一种湖滨带生态修复结构体系及修复方法

摘要

本发明公开了一种湖滨带生态修复结构体系及修复方法。所述的湖滨带生态修复结构体系沿岸坡向湖滨中心方向依次设置有种植植物带和物理基底带；在种植植物带的设置区域内布置有防浪装置。本发明通过在湖滨带构建生态型物理基底，有效解决了水生植物和物理基底和谐共存的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种湖滨带生态修复结构体系及修复方法，属于库滨、湖滨、河岸地带的防护领域。

背景技术

东江湖外源污染阻控关键技术研究与示范项目是在第八届亚欧首脑会议倡议的“多边国际科技合作”和“亚欧水资源研究与利用中心”平台建设的国家战略需求背景下展开合作研究，紧紧围绕东江湖水源地保护开展入湖外源重金属、氮磷污染物的阻控和湖滨带水土保持领域进行技术联合研发。

针对湖区历史遗留铅锌废渣的水环境危害，研发铅锌渣固化稳定技术和填埋渗滤液处理技术，以及铅锌渣堆存场地的生态修复技术，实现渣料的安全化处置和重金属污染场地的生态构建，阻断湖区重金属的外源迁移；针对湖区畜禽养殖和农用施肥的氮磷污染，开发种养氮磷污染物生态阻控与循环利用技术，构建种养生态系统高效利用氮磷技术体系，截断湖泊氮磷的外源汇入；针对东江湖湖滨带失稳区域的水土流失，研发出湖滨带水土保持和生态景观修复技术，最终达到湖滨带生态系统的自我维持和良性循环；进行技术的综合集成，建成1个示范工程和2个示范区，实现东江湖区外源重金属、氮磷污染物的有效阻控和湖滨带水土流失的削减，保障东江湖饮用水源地的生态安全。

作为东江湖外源污染阻控关键技术研究与示范项目的子课题之一，本研究旨在调查、分析东江湖湖滨带现状水土流失现状的基础上，运用生态工程技术对湖滨带失稳区域进行处理，给植物措施提供一个稳定的物理基底，保证湖滨带的稳定和护坡的安全；选择适宜于湖滨带生境条件的先锋植物，对植物的配置进行科学、合理的设计，研发出适宜于我国湖滨带水土保持和生态景观修复技术，并建立示范点。

东江湖湖滨带水土流失现状：因地质灾害频繁、人为扰动严重、水位消落等原因，出现了崩塌、垮塌等现象，湖滨带大部分区域呈裸露状态，植被发育不好，水土流失严重。产生的水土流失进入东江湖一级水源保护区，污染水质，影响饮用水源安全。

国内外传统的湖滨带物理基底治理多采用如砌石、混凝土面板、抛石等刚性的护坡措施，这些非生态型护坡措施通常侧重于防洪安全，最大的优点就是坚固、耐久，但由于岸坡水汽微循环系统被隔离，生物生境被破坏，导致整个护岸成为一个封闭体系，对动植物、微生物生存环境造成不利影响，在生物、景观、亲水性方面不能满足要求，甚至大范围的刚性防护在夏季可能会引发局部范围的热岛效应，对东江湖湖滨带的治理完全不适用。

中国发明专利申请CN201310512051.8公开了一种滨江游赏型湿地恢复模式结构，其在江岸高水位以下设水生植物净化区，高水位以上设水岸固土防蚀区，防蚀区以外远水一侧设水上森林恢复区；其中，所述的水生植物净化区常水位以下种植水生浮叶植物，常水位以上高水位以下种植高杆挺水植物，种植方式均采用自然散生密植；其中，所述的水岸固土防蚀区用护坡砖铺设，宽度为2～3米；其中，所述的水上森林恢复区为湿生乔灌木自然混交组成的拟生群落结构，作到高矮匹配、色相结合、优劣互补、同栖共生。

中国发明专利申请CN200710130721.4公开了一种库滨带生态防护系统，其由岸顶林草防护带、岸坡生态防护带和滩地防护带三部分构成。岸顶林草防护带包括前端库滨生态防护林带和截流沟，前端库滨生态防护林带建设在岸顶带状区域，截流沟沿岸肩延伸，沟槽铺碎石防冲。岸坡防护由多层复合土工织物加强结构与层间灌木构成，岸坡基础采用掺土砂砾料夯实，坡脚为块石护脚，护脚侧面植苗防护。滩地防护带由高到低包括滩地防护林带、植被防冲石笼和浅水区湿生植被带，所述植被防冲石笼由内装卵石的长笼状土工格栅和活体柳木桩构成。

上述这些专利也无法适应于东江湖的湖滨治理，亟待研发出一种解决了东江湖水生植物和物理基底和谐共存的方案。

发明内容

本发明旨在提供一种湖滨带生态修复结构体系及修复方法，该生态修复结构体系通过在湖滨带构建生态型物理基底，有效解决了水生植物和物理基底和谐共存的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种湖滨带生态修复结构体系，其结构特点是，沿岸坡向湖滨中心方向依次设置有种植植物带和物理基底带；在种植植物带的设置区域内布置有防浪装置。

为此，本发明通过构建了生态型物理基底，科学配置植物群落，沿岸坡向湖心方向依次设置乔灌草带、挺水植物带和抛石护岸带等组成的不完全演替系列模式，以充分发挥生物多样性保护、水土保护与护岸、水质净化、景观美学等多种功能。此外，通过设置防浪装置，使得本发明的生态修复结构具有自我修复、自我净化等功能，具有施工设备少、施工速度快、造价低等特点，亦不会造成二次污染。本发明在湖滨带实施生态修复措施，在保证东江湖岸坡稳定的基础上，种植乔灌草，涵养水源，保证饮用水源的安全。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述物理基底带包括设置在坡脚处的浆砌石挡墙；优选在浆砌石挡墙与种植植物带之间设置抛石护岸。由此，形成生态基底，避免避免了整个护岸成为一个封闭体系。

优选地，所述抛石护岸上侧沿坡面向上间隔设置有多个雷诺护垫；在岸坡上开有多条沟槽，所述雷诺护垫嵌设在相应的沟槽内；更优选地，相邻两个雷诺护垫的水平高程间距为0.3m-0.7m。

进一步地，相邻两个雷诺护垫之间设有多个生态袋；优选在至少每两层生态袋上铺设有一层加筋格栅，该加筋格栅一端固定在生态袋的结构扣上。

优选地，所述种植植物带包括设置在岸坡上部区域的乔灌草带和设置在岸坡中下部区域挺水植物带。更优选地，所述乔灌草带包括位于乔木和灌木，其中灌木为五节芒和狗牙根中的至少一种，乔木为河柳、落羽杉、水杉和桑树中的至少一种。

优选地，所述挺水植物带内的植物沿高程呈带状种植，其中挺水植物带的上部区域种植有酸膜、水葱、香蒲和花叶鱼腥草中的至少一种，挺水植物带的中部区域种植有芦苇、芦竹、水蓼中的至少一种，挺水植物带的下部区域虉草和狗牙根中的至少一种；优选地，所述虉草和狗牙根的撒播密度为5-15g/㎡；所述水蓼、酸膜、香蒲的种植密度为30-50株/㎡，水葱的种植密度为4-8丛/㎡，芦苇、芦竹的种植密度为20-40株/㎡，花叶鱼腥草的种植密度为40-60株/㎡。

优选地，所述挺水植物带内的挺水植物通过水淹试验装置筛选；优选所述水淹试验装置包括至少两个试验区域和用于观测试验区域内情况的观察窗，其中一个试验区域的底部坡度小于25°，一个试验区域的底部坡度大于25°，两个试验区域内具有进水口和带放空阀的出水口。

作为一种具体的结构形式，所述防浪装置包括网状部件和将网状部件固定在边坡上的固定结构；优选网状部件的网孔孔径为3cm-10cm；优选所述网状部件为草绳网格，固定装置为竹钉固定和生态木压脚。

针对缓坡型湖滨带（坡度＜25°），不采取物理基底加固措施，只针对现状岸坡采取修整、基底理化性质改造，避免了整个护岸成为一个封闭体系，即缓坡滩地型湖滨带生态修复结构沿岸坡向湖滨中心方向依次由乔灌草带和挺水植物带组成。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种对湖滨带进行修复的方法，其包括如下步骤：

S1、对需要修复的湖滨带的修复区域，测定该区域的坡度、高程、水深、风浪强度、基底的土壤理化性质以及水质状况；

S2、同步开展水淹试验，筛选适宜于湖滨带生长的优势、先锋植物；主要针对水蓼、酸膜、水葱、香蒲、芦苇、芦竹、花叶鱼腥草、狗牙根、虉草；

S3、构建物理基底；

对于坡度小于25°的缓坡滩地型湖滨带修复区域，其边坡呈稳定状态，不采取物理基底加固措施，只针对现状边坡采取修整、基底理化性质改造；对于坡度大于25°的陡坡山地型湖滨带修复区域，采取物理基底加固措施，采用边坡修整、抛石压脚、雷诺护垫和生态袋护岸组合加固；具体而言：

1) 首先在坡脚向上0.5m-1.0m范围内设置抛石护岸，抛石护岸下游侧设置浆砌石挡墙；

2) 紧挨着抛石护岸沿坡面向上每隔0.4m-0.6m的高程设置一排雷诺护垫护坡，雷诺护垫沿现状边坡安装，优选沿边坡开挖土质沟槽，沟槽上固定雷诺护垫，雷诺护垫的各网箱之间连接并固定，网箱安装好后，填装块石料并进行平整，不存在凹陷、凸起现象，然后盖好并固定箱盖；优选雷诺护垫高0.4-0.6m，宽0.6-1.5m；

3) 相邻两排雷洛护垫之间的裸露区域采用生态袋护坡，首先往生态袋内填装基质并封口，其次沿边坡安装生态袋，将生态袋的结构扣水平放置在相邻两个生态袋之间靠近生态袋边缘处，每层生态袋铺设完成后在生态袋上面放置踏板，用来确保生态袋的结构扣和生态袋之间良好的联结；优选铺设生态袋时，每垒砌三层生态袋便铺设一层加筋格栅，加筋格栅一端固定在生态袋结构扣；

S4、种植乔灌草带和水生植物；

沿高程呈带状种植，虉草、狗牙根等种植在边坡下部区域，芦苇、芦竹、水蓼等种植在中间区域，酸膜、水葱、香蒲、花叶鱼腥草等种植在边坡上部区域，乔灌草带在水生植物种植区域的上侧；其中

1) 缓坡滩地型湖滨带物边坡采取撒播和铺草皮的方式；优选所述虉草和狗牙根的撒播密度为5-15g/㎡。

2) 陡坡山地型型湖滨带下部边坡种植虉草，优选将湖滨带周边长势良好的虉草采取移植到水生植物种植区；优选所述虉草和狗牙根的撒播密度为5-15g/㎡；所述水蓼、酸膜、香蒲的种植密度为30-50株/㎡，水葱的种植密度为4-8丛/㎡，芦苇、芦竹的种植密度为20-40株/㎡，花叶鱼腥草的种植密度为40-60株/㎡；

S5、设置防浪装置；

防浪装置主要由草绳网格和生态木构成，草绳网格下边角采用包住生态木埋入地下，同时设置生态木压脚防止风浪冲刷；

S6、后期养护管理；

针对枯死的水生植物实施更新补种，保证群落结构的稳定，及时发现病虫害，积极采取应对措施防治，保证水生植物健康生长。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用雷诺护垫、生态袋等构建生态型物理基底，保证湖滨带稳定、防治水土流失，改善岸坡水汽微循环系统，提高湖滨带生态景观；

2、本发明通过科学配置植物群落，沿岸坡向湖心方向依次种植乔灌草带、挺水植物带和抛石护岸带。乔灌草带主要种植园林景观树种，达到绿化岸坡、提升岸坡周边景观效果。挺水植物带主要种植耐淹、耐旱、适应性强、对土壤选择不严的适生植物，旨在覆绿岸坡，减少因降雨、人为扰动裸露岸坡产生的水土流失。抛石护岸带主要有浆砌石挡土墙、抛石等组成，堆砌在湖滨带下游侧，起到稳定岸坡的作用；

3、本发明构建了简易、环保的防浪装置，该装置采用草绳网格+竹签组合，采用环保材料，对水体无污染，且造价成本低，方便施工人员施工。

总之，本发明技术主要适用于陡坡山地型湖滨带的生态修复、水土流失防治，通过构建生态物理基底，实现了湖滨带生态系统的自我修复、自我净化。

附图说明

图1是本发明一个水淹试验的俯视示意图；

图2是本发明一个实施例的结构原理图（陡坡型）；

图3是本发明一个实施例的结构原理图（缓坡型）；

图4是防浪装置的一种典型示意图；

图5是图4的右视图。

在图中

1-现状坡面；2-修整坡面；3-抛石护岸；4-浆砌石护脚墙；5-雷诺护垫；6-植生袋；7-种植植物；8-防浪装置；9-草绳网格；10-竹钉固定；11-生态木压脚；12，13-试验区域；14-平台；15，16-进水管；17，18-观察窗；19-放空阀。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种湖滨带生态修复方法，包括如下步骤：

a、基础资料测定、收集；

选择湖滨带生态修复区域，测定该区域的坡度、高程、水深、风浪强度、基底的土壤理化性质以及水质状况等。

b、开展水淹试验；

同步开展水淹试验，筛选适宜于湖滨带生长的优势、先锋植物。主要针对水蓼、酸膜、水葱、香蒲、芦苇、芦竹、花叶鱼腥草、狗牙根、虉草。重点研究乡土草本虉草，水淹试验达6个月，该草种为多年生草本，耐淹、耐旱、耐贫瘠，适应性强，对土壤选择不严格，可采用撒播、移植以及切割根状茎进行无性繁殖的方式进行培育（详见图1）。

c、物理基底构建；

缓坡滩地型湖滨带物(坡度小于25°)边坡呈稳定状态，不采取物理基底加固措施，只针对现状边坡采取修整、基底理化性质改造等。为防止污染水质，多采用农家肥，如鸡粪等。

陡坡山地型湖滨带(坡度大于25°)边坡较陡，需采取物理基底加固措施，多采用边坡修整+抛石压脚+雷诺护垫+生态袋护岸组合。

1) 首先在坡脚向上0.5m-1.0m范围内设置抛石压脚，以保证边坡的稳定，抛石下游侧设置一排护脚墙拦挡。

2) 紧挨着抛石沿坡面向上每隔0.5m（高程）设置雷诺护垫护坡，雷诺护垫高0.5m，宽1.0m。雷诺护垫沿现状边坡安装（为保证护垫的稳定，沿边坡开挖土质沟槽，沟槽上堆砌雷诺护垫），各网箱之间采用8#铅丝连接并固定，网箱安装好后，填装块石料并进行平整，不存在凹陷、凸起现象，然后盖好箱盖，采用铅丝绑紧箱盖。

3) 雷洛护垫间0.5m（高程）裸露区域采用生态袋护坡。首先往生态袋内填装基质，采用封口扎带（高强度、抗紫外线）或现场用小型封口机封制。其次沿边坡安装生态袋，将生态袋结构扣水平放置两个袋子之间靠近袋子边缘的地方，以便每一个生态袋结构扣跨度两个袋子，摇晃扎实袋子以便每一个标准扣刺穿袋子的中腹正下面。每层袋子铺设完成后在上面放置木板并由人在上面行走踩踏，用来确保生态袋结构扣和生态袋之间良好的联结。铺设生态袋时，注意把袋子的缝线结合一侧向内摆放，每垒砌三层生态袋便铺设一层加筋格栅，加筋格栅一端固定在生态袋结构扣。重复上述施工步骤，直至生态袋铺设完成。

d、种植水生植物；

要求沿高程呈带状种植，耐淹时间较长的虉草、狗牙根等种植在边坡下部区域，芦苇、芦竹、水蓼等种植在中间区域，酸膜、水葱、香蒲、花叶鱼腥草等种植在边坡上部区域。

1) 缓坡滩地型湖滨带物边坡采取撒播和铺草皮的方式，大面积种植。狗牙根、虉草草籽撒播密度为10g/m2，狗牙根草皮采取密铺的方式，选用一级优良草皮。

2) 陡坡山地型型湖滨带下部边坡种植虉草，采用移植、扦插的方式。将湖滨带周边长势良好的虉草采取移植到水生植物种植区，采用挖穴种植，移植密度为10兜/m2。虉草无性繁殖采用切割根状茎扦插的方式，切割的根茎长度以50cm为宜，在边坡上沿等高线开槽，将其埋入，压实即可。生态袋采用扦或喷播草籽的方式，将切割的根茎(长度以50cm为宜)插入植生态内，插入深度为20cm。大面积的植生态采用喷播绿化的方式，将腐殖有机质、混合肥、稻壳、粘合剂、虉草种子等混合后喷至植生态表面，厚度2-5cm。

3)根据植物特性，水蓼、酸膜、水葱、香蒲、芦苇、芦竹、花叶鱼腥草栽植裸根苗，水蓼、酸膜、香蒲种植密度为40株/m2，水葱为6丛/m2（20芽/丛），芦苇、芦竹30株/m2，花叶鱼腥草50株/m2。

e、设置防浪装置；

防浪装置主要由草绳网格+生态木（竹子）等组成。现场将直径0.8cm的草绳人工编制条状草绳网格，宽度为1.0m-1.2m，网格孔径规格为3cm-10cm，网格编制好后，按等高线铺设在撒播的草籽、覆盖的草皮或移植的草本植上面，人工压紧（详见草绳网格9），并用竹签将草绳网格固定，竹签外露1.0cm（详见竹钉固定10）。如图4所示，草绳网格下边角采用包住生态木埋入地下0.15m，进一步固定草绳网格，设置生态木压脚11，可以防止风浪冲刷。草绳网格网孔尺寸具体要求为：

1)覆土撒播草籽的防浪草绳网格网孔尺寸为3.0cm。

2)铺草皮护坡的防浪草绳网格网孔尺寸为5.0cm。

3)移植草本护坡的防浪草绳网格网孔尺寸为10.0cm。

g、后期养护管理；

针对枯死的水生植物实施更新补种，保证群落结构的稳定。 定期观察，及时发现病虫害，积极采取应对措施防治，保证水生植物健康生长。夏季，植物的营养生长和生殖生长最为旺盛，生长对养分的需求很高，可增大对水体中氮、磷的吸收，收割后生长恢复的速度很快，不影响水生植物的生物量。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。