專(zhuān)利名稱(chēng)：退化湖濱帶強(qiáng)化人工輔助生態(tài)修復(fù)技術(shù)及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為在局部重污染或富營(yíng)養(yǎng)化水體中，由于人為活動(dòng)導(dǎo)致的嚴(yán)重退化湖濱帶在人工輔助的條件下進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的技術(shù)及系統(tǒng)，屬于湖泊生態(tài)修復(fù)技術(shù)與湖泊富營(yíng)養(yǎng)化控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
湖泊是世界上最重要的水資源之一，湖泊流域是我國(guó)人口最為密集、生物多樣性最為豐富、經(jīng)濟(jì)和文化最為發(fā)達(dá)的地帶之一，湖泊(水庫(kù))水資源總量達(dá)到6380億m3，是地下水可開(kāi)采量的2.2倍，占我國(guó)城鎮(zhèn)飲用水水源的50％以上，全國(guó)糧食產(chǎn)量的近1/3來(lái)自于湖泊流域。湖泊的生態(tài)健康和安全是我國(guó)二十一世紀(jì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和國(guó)家穩(wěn)定的重要保證。因此，湖泊流域環(huán)境保護(hù)在我國(guó)占有十分重要的地位。
人們?cè)诎l(fā)展經(jīng)濟(jì)和開(kāi)發(fā)自然資源時(shí)，一方面對(duì)有限的自然資源進(jìn)行掠奪性的開(kāi)發(fā)利用，另一方面又將生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的副產(chǎn)物(污染物)大量排放到環(huán)境中，污染物以點(diǎn)源或面源的形式進(jìn)入湖泊水體，造成湖泊水污染和富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)表明，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的控制與治理，應(yīng)當(dāng)采取控源與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的綜合技術(shù)，其中生態(tài)修復(fù)是十分關(guān)鍵的內(nèi)容，只有修復(fù)湖泊良性生態(tài)系統(tǒng)，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化才能真正得到控制。在湖泊流域生態(tài)系統(tǒng)中，湖濱帶是水陸生態(tài)系統(tǒng)間的一個(gè)過(guò)渡與緩沖區(qū)域，在一定程度上是湖泊的一道保護(hù)屏障，是健康的湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。湖濱帶內(nèi)有豐富的植物、動(dòng)物和微生物，能夠起到景觀調(diào)節(jié)和穩(wěn)定的作用，控制著鄰近地區(qū)間的水流和其它物質(zhì)流，過(guò)濾營(yíng)養(yǎng)物，凈化水體，保存生物多樣性，對(duì)形成小氣候也有一定貢獻(xiàn)。但是隨著人類(lèi)干擾活動(dòng)的不斷增強(qiáng)，由于人們對(duì)湖濱帶的不合理利用，造成湖岸侵蝕，水文條件發(fā)生變化，水質(zhì)惡化，過(guò)渡帶的自然結(jié)構(gòu)破壞，生物多樣性下降，景觀美學(xué)價(jià)值降低，精妙調(diào)節(jié)功能出現(xiàn)障礙，湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)受損與嚴(yán)重退化現(xiàn)象已經(jīng)嚴(yán)重威脅了湖區(qū)人民的身體健康和生命財(cái)產(chǎn)安全。
鑒于湖濱帶對(duì)于湖泊的重要性及普遍嚴(yán)重受損和退化現(xiàn)狀，開(kāi)展湖濱帶生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究十分必要。我們?cè)趪?guó)家“863”十五重大專(zhuān)項(xiàng)的資助下，采取人工輔助的辦法，修復(fù)湖濱帶生境條件，適度恢復(fù)水生植被，優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)，建立了嚴(yán)重退化湖濱帶強(qiáng)化人工輔助修復(fù)的系統(tǒng)技術(shù)，具有重要的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
健康湖濱帶具有從陸生到水生生態(tài)系統(tǒng)比較完善的過(guò)渡帶結(jié)構(gòu)，通常由陸生植物、濕生植物、挺水植物、浮葉植物、沉水植物等不同生活型的植物種群構(gòu)成比較完整的植物群落。湖濱帶生態(tài)修復(fù)就是要建立以植物為主體的健康的水陸生態(tài)交錯(cuò)帶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，維持湖濱帶的生境及棲息其間的動(dòng)植物群落，使湖濱帶發(fā)揮環(huán)境凈化、生態(tài)景觀、旅游休閑、教育、科研和美學(xué)等方面的功能，并有益于人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展和對(duì)資源永續(xù)利用。本發(fā)明遵從上述原則，提供一種實(shí)用可行的退化湖濱帶的生態(tài)修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)。
湖岸整治和河道修復(fù)中基底修復(fù)通常是采取硬質(zhì)護(hù)岸穩(wěn)定岸坡，外觀整潔。但是這種基底不利于植物的生長(zhǎng)，破壞了自然生態(tài)系統(tǒng)的自?xún)裟芰?。以穩(wěn)定岸坡為主，有利于生物生長(zhǎng)，促進(jìn)岸坡從物理穩(wěn)定性向生物穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化的基底修復(fù)方式，可以為生態(tài)修復(fù)創(chuàng)造條件。其特征是首先控制侵蝕，保持湖濱帶物理基底的相對(duì)穩(wěn)定和安全性；其次改善底質(zhì)理化性質(zhì)，控制風(fēng)浪，為先鋒物種的進(jìn)入提供條件和早期的防護(hù)；第三要在自然生態(tài)的基礎(chǔ)上，利用當(dāng)?shù)氐奶烊徊牧希紤]與周?chē)匀痪坝^和人文景觀的協(xié)調(diào)和親水性。并通過(guò)基底形式的多樣性，構(gòu)建生境的多樣性，為生物多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。主要技術(shù)措施包括(1)恢復(fù)湖濱灘地。退田還湖、退漁還湖，恢復(fù)湖濱灘地，灘地盡量保持自然多樣性，這樣有利于提高生物多樣性；(2)修復(fù)自然緩坡。緩坡坡比在1∶5～1∶20，受到波浪和水流作用較強(qiáng)烈的地方，可考慮上覆填土三維土工網(wǎng)、加筋聯(lián)鎖塊、花格預(yù)制水泥塊等措施護(hù)坡，滿(mǎn)足防波浪水流淘刷要求，水位變化較大時(shí)可在低水位附近設(shè)置袋裝土面層、散布碎石或采用多級(jí)平臺(tái)進(jìn)行局部防護(hù)；(3)強(qiáng)侵蝕和防洪岸段的工程防護(hù)。采用大塊石或不規(guī)則多面體預(yù)制塊護(hù)岸、布置臨時(shí)土石潛壩等措施，以削減波浪水流的作用，避免出現(xiàn)立波淘刷，同時(shí)防止因淘刷引起的水體渾濁，維持岸邊水體的清澈；(4)底質(zhì)改善。對(duì)非侵蝕區(qū)的碎石裸露岸段，從湖中或湖濱帶外取泥土拋填30-50cm并適度夯實(shí)，使基質(zhì)適合植物生長(zhǎng)；削減和清除垃圾和有毒有害物質(zhì)，為生態(tài)系統(tǒng)重建提供載體。
陸生植物浮床工程改善水質(zhì)、提高水體透明度。其特征是在水面浮體上種植美人蕉、水竹、黑麥草等大生物量的陸生植物。與其他水質(zhì)改善措施相比，陸生植物浮床技術(shù)可以有效均衡地改善湖濱區(qū)水體理化環(huán)境，通過(guò)收獲產(chǎn)物大幅度降低水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度，龐大的植物根系是微生物的良好載體，根系分泌物具有抑制藻類(lèi)的作用，能夠在短期內(nèi)改善水質(zhì)，提高水體透明度。在一個(gè)月水體透明度可提高到100cm以上。并且該技術(shù)具有良好的生物安全性。
水生植物恢復(fù)首先是植物選種。植物應(yīng)選用適合于改善后恢復(fù)區(qū)環(huán)境條件的土著先鋒植物。挺水植物和浮葉植物的選種、布置和配置還要求在形態(tài)、顏色、季節(jié)變化方面與周?chē)木坝^協(xié)調(diào)一致。挺水植物種植于最大水深小于1.0m的水位變幅區(qū)和水向輻射區(qū)，以移栽成苗的方式在各自的最佳移植期移栽。浮葉植物和沉水植物在水深1.0-2.0米范圍內(nèi)種植，采取在冬春季節(jié)移植水生植物生長(zhǎng)良好水域的底泥種子庫(kù)和春末夏初移栽成苗的形式相結(jié)合的方式進(jìn)行定植。與其他水生植物恢復(fù)方式相比，可以在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)水生植物，同時(shí)底泥種子庫(kù)的移植又可以快速在恢復(fù)區(qū)建立健康的群落結(jié)構(gòu)和恢復(fù)水生植物的生物多樣性。
本發(fā)明提供了一套優(yōu)化的修復(fù)退化湖濱帶的技術(shù)系統(tǒng)，其系統(tǒng)構(gòu)成為清除人為干擾，以水位變幅帶為核心區(qū)，并劃定一定范圍的陸向輻射區(qū)和水向輻射區(qū)作為保護(hù)區(qū)，恢復(fù)湖濱區(qū)土地利用的自然屬性；采用自然型或近自然型基底修復(fù)，穩(wěn)定岸坡，控制近岸風(fēng)浪，為恢復(fù)水生植物創(chuàng)造多樣性的適宜基底生境條件?；仔迯?fù)形式既要考慮歷史演變過(guò)程，也要考慮與周?chē)坝^的協(xié)調(diào)性；利用陸生植物浮床技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)改善大水面水體水質(zhì)，提高水體透明度，以利于沉水植物的恢復(fù)，并能夠在岸邊水生植物恢復(fù)初期起到消浪和防護(hù)的作用。在水質(zhì)改善到一定程度，沉水植物在局部區(qū)域定植成功后，移出浮床，便于已恢復(fù)的沉水植物的自然擴(kuò)增；選用土著植物物種作為先鋒物種，以移栽成苗的方式恢復(fù)挺水植物，以移栽成苗和引進(jìn)同類(lèi)水域植物生長(zhǎng)良好區(qū)域的底泥種子庫(kù)相結(jié)合的方式恢復(fù)浮葉植物和沉水植物，以達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的快速性和生物的多樣性相結(jié)合目標(biāo)；利用多種水生生物(包括大型浮游動(dòng)物、少量濾食或肉食性魚(yú)類(lèi)、螺螄、蚌、光合細(xì)菌等)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，恢復(fù)和保持湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)功能。
該系統(tǒng)在大型湖泊的湖灣，中小型湖泊和城市湖泊的湖濱帶生態(tài)修復(fù)中具有廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的操作性和較高的生態(tài)安全性，在湖濱帶恢復(fù)工程實(shí)施期和實(shí)施后都具有很好的景觀效果。
實(shí)施例附圖
是本發(fā)明的技術(shù)系統(tǒng)圖。60000m2的重污染湖灣，湖濱帶退化嚴(yán)重，有直立漿砌石堤岸、陡岸、巖岸和緩坡草地岸帶，岸線(xiàn)長(zhǎng)超過(guò)900m，水位變幅約80cm，離岸7m以外，大部分水深超過(guò)2m。工程實(shí)施二個(gè)月后，水體透明度由40cm提高到90cm，此后一直穩(wěn)定在70-110cm。陸生植物浮床在運(yùn)行3個(gè)植物生長(zhǎng)季(二個(gè)夏季一個(gè)冬季)以后，移出工程區(qū)，水質(zhì)指標(biāo)TN從平均4.5mg/L減少到2mg/L，TP從平均0.15mg/L減少到0.05mg/L。工程維護(hù)運(yùn)行兩年后，挺水植物以蘆葦和狹葉香蒲為上，面積從2m2提高到930m2；從沒(méi)有浮葉植物到4月份以荇菜為主覆蓋面積達(dá)5950m2，7月份以菱為主覆蓋面積達(dá)50000m2；7月份沉水植物覆蓋率從0提高到28％，以狐尾藻、菹草和金魚(yú)藻為主。底棲生物和浮游動(dòng)物種類(lèi)增多，生物量增大，浮游植物種類(lèi)增多，生物量減少，生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)向清水穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一套強(qiáng)化人工輔助修復(fù)退化湖濱帶的技術(shù)系統(tǒng)。其特征是以水位變幅帶為核心區(qū)，因地制宜修復(fù)基底，改善湖濱帶水質(zhì)，選用土著先鋒植物恢復(fù)水生植被，利用多種水生生物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，恢復(fù)和保持湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，修復(fù)基底具有穩(wěn)定岸坡、改善底質(zhì)、控制近岸風(fēng)浪、因地制宜地恢復(fù)多樣性生境并與周?chē)坝^相協(xié)調(diào)的綜合性特點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，湖濱帶水質(zhì)改善技術(shù)為陸生植物浮床技術(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，水生植被恢復(fù)技術(shù)為以移栽成苗的方式恢復(fù)挺水植物，以移栽成苗和引進(jìn)同類(lèi)水域植物生長(zhǎng)良好區(qū)域的底泥種子庫(kù)相結(jié)合的方式恢復(fù)浮葉植物和沉水植物，以達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的快速性和生物的多樣性相結(jié)合目標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一套優(yōu)化的修復(fù)退化湖濱帶的技術(shù)系統(tǒng)，其系統(tǒng)構(gòu)成為以水位變幅帶為核心區(qū)，并劃定一定范圍的陸向輻射區(qū)和水向輻射區(qū)作為保護(hù)區(qū)，清除人為干擾，修復(fù)基底，穩(wěn)定岸坡，控制近岸風(fēng)浪，利用陸生植物浮床技術(shù)改善大水面水體水質(zhì)，提高水體透明度。選用土著植物物種作為先鋒物種，以移栽成苗和引進(jìn)底泥種子庫(kù)相結(jié)合的方式恢復(fù)水生植物，利用多種水生生物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，恢復(fù)和保持湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)功能。該系統(tǒng)對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的操作性和較高的生態(tài)安全性，在湖濱帶恢復(fù)工程實(shí)施期和實(shí)施后都具有很好的景觀效果。
文檔編號(hào)C02F3/32GK1958478SQ20051011679
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者葉春, 宋祥甫, 金相燦, 鄒國(guó)燕, 張晴波, 于海嬋 申請(qǐng)人:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院