巢湖湖滨带生态修复工程设计

郑西强，张 浏，宗 梅，常 凯，匡 武

(安徽省环境科学研究院，安徽合肥 230061)



巢湖湖滨带生态修复工程设计

郑西强，张 浏，宗 梅，常 凯，匡 武

(安徽省环境科学研究院，安徽合肥 230061)

以合肥市滨湖新区巢湖湖滨带为例，探讨滨湖生态修复方案。在分析区内湖滨带生态现状、物理基质、水文及生物条件的基础上，针对湖滨带的不同类型，提出了利用基质-水文-生物一体化自组织生态修复技术方案的建议，探讨了滨湖新区湖滨带具体的生态修复工程的主要内容和技术措施。在巢湖易崩岸的湖滨组织施工一年后初见成效，数年后恢复后的挺水植被群落形成，并向陆向和水向蔓延生长，具备了一定的抵御风浪的能力，形成了抗干扰能力较强的岸线植被护岸体系。

湖滨带；生态修复；滨湖新区

人们逐步认识到，滨湖生态修复不是简单的栽花种草或放虫养鱼，健康的湖滨生态系统不仅包括食物链的各级生物群落，还必须提供其适于生存的基质、水文、温度、光照等外部物理环境。实际上，实施滨湖湿地再造是一个系统工程，需要从基质、水文和生物3个方面实施优化和重组。

一般对湿地生态系统的关注比较多地被投向水生植被，包括植物群落的选配，而基质作为水生植被的载体，一方面要有适宜的柔度，即要适于水生植物的生长和底栖生物的栖息，另一方面还需要有一定的刚度，耐受波浪的冲刷和防止植被倒伏。适度的水文无疑是水生物群落生存的重要条件，大流速、高风浪切割水生植被，冲刷地质，而过于静止的水域又不利于污染物的扩散降解，容易在局部形成藻类繁生的温床。

滨湖生态修复就是优化配置基质元素、水文元素和生物元素在三维空间上的分布。此外还有重要的一点，生态修复的过程不是静态的，而是需要对包括时间程序在内的四维空间进行复原，是从根本上得以复原的自然，即随着时间的推移不断变化并保持一定的相对稳定，也就是说创造科学的动态平衡状态。

1 滨湖新区湖滨带的范围及类型

滨湖新区是指合肥市历次规划中预留控制的东南引风口地带和城市机场南部地带。区域内水系较多，区内湖滨带范围主要以环湖公路廊道为边界标志物，主要有堤防型、河口型、滩地型(包括湿地)等，属陡、缓坡相间易崩岸的湖滨带。由于未来要建设旅游度假区，因此其生态修复就显得十分重要和迫切。

2 湖滨带生境现状

崩岸、水生植被消失、藻类堆积……不仅是滨湖新区湖滨带生态退化的集中写照，而且其造成的湖滨景观破坏，也直接损害到滨湖生态文化新区的整体现象和定位。风浪造成的崩岸、水生植被消失与藻类堆积是巢湖湖滨带滨湖新区段最突出的生态问题和景观问题。

2.1 基质条件

巢湖3大崩岸带主要分布于巢湖的西北岸、东南岸(巢湖市境内)及南岸(庐江县境内)，且危害较重，而其他岸带则危害轻微。滨湖新区正处在巢湖西北岸的主要崩岸带范围，区内崩岸严重。

易崩岸的地质特点是滨湖新区湖岸带生态退化的一个直接原因。巢湖的西北岸地质属第4纪晚更新统粘土组成的岸带。这类岸带，组成岩性为棕色、棕黄色粘土，其特征是柱状节理发育，粘土的膨胀性能较强，厚度10～40m。其粘土矿物以伊利石为主(66%～69%)，次为蛭石(13%～17%)、绿泥石(16%～17%)，少量的蒙脱石和石英。该土层的膨胀试验结果表明其自由膨胀率为50%～60%，膨胀力为86.2 kPa，线收缩率为1.25%，体收缩率9.5%，收缩系数0.28，缩限12.0%，胀缩总率2.1%。从粘土的矿物组合及胀缩试验可以看出，土层具有较强的遇水膨胀和失水收缩的特性。

2.2 水文条件

巢湖建坝后，高低水位的变化与区内的降雨、蒸发有直接关系。区内降雨量不均，年内降雨量10月至次年2月份月降雨量为26～50 mm，3、4、9月份月降雨量为70～98 mm，5～8月份月降雨量为120～458.1 mm(1969-07)，蒸发量为810～835 mm。降雨量的不均及蒸发量的差异，使巢湖水位在月内、年内变化较大，1954、1969、1983、1991和1996年水位标高分别为12.99、11.74、12.29、12.71和11.84 m。巢湖多年平均水位为8.03 m，历年最高水位为12.99 m。

据观察巢湖高水位多出现在降雨期的5～8月，而且具有居高不下的特点，近年来更是如此；平水位则在3～4月份；枯水位在当年10月至次年2月，峰枯水位变幅约3～4 m。水位的高低变化及浸润侵蚀作用，使塌岸频繁发生。

2.3 生物条件

20年前的巢湖堤外湿地岸线芦笛生花的景象还随处可见，目前只剩下在风浪中零星飘摇的芦苇残株。在近20年湖堤的修建过程中，成片的湖滨芦苇、香蒲等原生优势水生植被被人工清除了，挺水植被被彻底破坏，湿地消失了。现在的巢湖堤只有水葫芦、水花生等浮水植物堆积在岸边，湿地生态系统的界面缓冲作用消失殆尽，湖岸失去了生态保护屏障。巢湖富营养化由来已久，近年来更是水华频发，尤其是每年5～11月水华暴发时段，风浪携带大量蓝藻向湖滨堆积，离岸几公里之外都弥漫着腥臭味，犹如油状的粘稠湖水在风浪的作用下进入十五里河、塘西河等入湖河口，严重污染滨湖河道，也对湖滨景观造成了严重破坏。

3 追溯湖滨带生态景观原貌

虽然目前巢湖堤外湿地生态系统已经破损退化，但在一堤之隔的圩区，大片的芦苇荡和香蒲荡让人们还可以追溯到当年巢湖岸线水草丰茂的原生态湿地景观。20年来巢湖湖滨带经历了生态景观的剧变，但当地群众还清晰地记得当年那一片滨水湿地万亩芦苇的景象。按照当地老人的回忆，构筑了滨湖新区湖滨“万亩湿地芦笛生花”的生态盛景设计目标。

4 湖滨带生态修复工程技术

4.1 生态修复的目标与原则

生态修复是根据是生态学原理，通过一定的生物、生态以及工程的技术与方法，人为改变导致生态系统退化的主导因子或过程，调整、配置和优化系统内部及其与外界的物质、能量和信息流动过程和时空秩序，使生态系统的结构、功能尽快恢复到受损前甚至于更高的水平[1]。

生态修复的基本原则是遵循自然规律，因地制宜，着眼于系统的功能与周围的景观相协调，充分发挥水生生物净化水质和改善环境等生态功能的原则[2]。

在对滨湖新区湖滨岸线地质、水文、生物等方面进行系统调查的基础上，结合对湖泊演化历史的研究，对滨湖新区湖滨带的原生态景观风貌进行了追溯和还原，构建了湖滨岸线“万亩湿地芦笛生花”的生态景观方案。

4.2 生态修复的要点

滨湖新区湖滨带生态退化是由人为活动引起的。由于水生植被的消失，造成湖滨带水力冲刷加剧和湖岸地质失稳；而水力冲刷的加剧一方面会进一步引发崩岸，另一方面也造成水生植被生存环境恶化，植株在生长过程中易被切割死亡。而湖岸地质的失稳，一来使水生植被的恢复缺乏稳固的基质，植株在生长过程中易倒伏死亡；二来也难以有效缓解水力冲刷。

因此，要重建滨湖新区湖滨“万亩湿地芦笛生花”的新生态景观，必须统筹应对水生植被消失、湖岸地质失稳以及水力冲刷加剧等相互关联、互为因果的3方面问题，简单地栽种挺水植株将难以存活，必须同期解决湖岸地质修复和湖滨水文修复两方面的问题，水生植被群落的修复才能得以见效。在对滨湖新区湖滨岸线地质、水文、生物等方面进行系统调查的基础上，结合对湖泊演化历史的研究，对滨湖新区湖滨带的原生态景观风貌进行了追溯和还原，构想了湖滨岸线“万亩湿地芦笛生花”的生态景观蓝图，并在综合借鉴国内外湖滨带生态修复技术最新进展的基础上[3-4]，考虑当地实际情况，提出基质-水文-生物一体化自组织生态修复技术方案的建议。

4.3 主要工程内容与技术措施4.3.1

崩岸湖滨带基底修复工程。滨湖新区位于巢湖西北岸，处于常年主导风向的迎风面上。湖滨带生态环境受风浪影响明显，巢湖水位高、吹程远、湖面风大浪高，造成沿岸崩岸现象严重。因此，消浪是实施滨湖新区湖滨带生态修复的首要任务。只有有效消浪，才能减缓崩岸的发生，保证水生植被基质的稳定；只有有效消浪，才能延缓湖滨水力停留时间，营造适于水生植被生长的水文条件。

根据滨湖新区岸线的坡降情况，对于高坎或陡坡进行必要的削坡处理，尽可能扩大植被护岸的纵深。为了使挺水植物群落有稳固的立地生长条件，选择春季前后的枯水期，使用挖泥船沿岸线进行掘进式作业，构建了两条相距4～6 m、高出水面1～1.5 m的消浪土坝，消浪土坝外侧是湖库水面，其中靠近岸线的土坝内侧浅水区域为挺水植被恢复生长区(如图1)，纵深30～40 m，保证水深10～30 cm；外侧土坝能有效防止植株在恢复生长期受风浪的侵蚀。该技术是安徽省环境科学研究院最新开发的湖泊基底修复技术，已成功地运用于巢湖沿岸万年埠段湖滨带修复工程。

4.3.2 入湖河口处生态修复工程。在滨湖新区内入湖河口处采用人工沼泽化生态修复技术，人工沼泽单体结构是以砾石、碎石为基本材质的多孔梯台结构，单体面积在1～10 m2之间不等，单体高度依离岸远近在1～3 m之间不等。人工沼泽挡浪透水，湖浪携带的湖泥在人工沼泽周围和孔隙间沉积，作为恢复水生植被的基质。湖泥沉积到一定厚度后，随湖浪进出湖体的速度达到动态平衡。

4.3.3 水生植被群落修复工程。水生植被的修复主要有自然形成和人工种植两种。由于人工种植能在较短时间内可达到目标程度，故在实践中较多使用，相关技术涉及引种、选育和培植、种群扩增等[5]。先锋物种的选择是植被恢复的首要工作，但考虑水生植被群落的结构和多样性，对其他水生植物也要进行选配和优化。

根据湖库水位的涨落规律，不同高程区域选择不同类型的植被进行恢复；按照不同高程可分别实施乔、灌、草等不同类型或者混搭的植被恢复；如柳类、水杉、铁线草、中华结缕草、灯芯草等。

芦苇和香蒲是巢湖的优势挺水植物种，尤其是芦苇在巢湖地区极易生长，获取种源也很方便。每年3～4月在附近区域可采集本地芦苇根茎，其地上茎保留300～500 mm，地下茎保持完整且开始发芽；按照4～6株/m2的密度，在挺水植被恢复生长区完成所采集芦苇根茎的种植，植物成活率达到90%以上，并对未发芽芦苇进行移出补种。

因滨湖新区湖滨带常年处主导风向的迎风面上，风浪带来的水力冲刷、切割较为严重，目前对于浮水植物及沉水植物的生长较为不利。

4.4 工程实施效果

对于地质原因造成的崩岸湖滨带而言，植被恢复面临基质缺失和水力剪切等多方面的影响。首先，易崩塌的边坡泥土在风浪淘蚀下难以在湖滨滞留，造成近岸带多为硬底湖床，基质条件不难满足水生植物恢复生长的要求；其次，由于缺乏植被的有效防护，造成水力冲刷对湖岸冲刷加剧，水生植株在恢复生长期易受到水力剪切的损害。

在易崩岸的湖滨带利用基质-水文-生物一体化自组织生态修复技术后，随着挺水植物的发芽生长，两条消浪土

坝在风浪的侵蚀下，泥土逐渐向挖泥船掘进后留下的航道内回流，土坝高度逐渐降低，同时随着丰水期的到来，外湖水位逐渐上升；当挺水植物的茎叶和根系初步长成，植株已具备了一定抵御风浪的能力；当外湖水位超过消浪土坝，挺水植被恢复生长区与外湖区连为一片，植株在风浪的刺激下，根茎进一步发育粗壮；当丰水期结束、外湖水位回落时，消浪土坝在风浪侵蚀下基本消失，水位线上下已基本被水生植物覆盖，形成有效植被防护；随后几年中，恢复后的挺水植被群落继续向水向和陆向蔓延生长，形成覆盖面积更大、根系缠绕纠结更紧密、抗干扰能力更强的岸线植被护岸体系。

在区内入湖河口处人工沼泽单体沿入湖河口周围交错布置，构建起粘土岸线的刚性骨架，层层削减湖浪，拦截藻类，延缓水力条件，恢复适于水生植被生长的水文流场。水生植被逐步恢复以后，自身的消浪和污染降解能力得以增强，河口处地质和水文条件进一步得到改善，水生态系统逐步步入良性循环。

5 结论与展望

滨湖新区的生态修复工程可以保护巢湖自然生态环境，恢复滨湖生态。在湖滨带生态修复工程设计的前期，充分考虑巢湖自然环境和水生态系统特征等，通过有限的工程引导措施，扭转湖滨生态系统的退化方向，后期则是主要依靠生态系统逐步恢复后自身日益增强的自组织能力，完成其原生态结构和功能的再现，使重建后滨湖新区湖滨带芦笛生花的景观结构具备消浪、藻类拦截、污染消纳与生态景观等综合生态功能。

[1] 章家恩，徐琪.生态退化研究的基本内容与框架[J].水土保持学报，1997，17(3)：46-53.

[2] 金相灿.湖泊富营养化控制和管理技术[M].北京：化学工业出版社，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] 叶春，金相灿，王临清，等.洱海湖滨带生态修复设计原则与工程模式[J].中国环境科学，2004，24(6)：717-721.

[5] 安树青.湿地生态工程[M].北京：化学工业出版社，2003：192，200.

名词解释

1 总被引频次

指该期刊自创刊以来所登载的全部论文在统计当年的统计刊源中被引用的总次数。该指标反映了该期刊在学术交流中总体被使用和受重视的程度，是文献计量中的一个基础性指标。

2 影响因子

指某期刊前两年发表的论文在统计当年的被引用总次数与该期刊在前两年内发表的论文总数之比。这是一个国际上通行的传统评价指标，又可称作2年影响因子(IF2)。计算公式为：

3 5年影响因子

某一期刊前五年发表的论文在统计当年的被引用总次数与该期刊在前五年内发表的论文总数之比。计算公式为：

IF5反映了期刊在5年内的平均学术影响力，可作为2年影响因子(IF2)的参照。

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

国家水体污染控制与治理重大科技专项(2012ZX07103-004)。

郑西强(1983- )，男，安徽霍邱人，硕士，工程师，从事环境工程研究。

2015-11-20

S 181.5

A

0517-6611(2015)35-367-03