易侵蝕湖濱帶原位生態修復技術研究

鄢達昆， 鄭西強， 匡 武， 張 瀏

(安徽省環境科學研究院，安徽合肥 230022)

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易侵蝕湖濱帶原位生態修復技術研究

鄢達昆， 鄭西強， 匡 武， 張 瀏

(安徽省環境科學研究院，安徽合肥 230022)

以巢湖典型易侵蝕湖濱帶為研究對象，分析其原位生態修復條件，包括物理基質、水文和生物的修復條件，提出易侵蝕湖濱帶生態修復方法：通過基質修復、水文修復與生物修復，最大限度地恢復湖濱帶的原生態結構和景觀。依據示范工程實例，驗證了該方法的可行性，為易侵蝕湖濱帶修復提供技術新思路。

湖濱帶；易侵蝕；生態修復；巢湖

湖濱帶又稱為水陸生態交錯帶，是入湖面源重要的攔蓄和消納場所，也是特殊的生態系統，生物多樣性豐富，是湖泊重要的基因庫和種子庫，其空間范圍主要取決于周期性水位漲落導致湖濱干濕交替變化的空間結構及與之相鄰的水域和陸地系統的空間環境特征[1]。湖濱帶在涵養水源、蓄洪防旱、促淤造地、凈化水體、維護生物多樣性和保持生態平衡等方面有著十分重要的作用。

近年來隨著對湖泊治理研究的深入，有關湖濱帶修復技術研究逐漸成為生態學研究的重點課題[2-3]。加拿大對大湖地區開展了包含地理范圍的界定、修復措施及修復效益等的研究[4]。美國華盛頓湖由于實施生態恢復計劃，使其富營養化水質得到有效控制[5]。國內部分科研人員對一些富營養化比較嚴重的湖泊也開展了生態修復及重建的研究工作，在理論研究與工程實踐中也取得一定的成就[6-8]。

筆者選擇巢湖典型易侵蝕核心區部分岸線實施易侵蝕湖濱帶生態修復的工程化示范建設，探討巢湖易侵蝕湖濱帶原位生態修復新技術。

1 易侵蝕湖濱帶生態現狀

易侵蝕湖濱帶一般多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，尤其在汛期，巢湖水位高、吹程遠、湖面風大浪高，風浪造成的易侵蝕、水生植被消失與藻類堆積是巢湖湖濱帶現狀最為突出的問題。

1.1 易侵蝕 易侵蝕的發生不僅侵蝕湖濱土地，引發泥沙入湖淤塞湖泊，而且由于湖岸地質失穩，造成水生植被(尤其是挺水植物蘆葦、香蒲等)易倒伏、死亡，湖濱生態系統退化嚴重。湖濱生態系統退化后，由于缺乏水生植被的水力緩沖和水土保持，近岸水流趨急，對岸線沖刷加劇，易侵蝕愈加嚴重，湖濱生態系統進入惡性循環。

1.2 水生植被消失 由于在湖堤的修建過程中，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，易侵蝕加劇。易侵蝕后湖濱地質失穩，又給水生植被的恢復帶來極大的困難。

1.3 藻類堆積 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，風生浪攜帶大量藍藻向湖濱堆積，在風浪的作用下沿著十五里河、塘西河等入湖河口上溯，嚴重污染河道，濃重的腥臭味影響了人們的正常生活。

2 易侵蝕湖濱帶生態修復的難點

湖濱濕地生態退化由人為移出水生植被引起，而退化后的濕地生態系統進入了惡性循環。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；而水力沖刷加劇一方面進一步引發易侵蝕，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水力切割死亡；而湖岸地質失穩一方面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，另一方面也難以有效緩解水力沖刷。因此，易侵蝕湖濱帶生態修復的關鍵必須要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的三方面問題[9]。

3 生態修復條件分析

3.1 物理基質條件 基質是生態系統發育與存在的載體。巢湖易侵蝕土層具有較強的遇水膨脹、失水收縮的特性。建壩后，高低水位的變化與區內的降雨、蒸發有直接關系。降雨量的不均及蒸發量的差異使巢湖水位在峰枯水位變幅為2～4 m。水位的高低變化及浸潤侵蝕作用使塌岸頻繁發生。

結合地質條件，綜合分析該湖濱帶的基質條件，黏土地質比較適合水生植物生長，但易受湖浪侵襲，基底不穩，剛恢復的水生植被易倒伏死亡。保持基底的穩定性是原位生態修復的關鍵點。

3.2 水文條件 風生流是巢湖的水文特征，風力及風向對湖浪的影響非常明顯。由于湖濱植被在筑堤防洪中被人為清除，湖濱帶缺少水力緩沖，湖浪直接拍打湖岸，塌岸頻繁發生。水生植被是自然的湖濱消浪帶，但水生植被在生長期需要有效的水力緩沖。2—5月水生植被的生長期內，湖面風高浪急，植株遭受水力切割，水生植被難以恢復。

當前就如何消浪展開廣泛的研究。筑堤防洪工程中大量水生植被(尤其是挺水植物)被清出，自然消浪作用消失，原本平緩的湖濱帶變得風高浪急，移種的植被存活率極低。如何構建水力緩沖條件、保證水生植被在生長期得以恢復，是原位生態修復的要點。

3.3 生物條件 在湖濱帶原位生態修復過程中，如果滿足上述兩個條件，生物系統就會自然得到逐步恢復，但如果應該復原的生物已經不存在或受外來物種的影響很大，就需要采取人工改造措施?？刹僮鞯纳镄迯褪俏锓N和群落的選配，以及警惕外來物種。蘆葦和香蒲是巢湖的優勢挺水植物，尤其是蘆葦，成片蘆葦在數年前的筑堤防洪中被人為清除后，湖濱帶尚存的零星植株顯示出其優勢度?；謴秃I蘆葦的綜合生態效益勿庸置疑。

4 易侵蝕湖濱帶生態修復技術

4.1 生態修復目標與原則 湖濱帶生態修復的目標就是建立一個湖泊水生生態系統與湖泊流域陸地生態系統間非常重要的過渡帶。對于地質原因造成的易侵蝕湖濱帶而言，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，基質條件不能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。

因此，要實施易侵蝕湖濱帶的生態修復，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的三方面問題，簡單地栽種護岸植物將難以存活，必須同期解決湖岸基質修復和湖濱水文修復兩方面的問題，生態修復才能見效。

4.2 生態修復措施 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；最高水位線以上可分別實施喬、灌、草等不同類型或者混搭的植被恢復；最高水位線以下的植被恢復選擇根系發達、固著能力強的挺水植物為主。植被恢復的時間視不同植物的生長習性而定，一般挺水植物的恢復宜選擇在春季進行。最高水位線以下的挺水植被恢復選擇春季前后的枯水期，在基質和水文條件皆滿足的基礎上再實施生物修復。具體實施措施如下：使用工程機械垂直岸線進行掘進式作業，將挖掘出的湖床泥土堆放在工程機械兩側，此時形成垂直于岸線的兩條土壩，間距為工程機械的作業寬度，土壩縱深2～5 m，高出水面0.5～1.0 m。多條土壩形如鋸齒狀分布，較大程度地削減了風浪的侵蝕，土壩及其周圍可作為挺水植被恢復生長區，采用根莖移種的方式進行挺水植被的恢復[9]。豐水期到來后，土壩將被淹沒，此時挺水植物的莖葉和根系初步長成，植株已具備了一定的抵御風浪的能力。土壩在風浪的侵蝕下，泥土逐漸向機械掘進后留下的航道內回流，土壩高度逐漸降低，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，土壩在風浪侵蝕下基本消失。隨后幾年中，水位線上下已基本被水生植物覆蓋，形成有效植被防護，恢復后的挺水植被繼續向水向和陸向蔓延生長，形成覆蓋面積更大、根系纏繞更緊密、抗干擾能力更強的岸線植被護岸體系。5 工程實例

選擇巢湖易侵蝕湖濱帶300 m，該區段生態均退化嚴重，水生植被完全消失。在枯水期使用挖泥船，按照修復措施進行作業，在挺水植被恢復生長區完成蘆葦根莖覆植，同時開展跟蹤觀測。

結果表明：至蘆葦發芽季節，發芽率成活率達到80%以上，至8月，蘆葦植株高度1.2～1.5 m，風浪沖刷加之外湖水位上漲，土壩基本消失，挺水植被恢復生長區與外湖連成一片；至9月底，蘆葦植株達到1.8 m，植株生長旺盛。至此，該區段湖濱帶得到了有效的植被防護，未出現侵蝕岸線現象。

6 結語

我國是一個多湖泊國家，長期以來一些人為活動給湖泊及其周邊環境造成極其惡劣的影響，湖濱生態系統退化嚴重。易侵蝕湖濱帶原位生態修復技術是根據湖濱帶特殊情況，采用具有針對性的分類處理，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。岸線不同高程區域選擇不同類型的植被進行恢復，最高水位線以上可分別實施喬、灌、草不同類型或者混搭的植被恢復，最高水位線以下的植被恢復選擇根系發達、固著能力強的挺水植物為主。

最高水位線以下的挺水植被恢復選擇適當的季節，利用機械化手段，人工原位建造植被恢復生長區，采用根莖移種的方式進行挺水植被的恢復。后期則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，為易侵蝕湖濱帶修復提供一種可工程化實施的技術方法。

[1] HUANG G H，XIA J.Barriers to sustainable water quality management[J].Environmental management,2001,61:1-23.

[2] 楊紅軍，祝松鶴，申哲民，等.湖濱帶生態恢復與重建的理論與技術研究[J].農業環境科學學報，2006，25(S2):819-824.

[3] 柴培宏，代嫣然，梁威，等.湖濱帶生態修復研究進展[J].中國工程科學，2010，12(6):32-35.

[4] HARTIG H J，THOMAS R L.Development of plans to restore degraded areas in the Great Lakes[J].Environmental management,1988, 12(3):327-347.[5] LANE R R,DAY J W ,KEMP G P ,et al.The 1994 experimental opening of the Bonnet Carre spillway to divert Mississppi River water into Lake Pontchartrain,Louisana[J].Ecological engineering,2001，17(4):411-422.

[6] 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.

[7] 盧宏偉，曾光明，金相燦，等.湖濱帶生態恢復和重建的理論、技術及應用[J].城市環境與生態,2003 ，16(6):91-93.

[8] 鄭西強，張瀏，宗梅，等.巢湖湖濱帶生態修復工程設計[J].安徽農業科學2015，43(35)：367-369.

[9] 陳云峰，張彥輝，鄭西強.巢湖崩岸湖濱基質-水文-生物一體化修復[J].生態學報，2012，32(9)：2960-2964.

Study on the Technology of in situ Ecological Restoration in Erodible Lakeshore

YAN Da-kun, ZHENG Xi-qiang, KUANG Wu et al

(Anhui Province Environmental Sciences Research Institute, Hefei, Anhui 230022)

With Chaohu typical erodible lakeshore as research object, in situ ecological restoration conditions were analyzed, including physical substrate, hydrological and biological restoration conditions, ecological restoration methods were proposed to maximize the restoration of the original ecological landscape structure. According to demonstration project, the feasibility of the method was verified, which provides technical new ideas for restoration of erodible lakeshore.

Lakeshore; Erodible; Ecological restoration; Chaohu

國家水體污染控制與治理重大科技專項(2015ZX07204-007;2012ZX07103-003-03)。

鄢達昆(1973- )，男，河南桐柏人，高級工程師，博士，從事環境管理與生態研究。

2016-09-07

S 181

A

0517-6611(2016)31-0072-02