太湖三山岛湿地生态修复工程

李 欣 吴燕飞 冯育青*

（1 苏州市湿地保护管理站，江苏 苏州 215008；2 江苏太湖湿地生态系统国家定位观测研究站，江苏 苏州 215000）

太湖是我国第三大淡水湖泊，面积2 338 km2，平均水深2 m，属于特大浅水型湖泊。太湖流域人口密集、经济发达，城市化程度高（周岚, 2020）。随着经济社会的快速发展，用地、防洪压力不断加大，太湖滨岸带水质恶化，滩地逐步消失，植被锐减，有害藻类滋生，湿地生态系统功能不断退化（汤浩等, 2012; 秦伯强 等, 2017）。修复太湖退化湿地，重启滨岸带生态功能，是近年来研究的一个重大课题（李婧慧等, 2018）。

浅型湖泊多稳态理论将浅型湖泊的稳定状态分为两种：以水生植物为主的清水稳态（草型湖泊）和以浮游植物为主的浊水稳态（藻型湖泊）（Chung et al., 2009;濮培民等, 2012）。修复太湖退化湿地的思路是把藻型湖泊恢复到草型湖泊。太湖修复的难点是大型浅水型湖泊受风浪扰动底泥易再悬浮，导致水体透明度低、光照差，水生植被难以自然恢复（高光 等, 2021; 李春华等, 2023）。由于富营养化时间较长，厌氧的沉积物很难再适合水生植物生长（范瑜, 2020）；环境中的本地水生植物种子库已经大量衰减甚至消失，严重影响本地水生物种种群分布，导致湖泊生态系统的功能退化（章铭等, 2012; 刘喆等, 2016）。

太湖湿地生态修复现有研究多集中在生态围隔的单独使用或者滨岸带水生植物的种植（徐新洲等，2013; 殷雪妍等，2021）。以生态围隔结合水生植物恢复设施快速提高水体透明度，恢复沉水植物的研究鲜有报道。本文以江苏苏州太湖三山岛国家湿地公园为研究对象，针对湿地退化的成因，开展多层生态围隔修复及水生植被恢复设施研究，为太湖湿地的保护和管理提供借鉴与参考。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

江苏苏州太湖三山岛国家湿地公园（120°15′02.0″—120°18′03.0″E， 31°00′52.0″—31°02′23.0″N）位于苏州市吴中区东山镇，湿地公园以泽山岛、厥山岛、蠡墅岛和三山岛本岛沿岛岸线外扩200 m 为四至边界，呈不规则的马蹄形。湿地公园占地756.63 hm2，其中，湿地面积516.55 hm2，是太湖流域唯一的淡水岛屿型湿地，受风向变化和人类活动干扰等影响，夏季蓝藻水华严重，严重威胁湿地生态健康。

1.2 研究方法

1.2.1 风浪要素计算 通过监测水深、风速和吹程等指标，针对太湖水体环境扰动大的特点，利用莆田公式计算出不同风速下的风浪要素，按照削减浪高不小于90%设计多层围隔的最小间距及所需筑堰最少层数。

式中：g 为重力加速度(9.81 m/s2)；thx 为双曲正切函数F为风区长度(m)；V为设计风速(m/s)；d为计算深度(m)；H为平均波高(m)；T为平均波周期(s)；L为平均波长(m)。

1.2.2 生态围隔系统构建方法 多层生态围隔系统主体采用太湖清淤底泥，填出水面后夯实，在围隔缓坡处采用抛石加固，坡顶种植湿地植物，利用其自然生长的根系加固围隔体，防止风浪、水流冲刷而造成围隔水土流失，并在合适位置开口保持围隔内外水文联通，达到防风减浪、抵御蓝藻、提升水体透明度的效果。

1.2.3 湿地水质测定方法 在围隔内、围隔核心区（水生植物恢复设施区）、围隔外设置采样点，从2020 年1 月起，对湿地水质进行逐月监测，每个采样点采表层水样（0 ～0.5 m）、中层水样（0.5 ～1.0 m）和深层水样（1.0 ～2.0 m），采集后立即用保温箱保存，运回实验室进行分析。透明度现场采用塞氏盘法测定，总氮、总磷、颗粒物采用国标法测定。

2 太湖滨岸带湿地修复布局与技术措施

2.1 太湖滨岸带湿地修复布局

项目区位于三山岛国家湿地公园规划范围内的太湖水域（图1），整个区域设计构建了4 层生态围隔，用于改变三山岛岸线的水流方向，达到削减风浪的作用。同时，减浪后，最内层围隔设置水生植物恢复设施，提高设施的稳定性，沉水植物、挺水植物正常生长后，提高水体的自净能力，也给本地水生植物种子库的生长提供时间。

2.2 太湖滨岸带湿地修复技术措施

太湖三山岛湿地生态修复工程采用系统生态学研究方法，通过减少湿地扰动，完善湖滨带的生态结构，建立水体稳定、生物多样性丰富的湿地系统。

2.2.1 多层生态围隔系统构建技术 太湖三山岛滨岸带湿地水深范围在1.5 ～3.5 m，风浪较大（极端浪高超过1.5 m）（表1）。根据莆田公式，多层生态围隔系统设置4 层，层间距为150 m，顶部高于常水位以上1.5 ～2.0 m，顶部宽3 m，围隔外边坡为1:2 ～1:3，内边坡为1:1 ～1.5，坡脚与基坑边缘距离1.5 m，在缓坡处采用抛石进行加固（图2）。

表1 莆田公式计算的不同风力等级下的太湖风浪要素Table1 Wind and wave elements of Taihu Lake underdifferent wind levels calculated by Putian formula

图2 多层生态围隔系统剖面图Fig.2 The typical section of the mesocosm system in Sanshandao National Wetland Park

在围隔顶部种植当地常见多年生耐水淹乔木腺柳（Salix chaenomeloides），缓坡石缝种植芦苇（Phragmites australis）。选用的植物具有以下特征：本地多年生适生草本或木本植物；茎秆或枝条坚韧不易折断；耐水淹；扦插繁殖，生长迅速，短期内可形成较大覆盖或冠层；根系发达。在围隔侧方开口，与风浪方向垂直，保障围隔内外水体交换。

2.2.2 水生植物恢复设施 太湖受风浪扰动底泥易再悬浮，导致水体透明度低，水生植被难以自然恢复。滨岸带仅存有少量芦苇、香蒲（Typha orientalis）群落分布，群落结构单一，导致生态系统功能下降，生物多样性降低。多层生态围隔系统中，采用沉水植物修复设施与湿地植物立体群落设施，在短期内对多层生态围隔系统内水生植被进行恢复。

1）沉水植物修复设施。沉水植物恢复设施，适用于水深大于2 m 的水域，由浮力件与植被件组成，浮力件可分为PE 浮筒材料。植被件主体由长宽各为2.4 m 的单元连接而成，浮力件与植被件通过钢缆连接，将植被件“悬挂”在恢复水体中，固定方式为锚定或钢索连接，“悬挂”深度设置在0.8 ～1.0 m，有利于植物迅速生长，后期亦可调节深度。沉水植物选择苦草等宽叶型品种，以减少附着生物对植物的影响（图3）。

图3 沉水植物修复设施剖面图Fig.3 The profile of Submerged Phytoremediation Facilities

2）湿地植物立体群落修复设施。湿地植物立体群落修复设施，以环保粗纤维为支撑，浮岛由长宽各为2.4 m 的单元连接而成，每个单元又由4 个独立的浮力件和1 个植物栽植件组成，能够模拟适合植物生长的土壤孔隙，疏松适度，在单元框架内绑扎芦竹（Arundo donax）、千屈菜（Lythrum salicaria）、鸢尾（Iris tectorum）等水生植物的杆、根、茎等，挺水植物可在水中自行生根发芽，无需添加基质，从而形成以自然植被为主的湖面立体植物群落（图4）。

图4 湿地植物立体群落修复设施剖面图Fig. 4 The profile of wetland plant three-dimensional community restoration facilities

太湖三山岛湿地滨岸带多层生态围隔系统与水生植物恢复设施的投入，将蓝藻隔离在湿地外围，有效恢复了太湖三山岛湿地的水质。项目实施后，围隔内较围隔外，水体透明度提升了240%，悬浮颗粒物浓度降低了45.2%，水体总氮降低了37.9%，水体总磷降低了10.3%；围隔核心区（水生植物恢复设施区）较围隔外，水体透明度提升了300%，悬浮颗粒物浓度降低了75.40%，水体总氮降低了49.86%，水体总磷降低了11.1%。

3 结论

1）太湖湿地具有从草型湖泊向藻型湖泊转化的趋势，修复的过程需要从藻型湖泊向草型湖泊逆转。

2）太湖湿地受风浪扰动底泥易再悬浮，导致水体透明度低，修复的关键在于减小风浪，提高水体透明度，恢复水生植被。

3）沉水植物修复设施与湿地植物立体群落修复设施，可在短期内对多层生态围隔系统内水生植被进行恢复，为本地水生植物种子库修复提供时间。

4）采用稳定水体、恢复植被的思路对湿地进行修复，在后续的研究中可加入生物多样性要素，对多层生态围隔的作用进行深入分析，探究太湖水体修复与生物多样性的联系。