巢湖湖濱帶生態修復工程設計

鄭西強，張 瀏，宗 梅，常 凱，匡 武

(安徽省環境科學研究院，安徽合肥 230061)

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巢湖湖濱帶生態修復工程設計

鄭西強，張 瀏，宗 梅，常 凱，匡 武

(安徽省環境科學研究院，安徽合肥 230061)

以合肥市濱湖新區巢湖湖濱帶為例，探討濱湖生態修復方案。在分析區內湖濱帶生態現狀、物理基質、水文及生物條件的基礎上，針對湖濱帶的不同類型，提出了利用基質-水文-生物一體化自組織生態修復技術方案的建議，探討了濱湖新區湖濱帶具體的生態修復工程的主要內容和技術措施。在巢湖易崩岸的湖濱組織施工一年后初見成效，數年后恢復后的挺水植被群落形成，并向陸向和水向蔓延生長，具備了一定的抵御風浪的能力，形成了抗干擾能力較強的岸線植被護岸體系。

湖濱帶；生態修復；濱湖新區

人們逐步認識到，濱湖生態修復不是簡單的栽花種草或放蟲養魚，健康的湖濱生態系統不僅包括食物鏈的各級生物群落，還必須提供其適于生存的基質、水文、溫度、光照等外部物理環境。實際上，實施濱湖濕地再造是一個系統工程，需要從基質、水文和生物3個方面實施優化和重組。

一般對濕地生態系統的關注比較多地被投向水生植被，包括植物群落的選配，而基質作為水生植被的載體，一方面要有適宜的柔度，即要適于水生植物的生長和底棲生物的棲息，另一方面還需要有一定的剛度，耐受波浪的沖刷和防止植被倒伏。適度的水文無疑是水生物群落生存的重要條件，大流速、高風浪切割水生植被，沖刷地質，而過于靜止的水域又不利于污染物的擴散降解，容易在局部形成藻類繁生的溫床。

濱湖生態修復就是優化配置基質元素、水文元素和生物元素在三維空間上的分布。此外還有重要的一點，生態修復的過程不是靜態的，而是需要對包括時間程序在內的四維空間進行復原，是從根本上得以復原的自然，即隨著時間的推移不斷變化并保持一定的相對穩定，也就是說創造科學的動態平衡狀態。

1 濱湖新區湖濱帶的范圍及類型

濱湖新區是指合肥市歷次規劃中預留控制的東南引風口地帶和城市機場南部地帶。區域內水系較多，區內湖濱帶范圍主要以環湖公路廊道為邊界標志物，主要有堤防型、河口型、灘地型(包括濕地)等，屬陡、緩坡相間易崩岸的湖濱帶。由于未來要建設旅游度假區，因此其生態修復就顯得十分重要和迫切。

2 湖濱帶生境現狀

崩岸、水生植被消失、藻類堆積……不僅是濱湖新區湖濱帶生態退化的集中寫照，而且其造成的湖濱景觀破壞，也直接損害到濱湖生態文化新區的整體現象和定位。風浪造成的崩岸、水生植被消失與藻類堆積是巢湖湖濱帶濱湖新區段最突出的生態問題和景觀問題。

2.1 基質條件

巢湖3大崩岸帶主要分布于巢湖的西北岸、東南岸(巢湖市境內)及南岸(廬江縣境內)，且危害較重，而其他岸帶則危害輕微。濱湖新區正處在巢湖西北岸的主要崩岸帶范圍，區內崩岸嚴重。

易崩岸的地質特點是濱湖新區湖岸帶生態退化的一個直接原因。巢湖的西北岸地質屬第4紀晚更新統粘土組成的岸帶。這類岸帶，組成巖性為棕色、棕黃色粘土，其特征是柱狀節理發育，粘土的膨脹性能較強，厚度10～40m。其粘土礦物以伊利石為主(66%～69%)，次為蛭石(13%～17%)、綠泥石(16%～17%)，少量的蒙脫石和石英。該土層的膨脹試驗結果表明其自由膨脹率為50%～60%，膨脹力為86.2 kPa，線收縮率為1.25%，體收縮率9.5%，收縮系數0.28，縮限12.0%，脹縮總率2.1%。從粘土的礦物組合及脹縮試驗可以看出，土層具有較強的遇水膨脹和失水收縮的特性。

2.2 水文條件

巢湖建壩后，高低水位的變化與區內的降雨、蒸發有直接關系。區內降雨量不均，年內降雨量10月至次年2月份月降雨量為26～50 mm，3、4、9月份月降雨量為70～98 mm，5～8月份月降雨量為120～458.1 mm(1969-07)，蒸發量為810～835 mm。降雨量的不均及蒸發量的差異，使巢湖水位在月內、年內變化較大，1954、1969、1983、1991和1996年水位標高分別為12.99、11.74、12.29、12.71和11.84 m。巢湖多年平均水位為8.03 m，歷年最高水位為12.99 m。

據觀察巢湖高水位多出現在降雨期的5～8月，而且具有居高不下的特點，近年來更是如此；平水位則在3～4月份；枯水位在當年10月至次年2月，峰枯水位變幅約3～4 m。水位的高低變化及浸潤侵蝕作用，使塌岸頻繁發生。

2.3 生物條件

20年前的巢湖堤外濕地岸線蘆笛生花的景象還隨處可見，目前只剩下在風浪中零星飄搖的蘆葦殘株。在近20年湖堤的修建過程中，成片的湖濱蘆葦、香蒲等原生優勢水生植被被人工清除了，挺水植被被徹底破壞，濕地消失了。現在的巢湖堤只有水葫蘆、水花生等浮水植物堆積在岸邊，濕地生態系統的界面緩沖作用消失殆盡，湖岸失去了生態保護屏障。巢湖富營養化由來已久，近年來更是水華頻發，尤其是每年5～11月水華暴發時段，風浪攜帶大量藍藻向湖濱堆積，離岸幾公里之外都彌漫著腥臭味，猶如油狀的粘稠湖水在風浪的作用下進入十五里河、塘西河等入湖河口，嚴重污染濱湖河道，也對湖濱景觀造成了嚴重破壞。

3 追溯湖濱帶生態景觀原貌

雖然目前巢湖堤外濕地生態系統已經破損退化，但在一堤之隔的圩區，大片的蘆葦蕩和香蒲蕩讓人們還可以追溯到當年巢湖岸線水草豐茂的原生態濕地景觀。20年來巢湖湖濱帶經歷了生態景觀的劇變，但當地群眾還清晰地記得當年那一片濱水濕地萬畝蘆葦的景象。按照當地老人的回憶，構筑了濱湖新區湖濱“萬畝濕地蘆笛生花”的生態盛景設計目標。

4 湖濱帶生態修復工程技術

4.1 生態修復的目標與原則

生態修復是根據是生態學原理，通過一定的生物、生態以及工程的技術與方法，人為改變導致生態系統退化的主導因子或過程，調整、配置和優化系統內部及其與外界的物質、能量和信息流動過程和時空秩序，使生態系統的結構、功能盡快恢復到受損前甚至于更高的水平[1]。

生態修復的基本原則是遵循自然規律，因地制宜，著眼于系統的功能與周圍的景觀相協調，充分發揮水生生物凈化水質和改善環境等生態功能的原則[2]。

在對濱湖新區湖濱岸線地質、水文、生物等方面進行系統調查的基礎上，結合對湖泊演化歷史的研究，對濱湖新區湖濱帶的原生態景觀風貌進行了追溯和還原，構建了湖濱岸線“萬畝濕地蘆笛生花”的生態景觀方案。

4.2 生態修復的要點

濱湖新區湖濱帶生態退化是由人為活動引起的。由于水生植被的消失，造成湖濱帶水力沖刷加劇和湖岸地質失穩；而水力沖刷的加劇一方面會進一步引發崩岸，另一方面也造成水生植被生存環境惡化，植株在生長過程中易被切割死亡。而湖岸地質的失穩，一來使水生植被的恢復缺乏穩固的基質，植株在生長過程中易倒伏死亡；二來也難以有效緩解水力沖刷。

因此，要重建濱湖新區湖濱“萬畝濕地蘆笛生花”的新生態景觀，必須統籌應對水生植被消失、湖岸地質失穩以及水力沖刷加劇等相互關聯、互為因果的3方面問題，簡單地栽種挺水植株將難以存活，必須同期解決湖岸地質修復和湖濱水文修復兩方面的問題，水生植被群落的修復才能得以見效。在對濱湖新區湖濱岸線地質、水文、生物等方面進行系統調查的基礎上，結合對湖泊演化歷史的研究，對濱湖新區湖濱帶的原生態景觀風貌進行了追溯和還原，構想了湖濱岸線“萬畝濕地蘆笛生花”的生態景觀藍圖，并在綜合借鑒國內外湖濱帶生態修復技術最新進展的基礎上[3-4]，考慮當地實際情況，提出基質-水文-生物一體化自組織生態修復技術方案的建議。

4.3 主要工程內容與技術措施4.3.1

崩岸湖濱帶基底修復工程。濱湖新區位于巢湖西北岸，處于常年主導風向的迎風面上。湖濱帶生態環境受風浪影響明顯，巢湖水位高、吹程遠、湖面風大浪高，造成沿岸崩岸現象嚴重。因此，消浪是實施濱湖新區湖濱帶生態修復的首要任務。只有有效消浪，才能減緩崩岸的發生，保證水生植被基質的穩定；只有有效消浪，才能延緩湖濱水力停留時間，營造適于水生植被生長的水文條件。

根據濱湖新區岸線的坡降情況，對于高坎或陡坡進行必要的削坡處理，盡可能擴大植被護岸的縱深。為了使挺水植物群落有穩固的立地生長條件，選擇春季前后的枯水期，使用挖泥船沿岸線進行掘進式作業，構建了兩條相距4～6 m、高出水面1～1.5 m的消浪土壩，消浪土壩外側是湖庫水面，其中靠近岸線的土壩內側淺水區域為挺水植被恢復生長區(如圖1)，縱深30～40 m，保證水深10～30 cm；外側土壩能有效防止植株在恢復生長期受風浪的侵蝕。該技術是安徽省環境科學研究院最新開發的湖泊基底修復技術，已成功地運用于巢湖沿岸萬年埠段湖濱帶修復工程。

4.3.2 入湖河口處生態修復工程。在濱湖新區內入湖河口處采用人工沼澤化生態修復技術，人工沼澤單體結構是以礫石、碎石為基本材質的多孔梯臺結構，單體面積在1～10 m2之間不等，單體高度依離岸遠近在1～3 m之間不等。人工沼澤擋浪透水，湖浪攜帶的湖泥在人工沼澤周圍和孔隙間沉積，作為恢復水生植被的基質。湖泥沉積到一定厚度后，隨湖浪進出湖體的速度達到動態平衡。

4.3.3 水生植被群落修復工程。水生植被的修復主要有自然形成和人工種植兩種。由于人工種植能在較短時間內可達到目標程度，故在實踐中較多使用，相關技術涉及引種、選育和培植、種群擴增等[5]。先鋒物種的選擇是植被恢復的首要工作，但考慮水生植被群落的結構和多樣性，對其他水生植物也要進行選配和優化。

根據湖庫水位的漲落規律，不同高程區域選擇不同類型的植被進行恢復；按照不同高程可分別實施喬、灌、草等不同類型或者混搭的植被恢復；如柳類、水杉、鐵線草、中華結縷草、燈芯草等。

蘆葦和香蒲是巢湖的優勢挺水植物種，尤其是蘆葦在巢湖地區極易生長，獲取種源也很方便。每年3～4月在附近區域可采集本地蘆葦根莖，其地上莖保留300～500 mm，地下莖保持完整且開始發芽；按照4～6株/m2的密度，在挺水植被恢復生長區完成所采集蘆葦根莖的種植，植物成活率達到90%以上，并對未發芽蘆葦進行移出補種。

因濱湖新區湖濱帶常年處主導風向的迎風面上，風浪帶來的水力沖刷、切割較為嚴重，目前對于浮水植物及沉水植物的生長較為不利。

4.4 工程實施效果

對于地質原因造成的崩岸湖濱帶而言，植被恢復面臨基質缺失和水力剪切等多方面的影響。首先，易崩塌的邊坡泥土在風浪淘蝕下難以在湖濱滯留，造成近岸帶多為硬底湖床，基質條件不難滿足水生植物恢復生長的要求；其次，由于缺乏植被的有效防護，造成水力沖刷對湖岸沖刷加劇，水生植株在恢復生長期易受到水力剪切的損害。

在易崩岸的湖濱帶利用基質-水文-生物一體化自組織生態修復技術后，隨著挺水植物的發芽生長，兩條消浪土

壩在風浪的侵蝕下，泥土逐漸向挖泥船掘進后留下的航道內回流，土壩高度逐漸降低，同時隨著豐水期的到來，外湖水位逐漸上升；當挺水植物的莖葉和根系初步長成，植株已具備了一定抵御風浪的能力；當外湖水位超過消浪土壩，挺水植被恢復生長區與外湖區連為一片，植株在風浪的刺激下，根莖進一步發育粗壯；當豐水期結束、外湖水位回落時，消浪土壩在風浪侵蝕下基本消失，水位線上下已基本被水生植物覆蓋，形成有效植被防護；隨后幾年中，恢復后的挺水植被群落繼續向水向和陸向蔓延生長，形成覆蓋面積更大、根系纏繞糾結更緊密、抗干擾能力更強的岸線植被護岸體系。

在區內入湖河口處人工沼澤單體沿入湖河口周圍交錯布置，構建起粘土岸線的剛性骨架，層層削減湖浪，攔截藻類，延緩水力條件，恢復適于水生植被生長的水文流場。水生植被逐步恢復以后，自身的消浪和污染降解能力得以增強，河口處地質和水文條件進一步得到改善，水生態系統逐步步入良性循環。

5 結論與展望

濱湖新區的生態修復工程可以保護巢湖自然生態環境，恢復濱湖生態。在湖濱帶生態修復工程設計的前期，充分考慮巢湖自然環境和水生態系統特征等，通過有限的工程引導措施，扭轉湖濱生態系統的退化方向，后期則是主要依靠生態系統逐步恢復后自身日益增強的自組織能力，完成其原生態結構和功能的再現，使重建后濱湖新區湖濱帶蘆笛生花的景觀結構具備消浪、藻類攔截、污染消納與生態景觀等綜合生態功能。

[1] 章家恩，徐琪.生態退化研究的基本內容與框架[J].水土保持學報，1997，17(3)：46-53.

[2] 金相燦.湖泊富營養化控制和管理技術[M].北京：化學工業出版社，2001：147-150.

[3] ALVAREZ I E，RUBIO R，RICALDE H.Beach restoration with geotextile tubes as submerged breakwaters in Yucatan，Mexico[J].Geotextilesand geomembranes，2007,25(1):233-241.

[4] 葉春，金相燦，王臨清，等.洱海湖濱帶生態修復設計原則與工程模式[J].中國環境科學，2004，24(6)：717-721.

[5] 安樹青.濕地生態工程[M].北京：化學工業出版社，2003：192，200.

名詞解釋

1 總被引頻次

指該期刊自創刊以來所登載的全部論文在統計當年的統計刊源中被引用的總次數。該指標反映了該期刊在學術交流中總體被使用和受重視的程度，是文獻計量中的一個基礎性指標。

2 影響因子

指某期刊前兩年發表的論文在統計當年的被引用總次數與該期刊在前兩年內發表的論文總數之比。這是一個國際上通行的傳統評價指標，又可稱作2年影響因子(IF2)。計算公式為：

3 5年影響因子

某一期刊前五年發表的論文在統計當年的被引用總次數與該期刊在前五年內發表的論文總數之比。計算公式為：

IF5反映了期刊在5年內的平均學術影響力，可作為2年影響因子(IF2)的參照。

Biological Remediation Engineering Design for Bank Lakeside Zone of Chaohu Lake

ZHENG Xi-qiang, ZHANG Liu, ZONG Mei et al

(Anhui Province Environmental Science Research Institute, Hefei, Anhui 230061)

With bank lakeside zone of Chaohu Lake in Hefei City as an example, the biological remediation scheme was discussed. On the basis of analyzing lakefront ecological status, physical medium, hydrological and biological conditions, based on the different types of riparian zone, matrical, hydrologic, and biologic integration self-organization ecological remediation was recommended, which could provide reference for ecological restoration of the lake district. The initial success after one year was obtained in lakeside zone of Chaohu Lake, vegetation community restored after several years and spread to land and water, which has the ability to resist wind and waves, and form a vegetation protection system with strong anti-drought ability.

Lakeside zone; Ecological restoration; Lake district

國家水體污染控制與治理重大科技專項(2012ZX07103-004)。

鄭西強(1983- )，男，安徽霍邱人，碩士，工程師，從事環境工程研究。

2015-11-20

S 181.5

A

0517-6611(2015)35-367-03