路建设及地下水过量开采等人类活动造成地下水位下降，气候变暖引起气温升高、降水减少和蒸散发增加，导致湿地因缺水发生退化。水位降低、淹水时间缩短是湿地退化的主要诱因。
[0003]春季是湿地植物萌发、水禽和鱼类产卵繁殖的时期，对水位、淹水时间的要求苛亥IJ。过低的水位、过短的淹水时间影响湿地植物的种子萌发和幼苗生长、鱼卵孵化和水禽的食物网丰富度。
[0004]沟渠的修建，加快了湿地排水速度，使春季融雪融冰径流快速流失，严重影响了湿地的水文状况，造成春季水位过低，甚至干涸，加剧了湿地退化、旱化，生物栖息地范围缩小，物种多样性减少。为遏止湿地退化，不得不采用生态补水等方式。
[0005]目前湿地补水实践中，更多关注的是调水工程的应用，而不重视生态工程的作用。在湿地水文连通和水位控制工程中，重视补水渠系、闸、坝建设，湿地水文恢复方式单调，未体现出生态文明的理念，尤其在寒冷地区，补水渠系、闸、坝的建设受气候影响，工期短，修建时间长，施工方案复杂，修建和维护过程中需要大量的人力、物力和财力，增大了成本，破坏了生态环境。
【发明内容】
[0006]本发明为解决现有寒区湿地抬高水位的方法成本高，施工复杂，破坏生态环境的问题，进而提出一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法。
[0007]本发明的一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法按照以下步骤进行:
[0008]步骤一:建造坝基:坝基的建造位置选择在水道狭窄处，旱季时先将选择好的坝基部位的腐殖表土清除，回填粘性土壤层，并踩实，粘性土壤层的长度与水道的宽度相同，粘性土壤层的宽度为粘性土壤层长度的四分之一至四分之三，粘性土壤层的底端宽度为顶端宽度的2倍?3倍；
[0009]步骤二:打粧:坝基筑好后，在坝基下游侧打入一排护冰粧，相邻两个护冰粧的间距为0.6m?0.8m，每个护冰粧埋入水道地面的深度为0.6m?0.8m，每个护冰粧露出水道地面以上的高度为0.8m?1.0m,每个护冰粧与水道地面的夹角为60°，护冰粧的上端倾向水流方向的上游；
[0010]步骤三:浇筑坝体:在当地最寒冷的季节，水道积水连底冻实之后，在坝基上浇灌一定量的水，在水冻结后，再浇一定量的水，如此反复浇筑，直至冰坝体的高度高出初冬结冰前水位0.5m?1.0m，对于取冰便捷的地区，可先在坝基上整齐码放一层冰块，然后浇水填缝、固结冰块，逐渐加高，直至设计的高度，冰坝体的前后坡面斜率为2:1?3:1 ;
[0011]步骤四:铺设保护层:在冰坝体的外表面铺设覆盖层，覆盖层的厚度为0.05m?0.1Om0
[0012]本发明的有益效果是:本发明适用于寒区湿地的恢复和保育，充分利用了寒区的气候特点和冰雪资源，节约成本。取材方便、价廉，操作简单、实用，效果明显。利用本发明，春季时冰坝的融通时间将比水道内冰面的融通时间推迟10-15天，有效拦挡春季流冰和融雪径流，不仅抬高了水道内的水位，还滞缓了水道周围湿地内融雪径流的下泄速度，增加了冰坝上游湿地的淹水时间，提高了春季湿地的地表积水水位，从而增加湿地土壤水分，促进湿地植物萌发、鱼类产卵，改善了水禽的食物网链结构和丰富度，生态效益显著。
【附图说明】
[0013]图1是本发明中的冰坝选址示意图；图2是本发明整体平面结构示意图；图3是本发明的横剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]【具体实施方式】一:结合图1至图3说明，本实施方式所述一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法包括如下步骤:
[0015]步骤一:建造坝基:坝基的建造位置选择在水道狭窄处，旱季时先将选择好的坝基部位的腐殖表土清除，回填粘性土壤层1，并踩实，粘性土壤层I的高度以最冷时坝基处的积水出现连底冻为最佳，粘性土壤层I的长度与水道的宽度相同，粘性土壤层I的宽度为粘性土壤层I长度的四分之一至四分之三，粘性土壤层I的底端宽度为顶端宽度的2倍?3倍；
[0016]步骤二:打粧:坝基筑好后，在坝基下游侧打入一排护冰粧2，相邻两个护冰粧2的间距为0.6m?0.8m，每个护冰粧2埋入水道地面的深度为0.6m?0.8m，每个护冰粧2露出水道地面以上的高度为0.8m?1.0m,每个护冰粧2与水道地面的夹角为60°，护冰粧2的上端倾向水流方向的上游；
[0017]步骤三:浇筑坝体:在当地最寒冷的季节，水道积水连底冻实之后，在坝基上浇灌一定量的水，在水冻结后，再浇一定量的水，如此反复浇筑，直至冰坝体3的高度高出初冬结冰前水位0.5m?1.0m，对于取冰便捷的地区，可先在坝基上整齐码放一层冰块，然后浇水填缝、固结冰块，逐渐加高，直至设计的高度，冰坝体3的前后坡面斜率为2:1?3:1 ;
[0018]步骤四:铺设保护层:在冰坝体3的外表面铺设覆盖层4，覆盖层4的厚度为0.05m ?0.1Om0
[0019]人造冰坝适宜设置在湿地内水道或河汊狭窄处或洼地型湿地水流出口处，粘土坝基可以抑制水分的通透性，增加冰坝的稳定性，冰坝体3拦挡上游流冰和融雪径流，在浇筑坝体的过程中，可以就近取水，用水车运输或用柴油泵抽取水道中的积水，以含沙量轻微的水为宜；还可以就近取用河道冰，在坝基上水平码放整齐，用水将冰块间、冰块与水道壁间的缝隙粘合结实，完成冰坝体3的浇筑。护冰粧2阻挡冰坝体3的移动。夏季，护冰粧2可减缓水道水的流速，增加水的滞留时间，既增加了上游湿地补水，还有利于湿地对地表径流的净化，改善下游水质，同时还为鸟类提供了筑巢、憩息场所。覆盖层4可以减少阳光直射，起到隔热作用，减缓春季冰坝融化速度。
[0020]在水道上，可每隔Ikm?2km筑冰坝一座，视水道底面坡降及春季径流量大小而定。冰坝每年深冬浇筑一次，坝基可多年连续使用。
[0021]【具体实施方式】二:结合图1至图3说明，本实施方式所述步骤一中，对于初冬干枯的水道，粘性土壤层I的高度大于附近水道平均地面高度0.2m。其它方法步骤与【具体实施方式】一相同。
[0022]【具体实施方式】三:结合图1至图3说明，本实施方式所述步骤一中，对于初冬时有积水的水道，粘性土壤层I的高度大于当地湖泊多年平均的冰层厚度。其它方法步骤与【具体实施方式】一相同。
[0023]【具体实施方式】四:结合图1至图3说明，本实施方式所述步骤二中，护冰粧2为方形木粧、角钢、活体柳棍或耐淹灌木丛制作的防护粧2。其它方法步骤与【具体实施方式】一相同。
[0024]为节省劳动强度和操作方便，可栽种乔木和灌木丛替代护冰粧2。春季冰雪融化后可在冰坝下游侧扦插鲜活柳棍，也可栽种成行乔木和灌木丛中的一种或多种，选用根系深而发达、茎杆粗壮的耐水淹植物种类，如柳树、沼柳，如此设计可以减少木粧和角钢的用量，也可起到拦挡作用，还可为一些鸟类提供筑巢、憩息的生境，改善生态环境。
[0025]【具体实施方式】五:结合图2说明，本实施方式所述步骤四中，覆盖层4为作物秸杆或湿地植物枯落物制作的覆盖层4。其它方法步骤与【具体实施方式】一相同。
[0026]用以下试验验证本发明的效果:
[0027]2013年深冬在松花江富绥大桥江段河漫滩上的河汊浇筑冰坝2座，高度均为Im ；采用樟子松(Φ 12cm)作为木粧，埋深60cm，地上高度为80cm ;香蒲茎叶为覆盖物，覆盖层厚1cm0 2014年春季冰坝完全消融时间比附近河汊、水道内的冰面融化时间延迟了 12天，抬高河汊水位(相比河汊下游水位)48cm?55cm。证明本发明能有效抬升河汊内春季水位，增加对上游湿地的生态补水，有助于沿江湿地植物的恢复和保育。
【主权项】
1.一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法，其特征在于:所述一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法包括如下步骤: 步骤一:建造坝基:坝基的建造位置选择在水道狭窄处，旱季时先将选择好的坝基部位的腐殖表土清除，回填粘性土壤层(I)，并踩实，粘性土壤层(I)的长度与水道的宽度相同，粘性土壤层(I)的宽度为粘性土壤层(I)长度的四分之一至四分之三，粘性土壤层(I)的底端宽度为顶端宽度的2倍?3倍； 步骤二:打粧:坝基筑好后，在坝基下游侧打入一排护冰粧(2)，相邻两个护冰粧(2)的间距为0.6m?0.8m，每个护冰粧(2)埋入水道地面的深度为0.6m?0.8m，每个护冰粧(2)露出水道地面以上的高度为0.8m?1.0m，每个护冰粧(2)与水道地面的夹角为60°，护冰粧(2)的上端倾向水流方向的上游； 步骤三:浇筑坝体:在当地最寒冷的季节，水道积水连底冻实之后，在坝基上浇灌一定量的水，在水冻结后，再浇一定量的水，如此反复浇筑，直至冰坝体(3)的高度高出初冬结冰前水位0.5m?1.0m，对于取冰便捷的地区，可先在坝基上整齐码放一层冰块，然后浇水填缝、固结冰块，逐渐加高，直至设计的高度，冰坝体(3)的前后坡面斜率为2:1?3:1 ; 步骤四:铺设保护层:在冰坝体(3)的外表面铺设覆盖层(4)，覆盖层(4)的厚度为0.05m ?0.1Om0
2.根据权利要求1所述一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法，其特征在于:所述步骤一中，对于初冬干枯的水道，粘性土壤层(I)的高度大于附近水道平均地面高度0.2m。
3.根据权利要求1所述一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法，其特征在于:所述步骤一中，对于初冬时有积水的水道，粘性土壤层(I)的高度大于当地湖泊多年平均的冰层厚度。
4.根据权利要求1所述一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法，其特征在于:所述步骤二中，护冰粧(2)为方形木粧、角钢、活体柳棍或耐淹灌木丛制作的防护粧⑵。
5.根据权利要求1所述一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法，其特征在于:所述步骤四中，覆盖层(4)为秸杆制作的覆盖层(4)。
【专利摘要】一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法。本发明涉及湿地生态修复领域，具体涉及一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法。本发明为解决现有寒区湿地抬高水位和延长淹水时间的方法成本高，施工复杂，破坏生态环境的问题。一种抬高寒区湿地春季地表水位的人造冰坝的建造方法包括步骤一：建造坝基；步骤二：打桩；步骤三：浇筑坝体；步骤四：铺设保护层。本发明主要用于抬高地表积水水位和延长淹水时间。
【IPC分类】E02B5-08, E02D17-18
【公开号】CN104532794
【申请号】CN201410705753
【发明人】阎百兴, 王莉霞, 欧洋, 崔凤理, 孟宪坤
【申请人】中国科学院东北地理与农业生态研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月27日