易侵蚀湖滨带原位生态修复技术研究

鄢达昆， 郑西强， 匡 武， 张 浏

(安徽省环境科学研究院，安徽合肥 230022)



易侵蚀湖滨带原位生态修复技术研究

鄢达昆， 郑西强， 匡 武， 张 浏

(安徽省环境科学研究院，安徽合肥 230022)

以巢湖典型易侵蚀湖滨带为研究对象，分析其原位生态修复条件，包括物理基质、水文和生物的修复条件，提出易侵蚀湖滨带生态修复方法：通过基质修复、水文修复与生物修复，最大限度地恢复湖滨带的原生态结构和景观。依据示范工程实例，验证了该方法的可行性，为易侵蚀湖滨带修复提供技术新思路。

湖滨带；易侵蚀；生态修复；巢湖

湖滨带又称为水陆生态交错带，是入湖面源重要的拦蓄和消纳场所，也是特殊的生态系统，生物多样性丰富，是湖泊重要的基因库和种子库，其空间范围主要取决于周期性水位涨落导致湖滨干湿交替变化的空间结构及与之相邻的水域和陆地系统的空间环境特征[1]。湖滨带在涵养水源、蓄洪防旱、促淤造地、净化水体、维护生物多样性和保持生态平衡等方面有着十分重要的作用。

近年来随着对湖泊治理研究的深入，有关湖滨带修复技术研究逐渐成为生态学研究的重点课题[2-3]。加拿大对大湖地区开展了包含地理范围的界定、修复措施及修复效益等的研究[4]。美国华盛顿湖由于实施生态恢复计划，使其富营养化水质得到有效控制[5]。国内部分科研人员对一些富营养化比较严重的湖泊也开展了生态修复及重建的研究工作，在理论研究与工程实践中也取得一定的成就[6-8]。

笔者选择巢湖典型易侵蚀核心区部分岸线实施易侵蚀湖滨带生态修复的工程化示范建设，探讨巢湖易侵蚀湖滨带原位生态修复新技术。

1 易侵蚀湖滨带生态现状

易侵蚀湖滨带一般多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，尤其在汛期，巢湖水位高、吹程远、湖面风大浪高，风浪造成的易侵蚀、水生植被消失与藻类堆积是巢湖湖滨带现状最为突出的问题。

1.1 易侵蚀 易侵蚀的发生不仅侵蚀湖滨土地，引发泥沙入湖淤塞湖泊，而且由于湖岸地质失稳，造成水生植被(尤其是挺水植物芦苇、香蒲等)易倒伏、死亡，湖滨生态系统退化严重。湖滨生态系统退化后，由于缺乏水生植被的水力缓冲和水土保持，近岸水流趋急，对岸线冲刷加剧，易侵蚀愈加严重，湖滨生态系统进入恶性循环。

1.2 水生植被消失 由于在湖堤的修建过程中，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，易侵蚀加剧。易侵蚀后湖滨地质失稳，又给水生植被的恢复带来极大的困难。

1.3 藻类堆积 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，风生浪携带大量蓝藻向湖滨堆积，在风浪的作用下沿着十五里河、塘西河等入湖河口上溯，严重污染河道，浓重的腥臭味影响了人们的正常生活。

2 易侵蚀湖滨带生态修复的难点

湖滨湿地生态退化由人为移出水生植被引起，而退化后的湿地生态系统进入了恶性循环。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；而水力冲刷加剧一方面进一步引发易侵蚀，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水力切割死亡；而湖岸地质失稳一方面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，另一方面也难以有效缓解水力冲刷。因此，易侵蚀湖滨带生态修复的关键必须要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的三方面问题[9]。

3 生态修复条件分析

3.1 物理基质条件 基质是生态系统发育与存在的载体。巢湖易侵蚀土层具有较强的遇水膨胀、失水收缩的特性。建坝后，高低水位的变化与区内的降雨、蒸发有直接关系。降雨量的不均及蒸发量的差异使巢湖水位在峰枯水位变幅为2～4 m。水位的高低变化及浸润侵蚀作用使塌岸频繁发生。

结合地质条件，综合分析该湖滨带的基质条件，黏土地质比较适合水生植物生长，但易受湖浪侵袭，基底不稳，刚恢复的水生植被易倒伏死亡。保持基底的稳定性是原位生态修复的关键点。

3.2 水文条件 风生流是巢湖的水文特征，风力及风向对湖浪的影响非常明显。由于湖滨植被在筑堤防洪中被人为清除，湖滨带缺少水力缓冲，湖浪直接拍打湖岸，塌岸频繁发生。水生植被是自然的湖滨消浪带，但水生植被在生长期需要有效的水力缓冲。2—5月水生植被的生长期内，湖面风高浪急，植株遭受水力切割，水生植被难以恢复。

当前就如何消浪展开广泛的研究。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，原本平缓的湖滨带变得风高浪急，移种的植被存活率极低。如何构建水力缓冲条件、保证水生植被在生长期得以恢复，是原位生态修复的要点。

3.3 生物条件 在湖滨带原位生态修复过程中，如果满足上述两个条件，生物系统就会自然得到逐步恢复，但如果应该复原的生物已经不存在或受外来物种的影响很大，就需要采取人工改造措施。可操作的生物修复是物种和群落的选配，以及警惕外来物种。芦苇和香蒲是巢湖的优势挺水植物，尤其是芦苇，成片芦苇在数年前的筑堤防洪中被人为清除后，湖滨带尚存的零星植株显示出其优势度。恢复湖滨芦苇的综合生态效益勿庸置疑。

4 易侵蚀湖滨带生态修复技术

4.1 生态修复目标与原则 湖滨带生态修复的目标就是建立一个湖泊水生生态系统与湖泊流域陆地生态系统间非常重要的过渡带。对于地质原因造成的易侵蚀湖滨带而言，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，基质条件不能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。

因此，要实施易侵蚀湖滨带的生态修复，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的三方面问题，简单地栽种护岸植物将难以存活，必须同期解决湖岸基质修复和湖滨水文修复两方面的问题，生态修复才能见效。

4.2 生态修复措施 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；最高水位线以上可分别实施乔、灌、草等不同类型或者混搭的植被恢复；最高水位线以下的植被恢复选择根系发达、固着能力强的挺水植物为主。植被恢复的时间视不同植物的生长习性而定，一般挺水植物的恢复宜选择在春季进行。最高水位线以下的挺水植被恢复选择春季前后的枯水期，在基质和水文条件皆满足的基础上再实施生物修复。具体实施措施如下：使用工程机械垂直岸线进行掘进式作业，将挖掘出的湖床泥土堆放在工程机械两侧，此时形成垂直于岸线的两条土坝，间距为工程机械的作业宽度，土坝纵深2～5 m，高出水面0.5～1.0 m。多条土坝形如锯齿状分布，较大程度地削减了风浪的侵蚀，土坝及其周围可作为挺水植被恢复生长区，采用根茎移种的方式进行挺水植被的恢复[9]。丰水期到来后，土坝将被淹没，此时挺水植物的茎叶和根系初步长成，植株已具备了一定的抵御风浪的能力。土坝在风浪的侵蚀下，泥土逐渐向机械掘进后留下的航道内回流，土坝高度逐渐降低，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，土坝在风浪侵蚀下基本消失。随后几年中，水位线上下已基本被水生植物覆盖，形成有效植被防护，恢复后的挺水植被继续向水向和陆向蔓延生长，形成覆盖面积更大、根系缠绕更紧密、抗干扰能力更强的岸线植被护岸体系。5 工程实例

选择巢湖易侵蚀湖滨带300 m，该区段生态均退化严重，水生植被完全消失。在枯水期使用挖泥船，按照修复措施进行作业，在挺水植被恢复生长区完成芦苇根茎覆植，同时开展跟踪观测。

结果表明：至芦苇发芽季节，发芽率成活率达到80%以上，至8月，芦苇植株高度1.2～1.5 m，风浪冲刷加之外湖水位上涨，土坝基本消失，挺水植被恢复生长区与外湖连成一片；至9月底，芦苇植株达到1.8 m，植株生长旺盛。至此，该区段湖滨带得到了有效的植被防护，未出现侵蚀岸线现象。

6 结语

我国是一个多湖泊国家，长期以来一些人为活动给湖泊及其周边环境造成极其恶劣的影响，湖滨生态系统退化严重。易侵蚀湖滨带原位生态修复技术是根据湖滨带特殊情况，采用具有针对性的分类处理，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。岸线不同高程区域选择不同类型的植被进行恢复，最高水位线以上可分别实施乔、灌、草不同类型或者混搭的植被恢复，最高水位线以下的植被恢复选择根系发达、固着能力强的挺水植物为主。

最高水位线以下的挺水植被恢复选择适当的季节，利用机械化手段，人工原位建造植被恢复生长区，采用根茎移种的方式进行挺水植被的恢复。后期则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，为易侵蚀湖滨带修复提供一种可工程化实施的技术方法。

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

[2] 杨红军，祝松鹤，申哲民，等.湖滨带生态恢复与重建的理论与技术研究[J].农业环境科学学报，2006，25(S2):819-824.

[3] 柴培宏，代嫣然，梁威，等.湖滨带生态修复研究进展[J].中国工程科学，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] 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.

[7] 卢宏伟，曾光明，金相灿，等.湖滨带生态恢复和重建的理论、技术及应用[J].城市环境与生态,2003 ，16(6):91-93.

[8] 郑西强，张浏，宗梅，等.巢湖湖滨带生态修复工程设计[J].安徽农业科学2015，43(35)：367-369.

[9] 陈云峰，张彦辉，郑西强.巢湖崩岸湖滨基质-水文-生物一体化修复[J].生态学报，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

国家水体污染控制与治理重大科技专项(2015ZX07204-007;2012ZX07103-003-03)。

鄢达昆(1973- )，男，河南桐柏人，高级工程师，博士，从事环境管理与生态研究。

2016-09-07

S 181

A

0517-6611(2016)31-0072-02