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  • 2023-7-6 18:39
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  • caiyun
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技术集成成果分享|多自然型湖滨带生态修复成套技术
 


1、问题与技术需求

湖滨带是陆地和湖泊水体间的过渡带,是在湖泊水动力和周期性水位变化等环境因子的作用下,形成的以水文过程为纽带、以湿地生物为特征的水陆生态交错带,也是湖泊系统中对人类活动和自然过程影响最敏感的部分。然而,目前我国主要大型湖泊湖滨带生态系统退化、生态功能丧失,湖滨带的生态保护迫在眉睫。我国湖滨带存在的主要环境问题:①水环境质量差,营养程度高,陆源污染严重,水华现象普遍存在且爆发频繁,水环境质量下降;②水文、水动力条件在人为干扰下发生变化,江湖阻隔、风浪侵蚀,水位变幅、变化规律受人为影响,与水生植物生长节律不匹配;③湖滨湿地被侵占,生态系统结构破坏,生态和生态服务功能退化,生境恶化,水生植物消失,生态退化;④湖滨带的有效管理及长期维护重视不够,湖滨带各类资源丰富、使用功能多,但重开发利用、轻保护恢复。

2、成套技术组成

根据我国湖泊湖滨带的生态环境特点及存在的问题,多自然型湖滨带生态修复技术体系在问题诊断和驱动因子分析的基础上,分类集成研究了湖滨带生态修复技术,形成了解决大堤建设、强风浪侵蚀、陡岸、崩岸、藻类堆积等问题的多自然型湖滨带生态修复整装成套技术体系(图1)。

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图1 湖滨带生态修复成套技术组成

(1)湖滨带外围污染控制与缓冲带构建技术。可在湖滨带外围将一定范围划定为缓冲带,并开展农村多源污染生物生态耦合、湖滨区高产蔬菜地流失氮磷的拦截与利用、湖滨区水产养殖污染零排放、湖滨区人工经济林与园林径流污染控制、植物群落调控微生物高效除氮磷等技术研究,使湖滨带外围陆向区污染得到良好控制。

(2)多自然型湖滨带生境改善成套技术。针对湖滨区藻华堆积、底质污染及销蚀严重等恶劣生境问题,通过湖滨潜堤+浮式防波消浪、直立堤岸生态混凝土-原位土壤-植被混合护坡、强浪区稳定性陡岸生态岸坡构建、湖滨带水动力改善、湖滨高浓度堆积藻类去除与控制、湖滨水华蓝藻拦截与陷阱处置、湖滨带生物栖息地构建等技术修复湖滨区生境条件。

(3)湖滨带植被修复与重建技术。开展植被的修复及群落构建,通过倒置式配置植被重建、崩岸湖滨挺水植被重建、湖滨带挺水植物功能群镶嵌、清水型沉水植物群落恢复与扩增、大型底栖动物恢复等,使湖滨区植被得到修复与扩增,并逐步提高生物多样性。

(4)湖滨带维护管理成套技术。包括湖滨带生物群落管理、生境管理、污染管理及人类活动管理等技术。

3、成套技术特点

技术创新性或突破的技术难点:基于“近自然生态修复”理念,研发形成以“湖滨带陆向区控污-多自然型湖滨带生境改善-湖滨带植物修复与重建-湖滨带维护管理”为主要内容的湖滨带生态修复技术体系;解决了直立堤岸高风浪、藻华堆积湖滨区的削浪与生境改善技术,可削减 60%以上波能,促使先锋植被修复;解决了生物多样性指数中低的湖滨带生境异质性和稳定性修复问题,促使多样性修复并提升。

技术就绪水平提高情况:该成套技术整体就绪度水平由“十一五”时期前的 4~6 发展至“十二五”时期末的 6~8,预计“十三五”时期末达到 8~9。

技术不足与发展分析:需进一步加强湖滨带结构优化与功能修复及长效管理研究,同时开展湖滨带修复技术的系列化、规范化研究,加强其推广应用。

4、关键技术及其适用性

表1为湖滨带生态修复成套技术清单。

表1 湖滨带生态修复成套技术清单


5、技术应用及效果

(1)太湖湖滨带生态修复应用效果

太湖岸线长约 405 km,为了防洪约 73.5%的湖滨带修建了环湖大堤,一方面直接侵占了湖滨湿地,阻断了水陆生态系统间正常的水流路径,改变了水流入湖方式,将坡面漫流转化为径流通过大型河流入湖;另一方面加剧了风浪对近岸基底的掏蚀,加速了水生植物的大面积消亡,导致湖滨带生态系统严重退化。在对湖滨带 50 个点位的系统调查分析的基础上,生态系统健康评价结果表明,太湖湖滨带的生态健康状况不容乐观,超过一半的点位处于“疾病”状态,只有东太湖刚刚超过“健康”下限。通过多元线性逐步回归法和偏相关系数分析法进一步识别湖滨带健康状态驱动因子,识别结果为太湖主体营养状态X1>岸带类型 X3>入湖河流污染负荷通量 X2。因此,太湖湖滨带生态修复措施依次是改善太湖主体水质、改善湖滨带岸带类型、减少入湖河流污染负荷通量。其中,改善岸带类型、修复岸带生境条件,是湖滨带范围内可实施的生态修复措施。

针对太湖湖滨带生态破坏及退化特征,水专项太湖项目“湖滨带生态修复与缓冲带建设技术及工程示范”课题提出了全太湖湖滨带的生态修复方案(图 2)。

图2  太湖湖滨带分类治理方案

在太湖重污染区开展了湖滨带多自然型生态修复示范工程,位于竺山湾湖滨带,在江苏省宜兴市周铁镇太湖大堤水向沙塘西港到邾渎港之间的区域。该工程集成了防波消浪、堆积藻类控制、多自然基底构建、植物恢复 4 项单项技术(表2)。

表2 湖滨带多自然型生态修复技术组成

通过该示范工程建设能缓解防洪大堤对湖滨带的影响,改变湖滨带退化现状,可达到如下效果:工程示范区景观明显改善,湖滨带植被恢复区植物覆盖率达到 30%以上,生态系统能逐步自维持,恢复健康湖滨带生态系统。工程实践证明防波消浪、堆积藻类控制、多自然基底构建、植物恢复技术体系可成功地应用于风浪大、基底恶劣、藻类堆积等环境条件的湖滨带生态修复工程,可在太湖及我国其他类似湖泊湖滨带区域推广应用。

(2)洱海湖滨带生态修复应用效果

湖滨带(缓坡型)生物多样性恢复技术工程规模应用。洱海湖滨带生物多样性恢复示范工程位于云南省大理市大理镇才村,岸线长 2.2 km,以湖滨带(缓坡型)生物多样性恢复技术为基础综合示范。经 6 个月的恢复,湖滨带沉水区水质更为稳定(Ⅲ类),示范工程区植被物种由 24 种增加至 45 种,生物多样性达到了中度,湖滨生态系统稳定性增强,取得了很好的生物多样性保护及景观效益。

陡岸湖滨带生态修复理论及技术工程规模应用。位于云南省大理市双廊、挖色和海东3 镇,以陡岸湖滨带生态修复技术为基础,完成了 2 km 岸线长的陡岸湖滨带生态修复。修复后陡岸区附生藻类种数增加了 10%~28%,多样性指数均增加了 9.7%~28.6%,工程区能自然繁殖的鱼类数量增加了 4 种,鱼类捕获量增加 60%以上。

湖滨带(缓坡型)生物多样性恢复技术、陡岸湖滨带生态修复技术在云南洱海西区湖滨带优化工程(总投资 1 510万元)和大理市洱海湖滨带(东区)一期生态修复建设工程(总投资 8 144 万元)得到应用,有力支撑了洱海的生态环境保护。

(3)巢湖湖滨带生态修复应用效果

建成了东部水源区湖滨带生态修复与低污染拦截示范工程、西部蓝藻水华堆积区湖滨带生态修复示范工程,修复直立堤岸及崩岸岸线 4.5 km,修复湖滨带总面积 92.5 万 m2,年削减入湖 TN 23.1 t、TP 3.1 t。东部水源区湖滨带生态修复与低污染拦截示范工程在巢湖船厂至碧桂园、小柘皋河至中垾联圩开展,修复 36 万 m2 的水向湖滨带,修复区植被覆盖率达 65%,生物多样性提高一倍;完成 26 万 m2 湿地系统建设、320 m人工湿地建设,东部水源地附近地表径流的负荷削减 42%~68%,年削减 TN 3.78 t、TP 0.34 t;完成 1.5 km 直立堤岸生态系统修复,平均恢复植被带宽度 8 m,生态重建面积 1.5 万 m2

西部蓝藻水华堆积区湖滨带生态修复示范工程在合肥万年埠至塘西河口开展,完成1 km 的蓝藻水华拦截示范工程和 260 m 的蓝藻陷阱。在水华暴发季,示范区外进入拦藻围隔的蓝藻控制在 9%~18.3%,拦截区叶绿素浓度比对照区减少 81.5%~90.3%,浮游植物生物多样性提高 88%;修复崩岸湖滨生态修复与陆向缓冲区 3 km,恢复水生植被带宽度20 m,陆向缓冲区植被纵深 80 m,消除了崩岸,植被收获后去除氮、磷 3.62 t/a 和 0.462 t/a;建设 ETS 生态净化示范工程,规模 5 000 t/d,出水水质达到一级 B 标准。示范工程年削减入湖 TN、TP 分别为 15.7 t 和 2.3 t,使西部水源地附近入湖河流污染削减 45%~74%。在示范工程带动下,推广水向湖滨带修复面积 111 万 m2、湿地 21 万 m2


文章来源:《水污染治理、水环境管理和饮用水安全保障技术评估与集成》一书。

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