淀山湖湖滨生态修复工程生态湿地设计

唐洁

（上海勘测设计研究院有限公司,上海200434）

淀山湖湖滨生态修复工程生态湿地设计

唐洁

（上海勘测设计研究院有限公司,上海200434）

通过在湖滨拟建3个生态湿地，使3个湿地之间的水域形成静水区，里面种植水生植物，来达到生态修复的效果。通过在湿地内构建不同类型的水生生态群落结构，降低区域蓝藻水华的入侵几率，保障工程局部湖区水质和生态安全。生态湿地填筑采用干挖干填方案，结合生态清淤工程的实施，充分利用湖盆底泥，变废为宝，避免外购土方，对降低工程投资十分有利，可为类似工程参考。

生态湿地；生态修复；清淤；填筑；淀山湖

1 工程概况

1.1 项目背景

淀山湖距离上海市青浦区城西15 km处，介于上海市青浦区和江苏省昆山市之间，总面积6 200 km2，属上海青浦部分4 750 km2。上海市淀山湖地区包括青浦朱家角镇、练塘镇和金泽镇。工程位于上海市著名的旅游景点-朱家角镇区域内，工程北起省界分界河南到淀浦河。

淀山湖地处太湖流域下游的湖荡低洼地，是太湖流域洪涝水下泄的主要通道和区域重要的水资源蓄集涵养地，是重要的省际边界生态缓冲区，是上海市黄浦江上游重要的水源地保护区（二级区），也是上海重要的国家级水利风景区。

近年来淀山湖蓝藻水华频发，受淀山湖岸线地形和夏季风向影响，工程区域一直是淀山湖蓝藻水华的多发区域和易于积聚区域。2007年5月底，太湖蓝藻爆发引发无锡百万人饮水危机。为此，相关部门编制了《太湖流域水环境综合治理总体方案》，其中生态修复项目包括上海淀山湖湿地修复工程。提出要对淀山湖及周边水系进行生态修复，可见对淀山湖及其周边水系进行生态修复对于淀山湖的生态建设及保障上海市的供水安全均具有十分重要的意义。

1.2 建生态湿地的目的

生态修复工程的主要内容包括生态湿地建设、生态清淤和生态修复建设。建设生态湿地的目的主要有3个：

1）拟通过在湖滨修建生态湿地、连接生态湿地与两侧堤防的桥梁及周边的生态建设，形成生态屏障，减弱湿地、桥内部水体与外部交换能力，在工程区域内形成一个相对独立的水体，使得在工程区域内进行生态修复及其它生态建设成为可能。

2）工程段淀山湖岸线基本上由沿湖岸线单位或小区独占，现状堤防建设标准低，防汛通道无法贯通。通过湖滨生态湿地的建设，对淀山湖的风浪有消减作用，桥梁连接湿地及两侧堤防，形成防汛通道贯通，对区域防洪及水环境保护也具有一定的积极意义。

3）通过生态湿地的建设，使得生态湿地具有一定的休闲功能，丰富了淀山湖新城的景观，形成淀山湖新城建设与淀山湖水生态水环境保护“双赢”的局面。

1.3 生态湿地的规模

根据规划设计院和地貌公司对生态湿地的形态及布局进行研究，分别从湿地的生态景观功能以及对行洪、水环境方面的影响进行了论证。得出湿地的面积为20 hm2左右。再根据生态湿地的功能定位及景观要求，结合城市建设的需要，考虑防洪及水生态、水环境要求，并合理有效地利用好现有地形，造出别具一格的美景。生态湿地面积定为24.67 hm2，按照50年一遇水位3.91 m防洪标准建设。

2 建设条件

2.1 环境条件

由于淀山湖周边城镇化建设水平不断提高，在政府已明令禁止占用耕地情况下，淀山湖区域建设用土资源十分紧缺，对工程的实施十分不利。

工程区域附近为东方绿舟、高尔夫球场和别墅区等，无条件布置大面积的排泥场和沉淀池固结淤泥。

2.2 地质条件

拟建场地地表层主要为第③1层灰色淤泥质粉质粘土，局部为第②层粉质粘土。淤泥质粉质粘土最大厚度8.0 m左右。

2.3 土料来源

工程湿地需填筑土方143.7万m3，需土量巨大。若采用外购土，土料来源难以保障，而且外购土方费用极高。因此结合污染底泥治理，合理利用湖盆土资源也可作为缓解建设用土紧缺状况的有效途径之一。

根据区域地勘资料，除少部分土物理力学指标较差外，其余各层土的物理力学指标相对较好，均可直接作为建设用土使用，物理指标较差的土可以用于湿地水上部分的填高。因此从工程实际需要和区域土体力学性质两个角度分析，结合生态清淤科学利用湖盆土资源具有可行性。同时从环保角度分析，生态清淤的土料用于湿地常水位以上部位的填筑，不会对湖区水体造成二次污染。

由于湿地水下部分填筑均需要物理力学性能较好的土料，若采用挖泥船直接从湖里挖取土料，则其质量达不到设计要求，无法直接用于工程结构的填筑；若采用绞吸式挖泥船水下施工，则清淤土方带有大量余水，需在附近湖岸布置大面积的排泥场和沉淀池固结淤泥，而工程区域附近没有可布置排泥场的空地，而且疏浚的淤泥在排泥场内自然固结需要较长时间，这与工程的实施进程不相适应，同时对疏浚底泥采取固结措施又大幅度地提高了投资，因此如何把湖区底泥比较方便地转化成可利用土料，就成为了问题的关键。

工程湿地填筑所需土方考虑结合淀山湖底泥生态清淤工程进行实施，即采用修筑围堰内干地取土的方案，该方案可以充分利用湖盆底泥，变废为宝，同时避免外购土方，对降低工程投资十分有利，而且对环境以及防洪的影响均在可控范围内。

根据水文资料分析，湖区中工程位置北部的外侧流速很小，且变化不大。因此施工期湖区内取土对淀山湖湖流影响有限，防洪的影响为主要对淀山湖防洪库容的影响，生态清淤围堰围区总面积100 km2，生态清淤围堰仅占淀山湖湖区面积的1.6%。总体来看，对淀山湖调蓄库容影响不大。

综合以上分析，工程采用修筑围堰，在湖区内干地进行取土的方案是可行的。

3 生态湿地设计

3.1 工程布置

1）湿地布置

生态湿地位于大堤西侧，总面积约24.7 hm2，由3块主要的湿地群落构成，分别为：聚鸟蓬莱、听风湾和临湖望月，整个湿地成为整个淀山湖湖滨区域的一大亮点，湿地之间以木栈道连接交通，吸引动物在此栖息，形成一个循环的生态系统。

湿地在竖向设计上，分为常水位2.80 m以上的陆地绿化部分和2.80 m以下的水生植物部分。2.80 m以上的陆地绿化部分总面积约18 hm2，分别由3块湿地构成，其中聚鸟蓬莱15.33 hm2，听风湾2 hm2，临湖望月0.67 hm2，聚鸟蓬莱最高点设在湿地的北面，约6.50 m高程，形成观景的制高点，其余部分缓坡向沿岸2.80 m高程过渡。听风湾和临湖望月与大堤毗邻，竖向上与大堤5.74 m高程相衔接，外侧缓坡与水面相衔接。

2）湿地周围生态修复设计

生态修复范围基本以人工湿地的外围包络线为生态修复边界，修复范围内的面积共计39.78万m2。生态修复考虑沉水植物的适宜生长需求，对平均水深小于2.0 m的区域进行重点修复，对于平均水深大于2.0 m的区域进行低度干扰的生态保育或自然恢复。

根据生态修复目标、护岸断面结构及水深条件等因素，将整个生态修复区分成截污控藻净化区、滨水生态景观区、缓冲净化区和自然保育恢复区4个区块。通过构建不同类型的水生生态群落结构，降低区域蓝藻水华的入侵几率，保障工程局部湖区水质和生态安全。

3.2 生态湿地结构设计

1）围堰设计

因生态湿地前期的围堰部分将作为后期的永久建筑物，需按照50年一遇防洪标准建设。采用圆木桩土围堰外加抛填袋装土，2道防线安全系数高。围堰顶宽5 m，顶高程为3.2 m，采用2排直径为0.2 m的圆木桩，圆木桩长度为6 m，间距0.5 m，桩内侧设20 mm厚木板一层，反滤土工布一层，桩间用湖底土回填；桩土围堰外侧抛填袋装土，顶高程3.2 m，顶宽为3 m，底宽为8.4 m，2.30 m以下抛石护坡，2.30 m以上生态格网护坡。围堰断面图见图1。

图1 围堰断面图（单位：mm）

2）临湖侧护坡消浪设计

由于淀山湖风浪很大，临湖侧受波浪作用强烈，结合消浪及景观要求在消浪平台3.20 m高程以上采用生态格网护面。

生态格网是厚度为0.15～0.30 m的网箱结构。主要用作岸坡护坡，既可防止湖岸遭水流、风浪侵袭而破坏，又保持了水体与坡下土体间的自然对流交换功能。石笼网片的原材料采用涂膜热镀锌低碳钢丝，构成网格的钢丝有一定的强度，不易被拉断，箱笼整体强度较高。低碳钢丝承受适度的变形特点，可连成整体，不需分缝，即使某种原因使结构中断裂少量网丝，也不会影响结构的整体性。生态格网特殊的功能不仅在于堤坡防护，利用网中填充物的缝隙还能种植植物，美化环境，增添自然景色，真正使水利工程与自然景观完美结合。

3）生态湿地护岸结构

在护岸设计上，湿地系统在保证稳固生长的基础上兼顾自然景观效果。由于淀山湖风浪较大，因此在湿地的外侧沿岸布置防护功能的护岸形式，主要有3种形式：亲水平台直立护岸、木桩护岸和黄石护岸。3种形式交替布置，在满足功能需求的基础上增加了景观的变化性。在湿地内部以缓坡岸线为过渡形式，这样就形成了一个在外侧硬质护岸保护下的一个内部湿地生态环境。

因工程中的生态湿地大部分位于取土区内，所以可以取土区围堰保护干地施工，故护岸的形式采用灌砌石护坡。位于取土区外的部分湿地，采用抛石棱体的断面形式，抛石棱体完成后，内坡封闭气土，就可以与取土区围堰形成干地，再填筑里面的土方，湿地常水位以上采用生态格网护砌到4.5 m高程。结合栈道的布置，在栈道外侧设置抛石潜堤，和栈道下面的桩一起达到消浪的效果，使3个湿地之间的水域形成静水区，里面种植水植物，来达到生态修复的效果。

3.3 施工方案

生态湿地的填筑方案是生态湿地设计的关键环节，因工程施工周期较短，且湿地上有道路和管理中心等重要建筑物，桥的基础的也坐落在岛上，根据上述分析，工程的土方来源于湖中清淤和取土区的③1层淤泥质粉质粘土，土质很差，且湿地下部基础大部分也是③1层淤泥质粉质粘土，平均厚5 m左右，岛屿堆筑最高处有7 m高，因此对“干挖干填”和“干挖湿填”两种填筑方案进行比选。

1）方案1：干填方案

生态湿地围堰施工完成以后，采用水泵将围堰内的水抽干，将取土区取出来的干土回填到围堰内并分层压实。按不同高程分为3个高程段分区、分期进行填筑：湖底高程到桩土围堰顶高程为0.4～3.2 m，桩土围堰顶到护坡顶高程为3.2～5.6 m，护坡顶高程到岛顶为5.6 m以上。填筑过程中尽量先施工完一高程层，再进行下一层填筑，同时，同一高程层内各区上升高度也应保持均衡，以免区块之间高差过大造成失稳。

2）方案2：湿填方案生态湿地围堰施工完成以后，高程3.2 m以下水下区域，将取土区取出来的干土以水下倒土的方式回填到围堰内。高程3.2 m以上水上区域，采用干土回填并压实；湿填区域的回填土因排水困难，固结缓慢，需进行地基处理，采用水泥搅拌桩进行地基处理。

综合分析，两种方案均能满足正常使用要求，从填筑质量及可靠性上来看，方案1干土回填，干土分层碾压，质量易控，可靠性较高，施工简便，从施工周期上比较，方案2需地基处理，工期比方案1长；从工程总投资及工程量分析，方案1要优于方案2。

总体来看，方案1在形成湿地的可靠度、湿地的沉降及湿地上建筑物短期投入使用、工程总投资等方面都优于方案2，因此推荐选用方案1干挖干填方案。

4 结 语

工程实施后，具有提高地区防洪除涝标准、改善淀山湖生态景观、提高城市品位等多重作用，可充分发挥防洪、环保等综合效益，根除水患、改善生态环境、促进地区经济发展。

在城市用地日趋紧张的情况下，所需大量的用土资源也相应紧张。湿地设计结合生态清淤工程的实施，充分利用湖盆底泥，避免外购土方，降低了工程投资，且对环境以及防洪的影响均在可控。同时通过修筑永临结合的围堰，对生态湿地采用干挖干填方案，解决了清淤底泥的处置问题，在工程区域附近场地受限无排泥场的情况下，该方案更显优越性。

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2016-08-19