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湖濱帶是陸地和湖泊水體間的過渡帶,是在湖泊水動力和周期性水位變化等環境因子的作用下,形成的以水文過程為紐帶、以濕地生物為特征的水陸生態交錯帶,也是湖泊系統中對人類活動和自然過程影響最敏感的部分。然而,目前我國主要大型湖泊湖濱帶生態系統退化、生態功能喪失,湖濱帶的生態保護迫在眉睫。我國湖濱帶存在的主要環境問題:①水環境質量差,營養程度高,陸源污染嚴重,水華現象普遍存在且爆發頻繁,水環境質量下降;②水文、水動力條件在人為干擾下發生變化,江湖阻隔、風浪侵蝕,水位變幅、變化規律受人為影響,與水生植物生長節律不匹配;③湖濱濕地被侵占,生態系統結構破壞,生態和生態服務功能退化,生境惡化,水生植物消失,生態退化;④湖濱帶的有效管理及長期維護重視不夠,湖濱帶各類資源豐富、使用功能多,但重開發利用、輕保護恢復。 2、成套技術組成
圖1 湖濱帶生態修復成套技術組成 (1)湖濱帶外圍污染控制與緩沖帶構建技術。可在湖濱帶外圍將一定范圍劃定為緩沖帶,并開展農村多源污染生物生態耦合、湖濱區高產蔬菜地流失氮磷的攔截與利用、湖濱區水產養殖污染零排放、湖濱區人工經濟林與園林徑流污染控制、植物群落調控微生物高效除氮磷等技術研究,使湖濱帶外圍陸向區污染得到良好控制。 (2)多自然型湖濱帶生境改善成套技術。針對湖濱區藻華堆積、底質污染及銷蝕嚴重等惡劣生境問題,通過湖濱潛堤+浮式防波消浪、直立堤岸生態混凝土-原位土壤-植被混合護坡、強浪區穩定性陡岸生態岸坡構建、湖濱帶水動力改善、湖濱高濃度堆積藻類去除與控制、湖濱水華藍藻攔截與陷阱處置、湖濱帶生物棲息地構建等技術修復湖濱區生境條件。 (3)湖濱帶植被修復與重建技術。開展植被的修復及群落構建,通過倒置式配置植被重建、崩岸湖濱挺水植被重建、湖濱帶挺水植物功能群鑲嵌、清水型沉水植物群落恢復與擴增、大型底棲動物恢復等,使湖濱區植被得到修復與擴增,并逐步提高生物多樣性。 (4)湖濱帶維護管理成套技術。包括湖濱帶生物群落管理、生境管理、污染管理及人類活動管理等技術。 3、成套技術特點 技術創新性或突破的技術難點:基于“近自然生態修復”理念,研發形成以“湖濱帶陸向區控污-多自然型湖濱帶生境改善-湖濱帶植物修復與重建-湖濱帶維護管理”為主要內容的湖濱帶生態修復技術體系;解決了直立堤岸高風浪、藻華堆積湖濱區的削浪與生境改善技術,可削減 60%以上波能,促使先鋒植被修復;解決了生物多樣性指數中低的湖濱帶生境異質性和穩定性修復問題,促使多樣性修復并提升。 技術就緒水平提高情況:該成套技術整體就緒度水平由“十一五”時期前的 4~6 發展至“十二五”時期末的 6~8,預計“十三五”時期末達到 8~9。 技術不足與發展分析:需進一步加強湖濱帶結構優化與功能修復及長效管理研究,同時開展湖濱帶修復技術的系列化、規范化研究,加強其推廣應用。 4、關鍵技術及其適用性 表1為湖濱帶生態修復成套技術清單。 表1 湖濱帶生態修復成套技術清單 5、技術應用及效果 (1)太湖湖濱帶生態修復應用效果 太湖岸線長約 405 km,為了防洪約 73.5%的湖濱帶修建了環湖大堤,一方面直接侵占了湖濱濕地,阻斷了水陸生態系統間正常的水流路徑,改變了水流入湖方式,將坡面漫流轉化為徑流通過大型河流入湖;另一方面加劇了風浪對近岸基底的掏蝕,加速了水生植物的大面積消亡,導致湖濱帶生態系統嚴重退化。在對湖濱帶 50 個點位的系統調查分析的基礎上,生態系統健康評價結果表明,太湖湖濱帶的生態健康狀況不容樂觀,超過一半的點位處于“疾病”狀態,只有東太湖剛剛超過“健康”下限。通過多元線性逐步回歸法和偏相關系數分析法進一步識別湖濱帶健康狀態驅動因子,識別結果為太湖主體營養狀態X1>岸帶類型 X3>入湖河流污染負荷通量 X2。因此,太湖湖濱帶生態修復措施依次是改善太湖主體水質、改善湖濱帶岸帶類型、減少入湖河流污染負荷通量。其中,改善岸帶類型、修復岸帶生境條件,是湖濱帶范圍內可實施的生態修復措施。 針對太湖湖濱帶生態破壞及退化特征,水專項太湖項目“湖濱帶生態修復與緩沖帶建設技術及工程示范”課題提出了全太湖湖濱帶的生態修復方案(圖 2)。 圖2 太湖湖濱帶分類治理方案 在太湖重污染區開展了湖濱帶多自然型生態修復示范工程,位于竺山灣湖濱帶,在江蘇省宜興市周鐵鎮太湖大堤水向沙塘西港到邾瀆港之間的區域。該工程集成了防波消浪、堆積藻類控制、多自然基底構建、植物恢復 4 項單項技術(表2)。 表2 湖濱帶多自然型生態修復技術組成 通過該示范工程建設能緩解防洪大堤對湖濱帶的影響,改變湖濱帶退化現狀,可達到如下效果:工程示范區景觀明顯改善,湖濱帶植被恢復區植物覆蓋率達到 30%以上,生態系統能逐步自維持,恢復健康湖濱帶生態系統。工程實踐證明防波消浪、堆積藻類控制、多自然基底構建、植物恢復技術體系可成功地應用于風浪大、基底惡劣、藻類堆積等環境條件的湖濱帶生態修復工程,可在太湖及我國其他類似湖泊湖濱帶區域推廣應用。 (2)洱海湖濱帶生態修復應用效果 湖濱帶(緩坡型)生物多樣性恢復技術工程規模應用。洱海湖濱帶生物多樣性恢復示范工程位于云南省大理市大理鎮才村,岸線長 2.2 km,以湖濱帶(緩坡型)生物多樣性恢復技術為基礎綜合示范。經 6 個月的恢復,湖濱帶沉水區水質更為穩定(Ⅲ類),示范工程區植被物種由 24 種增加至 45 種,生物多樣性達到了中度,湖濱生態系統穩定性增強,取得了很好的生物多樣性保護及景觀效益。 陡岸湖濱帶生態修復理論及技術工程規模應用。位于云南省大理市雙廊、挖色和海東3 鎮,以陡岸湖濱帶生態修復技術為基礎,完成了 2 km 岸線長的陡岸湖濱帶生態修復。修復后陡岸區附生藻類種數增加了 10%~28%,多樣性指數均增加了 9.7%~28.6%,工程區能自然繁殖的魚類數量增加了 4 種,魚類捕獲量增加 60%以上。 湖濱帶(緩坡型)生物多樣性恢復技術、陡岸湖濱帶生態修復技術在云南洱海西區湖濱帶優化工程(總投資 1 510萬元)和大理市洱海湖濱帶(東區)一期生態修復建設工程(總投資 8 144 萬元)得到應用,有力支撐了洱海的生態環境保護。 (3)巢湖湖濱帶生態修復應用效果 建成了東部水源區湖濱帶生態修復與低污染攔截示范工程、西部藍藻水華堆積區湖濱帶生態修復示范工程,修復直立堤岸及崩岸岸線 4.5 km,修復湖濱帶總面積 92.5 萬 m2,年削減入湖 TN 23.1 t、TP 3.1 t。東部水源區湖濱帶生態修復與低污染攔截示范工程在巢湖船廠至碧桂園、小柘皋河至中垾聯圩開展,修復 36 萬 m2 的水向湖濱帶,修復區植被覆蓋率達 65%,生物多樣性提高一倍;完成 26 萬 m2 濕地系統建設、320 m2 人工濕地建設,東部水源地附近地表徑流的負荷削減 42%~68%,年削減 TN 3.78 t、TP 0.34 t;完成 1.5 km 直立堤岸生態系統修復,平均恢復植被帶寬度 8 m,生態重建面積 1.5 萬 m2。 西部藍藻水華堆積區湖濱帶生態修復示范工程在合肥萬年埠至塘西河口開展,完成1 km 的藍藻水華攔截示范工程和 260 m 的藍藻陷阱。在水華暴發季,示范區外進入攔藻圍隔的藍藻控制在 9%~18.3%,攔截區葉綠素濃度比對照區減少 81.5%~90.3%,浮游植物生物多樣性提高 88%;修復崩岸湖濱生態修復與陸向緩沖區 3 km,恢復水生植被帶寬度20 m,陸向緩沖區植被縱深 80 m,消除了崩岸,植被收獲后去除氮、磷 3.62 t/a 和 0.462 t/a;建設 ETS 生態凈化示范工程,規模 5 000 t/d,出水水質達到一級 B 標準。示范工程年削減入湖 TN、TP 分別為 15.7 t 和 2.3 t,使西部水源地附近入湖河流污染削減 45%~74%。在示范工程帶動下,推廣水向湖濱帶修復面積 111 萬 m2、濕地 21 萬 m2。 文章來源:《水污染治理、水環境管理和飲用水安全保障技術評估與集成》一書。 |