国家湿地公园生态驳岸恢复技术探讨

2014-04-29 10:57黄鹤林何泳林
湖北林业科技 2014年4期

黄鹤林 何泳林

摘要:本文介绍传统驳岸的种类及存在的主要问题,并阐述生态驳岸的概念、内涵及优势。以浠水策湖国家湿地公园为例,在分析其驳岸现状存在问题的基础上,结合生态驳岸的设计理念,针对性地提出了自然原型、自然型和人工自然型3种生态驳岸类型,希望以此为我国湿地公园开展驳岸恢复提供技术指导范例。

关键词:传统驳岸;生态驳岸;策湖国家湿地公园;恢复设计

中图分类号:文献标识码:A文章编号:1004-3020(2014)04-0001-04

随着经济社会的高速发展,人类文明程度正在不断提升,越来越多的人们认识到湿地资源具有强大的生态服务功能,世界各地采取了多种形式加入到了湿地资源保护的行为当中,在我国以建立国家湿地公园的形式来保护和利用湿地资源,是公认为较为合理的一种湿地保护模式。截至2012年底,国家林业局共批复国家湿地公园(试点)298处。随着全国大批量的湿地申报成为国家湿地公园建设试点,湿地的保护、恢复工程措施的设计成为了今后我国国家湿地公园建设中的一项重要内容。在湿地公园的规划建设过程中,作为水陆交界地带的湿地驳岸的恢复,显得尤为重要,需要重点加以设计。

1传统驳岸种类及存在的主要问题

在我国现有通过建设试点的国家湿地公园中,水库和河流为主体的湿地公园类型占了近90%,很多湿地恢复措施大多围绕岸线展开,因而驳岸设计是否科学合理直接影响到湿地恢复的成效,而传统的对于驳岸的设计要么完全顺其自然其,不加任何辅助措施,要么则采取混凝土砌筑的形式,如砖石立式驳岸、浆砌块石驳岸、混凝土块斜坡驳岸,也有适当改进的纯人工草坪式的驳岸类型。完全不加干扰,顺其自然的方式对于冲刷较为厉害的驳岸类型,这种方式显然不可取,其结果很可能是导致驳岸水土流失严重,甚至可能造成防洪隐患,而对于混凝土砌筑以及人工草皮驳岸,这些驳岸类型往往过于强调防洪安全、材料坚固、整齐划一和施工便利,却忽视了应遵循湿地生态系统最基本的近自然性和生态系统完整性与多样性,因而难免存在许多问题。

1.1混凝土砌筑驳岸

这种驳岸在防止水土流失、保持岸坡的稳定性以及保证防洪安全等方面起到了较好的作用,但最大的问题就在于它破坏了湿地对周围环境应有的过滤和渗透作用。它严重阻止了驳岸水陆交界处的水、土壤、大气之间的物质和能量交换,破坏了驳岸生物赖以生存的环境,使一些水生动物失去了良好的生存、栖息场所,同时由于过于整齐划一,往往也会引起视觉审美疲劳,景观美学价值大大降低。

1.2人工草坪驳岸

人工草坪驳岸考虑了驳岸内部的物质能量交换,在生态功能上有了很大提升,但是由于纯人工草坪的自我调节能力弱,大量的浇灌、除草、喷药等管理措施,极易导致残余化学物质流入水体造成污染,同时也违背了湿地恢复应尽量实行弱干扰制的设计原则。

1.3生态驳岸的提出

传统驳岸处理方式的众多缺陷引起了人们的重视,国内外工程技术人员已开始研究生态型驳岸技术,并提出应从湿地水文特征、生物多样性特征以及湿地景观三个方面研究多种结构形式的生态型护岸技术。

理想的湿地护岸生态工程技术,是以自然升起的湿地基质的土壤沙砾代替人工砌筑,并在水陆交接的自然过渡地带种植湿生植物。这样,既能加强湿地的自然调节功能,又能为鸟类、两栖爬行类动物提供理想的生境,还能充分发挥湿地的渗透及过滤作用,同时,也在视觉效果上形成自然和谐而又富有生机的景观。

2生态驳岸的概念、内涵及优势

2.1生态驳岸的概念

生态驳岸是指为了保证生物多样性的延续,减少对湿地主体的伤害,采取以生态为基础、以安全为导向的工程方法设计的“可渗透性”的人工驳岸,它拥有渗透性的自然河(湖)床与河(湖)岸基底,可以充分保证河(湖)岸与河道(湖)水体之间的水分交换和调节功能,同时也考虑了抗洪强度。

2.2生态驳岸的内涵

生态护坡应是“既满足湿地主体的防护标准,又利于湿地主体系统恢复生态平衡”的系统工程。前一个要素是人对自然的要求,即人们为了社会经济的发展和安全改造自然;后一个要素反映了人们对自然的尊重,即改造自然但不破坏自然的平衡。二者结合体现了“人与自然和环境协调发展”理念。

2.3生态驳岸的优势

(1)生态海绵的功能

生态驳岸所形成的生态系统具有开展物质、能量交换的功能。其组成均为自然材料,界面具有可“渗透性”,其植被、土壤具有强大的生态海绵作用。丰水期,可将湿地主体的水分向堤岸外的地下水层渗透储存,缓解洪灾;枯水期,地下水通过堤岸反渗入湿地,具有滞洪补枯、调节水位的作用。

(2)净化水质的功能

生态驳岸上修建的各种鱼巢、鱼道,可形成不同的流速带和水的紊流,使空气中的氧溶入水中,促进水体净化。

(3)丰富生物多样性的功能

生态驳岸把滨水区植被与堤内植被连成一体,构成一个完整的湿地生态系统。生态驳岸的坡脚具有高空隙率、多鱼类巢穴、多生物生长带、多流速变化,为鱼类等水生动物和其他两栖类动物提供了栖息、繁衍和避难场所。生态驳岸上繁茂的绿树草丛不仅为陆上昆虫、鸟类等提供了觅食、繁衍的好场所,而且进入水中的柳枝、根系还为鱼类产卵、幼鱼避难、觅食提供了场所,形成一个水陆复合型生物共生的生态系统。

(4)增加湿地景观异质性的功能

生态驳岸不仅可以与周围环境形成相协调的湿地景观,而且可以通过保护和建立丰富的生态系统使湿地水体清澈见底、鱼虾息游、水草茂盛的自然生态景观,大大丰富了湿地公园的景观异质性,增添了许多湿地野趣。

3浠水策湖国家湿地公园概况及驳岸现状

3.1国家湿地公园概况

浠水策湖国家湿地公园地处湖北省浠水县境内,位于湖北省东部,公园范围包括策湖的上湖与下湖,上下湖之间以港道相连。公园南部以策湖与江北农场界限、并沿散福路和罗湖南路(港道南侧的堤坝)为界,东、西及北部均以策湖高水位岸线(一般为海拔175 m)为界:公园东西长847 km,南北宽537 km,规划总面积为1 14184 hm2,湿地公园范围及生态区位见图1。其驳岸呈现不同的景观,包括大部分与山林及村庄接壤的自然驳岸景观以及与鱼塘、港道接壤的人工驳岸景观。

3.2驳岸现状及存在的问题

策湖的水岸线比较曲折,根据测量,岸线总长度为54.45km。由于长期的人为活动与自然因素的交替影响,也形成了比较多样的岸线类型。目前,上湖和港道部分以人工湖岸为主,长度为31.87km,人工湖岸中,以土质的塘坝为主,其次为硬质直立型驳岸。下湖由于水深较浅,水位的季节性变动频繁,主要为自然随意的岸线。

目前,策湖驳岸存在以下几个方面的问题:

(1)驳岸宽度不够,生态功能未有效发挥

由于受工农业生产和城市发展的限制,策湖驳岸大部分区段基本没有合理的生态宽度,仅局限于湖堤或湖岸,基本上没有形成带状驳岸,而是线状驳岸,因此,其生态功能很难得到发挥。

(2)部分驳岸建设不合理

局部驳岸完全是刚性的工程驳岸,缺乏绿色,丧失渗透功能,无法发挥生态功能。

(3)驳岸景观效果差

由于没有进行科学、合理的驳岸建设,整个驳岸景观单一,不连续、不完整。

4浠水策湖国家湿地公园生态驳岸的恢复设计

策湖上下湖原本为一个整体,整体地势北高南低,水由于上世纪六七十年代围湖造田的原因,才形成了现在上下湖之间通过港道连接和现状。港道长度约1km,丰水期水面宽度约100m,枯水期水面宽10m左右,水系连通性较好。下湖通过茅山闸与长江相通并进行水位调节,当丰水期策湖水位高于17.5m时,即通过泵站向长江中排水;策湖水位低于13m时,开闸将长江中的水引入策湖,湿地公园的水系现状见图2。通过对策湖国家湿地公园水系进行梳理,对其驳岸现状存在的问题进行分析,有针对性地设计了以下3种生态驳岸恢复模式:分别为自然原型驳岸、自然型驳岸和人工自然型驳岸。

4.1自然原型驳岸

策湖国家湿地公园北部的上下湖岸线坡度较缓,海拔相对较高,人为扰动相对较小,且该区域对防洪要求不高,规划营造自然原型驳岸,通过营造近自然状态下的植被群落来保护堤岸,以保持堤岸的近自然特性,通过植被发达的根系来稳固堤岸。该类驳岸主要有调节洪水、过滤污染物、控制氮、磷、控制养分流失、截获农田土壤流失以及保护生物多样性的多种生态功能。

建设模式:水面→沉水植被→浮水植物→挺水植被→灌草地→乔木林带,详见图3。

图3自然原型驳岸建设意向图

4.2自然型驳岸

策湖国家湿地公园地势北高南低,南部承受水压较大,而且南部分布有大面积水产养殖场,是湿地生态养殖合理利用的重要示范区,因而该区域对驳岸的防洪安全性有一定要求,规划在自然原型河岸的基础上,采取一定的生态型人工措施以增强防洪能力。主要包括按驳岸原有生态位的植被模式进行补充和重植,还采用木桩或石材护底,如在坡脚采用石笼、木桩或浆砌石块,设有鱼巢等护底,以增强堤岸抗洪能力,其上筑有一定坡度的土堤,斜坡种植植被,实行乔灌草相结合,固堤护岸,然后种植乔木以及草、灌、乔结合林带。以发挥此类驳岸调节洪水、过滤污染物、控制氮、磷、控制养分流失的生态功能。

建设模式为:水面→树桩护堤→灌草地→少行乔木林→灌草地→多行乔木林带→渔业生产用地,详见图4。

图4自然型驳岸建设意向图

4.3人工自然型驳岸

策湖国家湿地公园通过茅山闸进行与长江之间的水位调节,使得策湖所在区域免受洪灾的威胁,发挥着重要的防洪功能。港道两侧分别建有堤坝,南侧为自然型的土坝,北侧堤坝为硬质路基,该区域对防洪要求较高,规划对现有堤坝进行生态型改造提质,建设人工自然型驳岸。规划在自然型护堤的基础上,再用钢筋混凝土等材料,确保大的抗洪能力,如将钢筋混凝土柱或耐水圆木制成梯形箱状框架,并向其中投入大的石块,或插入不同直径的混凝土管,形成很深的鱼巢,再在箱状框架内埋入大柳枝、水杨枝等,邻水侧种植芦苇、菖蒲等水生植物,使其在缝中生长出繁茂、葱绿的草木。以发挥此类驳岸调节洪水、过滤污染物、防止水土流失、以及保护生物多样性的多种生态功能。

人工自然型驳岸建设模式为:渠道水面→钢筋混凝土为主体的自然型护岸→攀援植被→灌草地→乔木林带,详见图5。

4.4植被配置

根据策湖驳岸不同的建设模式,以及项目区的实际情况,选择表1的植被类型作为策湖驳岸建设主要供选择的植被。