CN103774607A

CN103774607A - 一种湖滨带挖塘堆岛基底修复方法

Info

Publication number: CN103774607A
Application number: CN201410014043.5A
Authority: CN
Inventors: 陈静; 刘梅; 王开有; 孔德平; 卿晓燕; 周虹霞; 王旭东; 范亦农; 李乔光; 余艳红; 叶秋涵; 赵琳娜; 张超; 李�杰; 杨周明; 董剑; 吴钧
Original assignee: YUNNAN INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL SCIENCE
Current assignee: YUNNAN INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL SCIENCE
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2034-01-13
Also published as: CN103774607B

Abstract

本发明公开了一种湖滨带挖塘堆岛基底修复方法。通过在基底修复区挖塘和堆岛，在湿地污水入口区设置多个串联的泥沙沉淀塘，在湿地中部通过蛇形通道设置多个连通的植物氧化塘，在湿地出水区设置多个植物景观塘，在塘库系统中将原有鱼塘群的塘埂弃土及塘底湖泥堆成星罗棋布的、有缓坡浅滩的多个岛屿，使原本由相互封闭独立的鱼塘构成的鱼塘群小规模塘库系统，变成类似于“多岛湖”的塘岛结合的大规模相互连通的塘库湖湾水网系统。与现有同类技术相比，方法更为简便，投资省，技术应用产生的生态、环保、景观和经济效益显著。

Description

一种湖滨带挖塘堆岛基底修复方法

技术领域

本发明属于环境生态修复技术领域，具体是涉及一种满足湖滨带环境生态恢复要求的挖塘堆岛基底修复方法。

发明内容

历史上人们为了增加粮食产量，以围湖造田来扩大农田种植面积。围湖造田之后，在湖泊的水陆交错带会形成大量连片的鱼塘群，鱼塘群中众多鱼塘垂直堤坝对湖滨带进行了强烈的切割，破坏了湖岸带水系的连续性，造成了陆地生态系统与湿生生态系统、水生生态系统的割断，使湖泊沿岸带原有的天然滩地大量消失，使湖滨带浅水区滩地生境条件急剧恶化，生态系统遭到破坏，湿生及挺水等大型水生植物减少，鱼类栖息、生长、索饵、产卵的基地丧失，生物资源的再生循环过程受到严重影响，湖泊自净能力下降，加上鱼塘排污等，不利于湖泊湖滨带的生态修复和水质改善。

现有的湖滨带基底修复技术主要为针对陡坎沿岸湖滨带的底泥吹填造滩基底修复技术，采用人工方法在目标湖滨带水域外沿构筑简易围埝后，由绞吸式挖泥船或底泥抽吸设备将疏浚的湖泊底泥按设计规定的泥面吹填高程要求吹填至基底修复工程区内，同时要求湖泊水位不得低于2米方能满足绞吸式挖泥船作业的水深要求，其实际应用会受到诸多限制。而对于如何实现在湖滨带干涸情况下无水作业进行受损湖滨带基底修复，现有技术中尚没有很好地解决办法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种湖滨带挖塘堆岛基底修复方法，通过对湖滨带鱼塘群区域进行地形地貌改造和基底修复，为湖泊沿岸带生态系统修复、物质循环能量转换、水质净化和景观美化创造良好的生境条件。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。

一种湖滨带挖塘堆岛基底修复方法，其特征在于：按照湖滨带基底修复区平面设计和高程设计要求，通过在基底修复区挖塘和堆岛，在湿地污水入口区设置多个串联的泥沙沉淀塘，在湿地中部通过蛇形通道设置多个连通的植物氧化塘，在湿地出水区设置多个植物景观塘，在塘库系统中将原有鱼塘群的塘埂弃土及塘底湖泥堆成星罗棋布的、有缓坡浅滩的多个岛屿，使原本由相互封闭独立的鱼塘构成的鱼塘群小规模塘库系统，变成类似于“多岛湖”的塘岛结合的大规模相互连通的塘库湖湾水网系统。

具体的，该方法包括以下步骤：

（1）湖滨带基底修复工程区域及挖塘堆岛工程量的确定：

湖滨带基底修复工程区域主要指项目工程设计中确定需要进行湖泊生态修复的湖滨带鱼塘群沿岸水域范围；挖塘堆岛工程量主要由湖泊最高控制水位和满足水生植物、湿生植物和陆生植物生长的水位条件对应的挖塘深度、岛屿高度和岛屿数量、面积确定；岛屿顶部高程应高于湖泊最高控制水位1～5m，岛的数量根据塘库系统湖湾水网景观和水质净化布水的需求确定，每100亩设置4～6个岛屿，岛屿面积合计应控制在塘库系统总面积的15～20%；

（2）塘库系统构建：

①首先将湖滨带鱼塘群中每一个鱼塘的塘埂铲平、将蓄水放空，晾晒塘底，在地下水位较高的区域周边挖沟进一步排水，使塘底土地表面干燥硬化，能够满足挖掘机械进场施工即可；

②塘库系统按湖滨带天然湿地系统进行构建，塘库系统水体面积和水深控制根据塘库系统水生植物种植、湖湾水网景观、水质净化和生态渔业养殖的技术要求确定；塘库水体的面积应控制在塘库系统总面积的80～85%，塘库系统分为泥沙沉淀塘区、植物氧化塘区和植物景观塘区三个部分；沉淀塘区位于塘库系统前端，主要功能是接纳城镇初期雨水和面源污水，去除污水中的颗粒态污染物，沉淀塘水深为2.5m～3.5m，水力负荷为1.0～3.0m³/m².d，水力停留时间为2～4天；氧化塘区位于塘库系统中部，利用塘中大量泌氧沉水植物和水生动物对污水进行生物净化，氧化塘水深控制在1.2～2.0m，水力负荷为0.1～0.3m³/m².d，水力停留时间为4～10天；景观塘位于塘库系统的末端，水质明显改善后用于景观美学和污水的深度净化，景观塘水深控制在1.5～2.5m，水力负荷为0.1～0.3m³/m².d，水力停留时间为4～10天；岛屿3～5m宽的沿岸带水深0.1～0.5m，为保证面源污水水质净化效果，湖滨带整个塘库系统天然湿地水力负荷为0.1～0.3m³/m².d，整个湿地塘库系统水力停留时间为10～30天；

（3）岛屿构筑：

①岛顶高程、坡度及平面控制：岛顶高程应高于湖泊最高控制水位1～5m，岛的坡度应满足水生植物、湿生植物和陆生植物生长的立地条件，坡度控制在4～20°的范围，在岛屿的四周形成水体、浅滩、缓坡和土丘逐步过渡的地形地貌，岛屿的形状以线条自然流畅的弧线，形状不规则的条形、椭圆形的孤岛和半岛；

②岛屿堆筑：在湖滨带鱼塘群基底修复区内，采用挖掘机械设备逐个开展筑岛作业，具体设计要求为：岛顶高程应高于湖泊最高控制水位1～5m，岛的坡度应满足水生植物、湿生植物和陆生植物生长的立地条件，坡度控制在4～20°的范围；通过挖掘机将鱼塘群塘底湖泥挖掘后一层一层堆积在筑岛的区域；筑岛垒高方法采用通过位置较低的挖掘机挖掘塘底的泥土并输送至岛的中部，再由位置较高的挖掘机将中部的泥土向岛的上部输送和垒高，如此围着岛的四周反复接力操作，直至堆岛达到设计高程、坡度和面积的要求，挖掘机边堆土边捶打和碾压泥土，确保岛屿土质的相对密度值不小于0.60；塘库底部挖掘过程中必须做到挖掘塘库底部土方工程量和岛屿堆筑土方工程量达到平衡，防止基底修复区的土方外运和运入；堆岛施工过程中如果堆砌岛屿土质较为潮湿，堆砌一层泥土后应晾晒至干燥后再堆砌下一层泥土，如此反复操作；

进一步的，采用挖掘机将鱼塘群塘底0.3～0.5m厚的污染层湖泥挖掘后堆积在岛的底部和内部，岛的外部再用2～3m厚的鱼塘底部清洁底泥覆盖，污染底泥就被包在人工岛的内部，延缓或避免底泥中污染物的释放。

③地形地貌改造：通过塘库底泥疏挖及岛屿堆筑，在湖滨带鱼塘群基底修复区内要形成在大面积连通水体中分布多个岛屿的由水体、浅滩、坡地和岛屿构成多样性地形地貌的自然湿地水域，为包括水生动植物、湿生植物和陆生植物生长创造立地条件，水体中恢复沉水植物，滩地区域恢复挺水植物和水生植物、缓坡和土丘区域恢复陆生植物；其库容能力应保证水体停留时间在10～30天，形成对面源来水具有缓冲和自净的能力，最终达到湖滨带基底底质改善和修复的目的。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1、本发明的方法主要针对大片鱼塘群湖滨带的基底修复，采用工程技术方法对湖滨带鱼塘群区域进行地形地貌改造和基底修复，采用挖掘机械在基底修复区挖塘和堆岛。与现有同类技术相比，方法更为简便，投资省，技术应用产生的生态、环保、景观和经济效益显著。与同类技术的对比分析如下表：

序号	优缺点	堆岛基底修复技术	造滩基底修复技术
				1	结构	简单	简单
2	设备	挖掘机	挖泥船
				3	稳定性	可靠	可靠
4	工程量	小	大
				5	施工条件、难度	简单	相对复杂
6	生物多样性	丰富	一般
				7	水质净化功能	强	一般
8	景观多样性	丰富	一般
				9	经济效益	好	一般
10	投资	较低	较高

2、通过对湖滨带鱼塘群塘库底泥疏挖及岛屿堆筑，在湖滨带鱼塘群基底修复区内形成在大面积连通水体中分布多个岛屿的有水体、浅滩、坡地和岛屿构成多样性地形地貌的自然湿地水域，为包括水生动植物、湿生植物和陆生植物生长创造立地条件，可极大地丰富湖滨湿地的生物多样性。

3、形成具有较大库容和较强水体滞留能力的生态湿地，水力停留时间可达10～30天，形成较强的水体缓冲和水质净化能力的生物反应器，可有效地削减入湖污染负荷，改善湖泊水质和生态环境质量。

4、通过对湖滨带鱼塘群大规模地形地貌改造，将原有密集零散封闭的小水塘形成了面积数百亩至上千亩的塘库系统，水深1～3.5m，为无饵养殖的生态渔业项目的实施创造了良好的效益自然条件，进一步强化了水质净化作用，并能产生良好的经济效益，解决退塘还湖湿地农民生计和湿地维护管理经费开支来源之一。

5、通过对湖滨带鱼塘群大规模地形地貌改造，形成在大面积连通水体中分布多个岛屿的有水体、浅滩、坡地和岛屿构成多样性地形地貌的自然湿地水域，同时随着湿地内不同类型湿地植被的恢复、水质和生态景观的改善，湿地区域的生态环境质量显著提高，可实现湖区高品质休闲度假、生态渔业、生态旅游等多种功能，解决退塘还湖湿地农民生计和湿地维护管理经费开支来源之一。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，但实施例并不是对本发明技术方案的限定。

实施例1

某高原湖泊湖滨带基底修复工程区总面积约500亩，湖泊最高控制水位为1887.4m，采用本发明工程技术方法对湖滨带鱼塘群区域的地形地貌进行改造和基底修复处置。采用挖掘机械将鱼塘群的塘埂弃土及湖泥按设计高程和平面布置要求，在湖滨带堆成若干有缓坡浅滩的岛屿，使原本由数百个相互封闭独立的鱼塘构成的鱼塘群小规模塘库系统，变成了数十个岛屿与湖泊水体构成的大规模连通开放式塘库系统，改善湖泊沿岸带地形地貌、基底、水体循环和自然景观等自然条件，为湖泊沿岸带生态系统修复、物质循环能量转换、水质净化和景观美化创造良好的生境条件，以恢复湖滨湿地原有的生态、环保和景观三大功能。

（1）工程区域及挖塘堆岛工程量的确定

湖滨带基底修复工程区域主要指项目工程设计中确定需要进行湖泊生态修复的湖滨带鱼塘群沿岸水域范围，挖塘堆岛工程量主要由湖泊最高控制水位和满足水生植物、湿生植物和陆生植物生长的水位条件对应的岛屿需抬升的高度和岛屿数量、面积确定，岛的数量主要根据塘库系统湖湾水网景观和水质净化布水等需求确定，一般每100亩设置4-6个岛屿为宜，岛屿的面积的合计一般应控制在塘库系统总面积的15-20%为宜。根据以上原则本基底修复区堆岛数量29个，堆岛总面积约6万m²，塘库水深控制约1.0m-3.5m，塘底至堆顶高差控制在5-8m，岛顶高程范围为1888.4m-1892.4m，堆岛土方工程量33万m³。

（2）塘库系统构建

首先将湖滨带鱼塘群中每一个鱼塘的塘埂铲平将蓄水放空，塘底晾晒数月，在地下水位较高的区域周边挖沟进一步排水，使塘底土地表面干燥硬化，其硬度可使挖掘机械进场施工即可。

1)塘库水体面积和水深

塘库系统水体面积和水深控制主要根据塘库系统水生植物种植、湖湾水网景观、水质净化和生态渔业养殖等技术要求确定，塘库水体的面积一般应控制在塘库系统总面积的80-85%为宜，塘库水域面积26.7万m²，塘库系统分为泥沙沉淀塘区、植物氧化塘区和植物景观塘区三个部分，沉淀塘区位于塘库系统前端，主要功能是接纳城镇初期雨水和面源污水，去除污水中的颗粒态污染物，沉淀塘面积约3.3万m²，水深一般为2.5m-3.5m，水力负荷为1.0-3.0m³/m².d，水力停留时间为2-4天；氧化塘区位于塘库系统中部，主要是功能利用塘中大量泌氧沉水植物和水生动物对污水进行生物净化，氧化塘面积17.6万m²，水深一般应控制在1.2-2.0m为宜，水力负荷为0.1-0.3m³/m².d，水力停留时间为4-10天；景观塘位于塘库系统的末端，水质明显改善后主要以景观美学和污水的深度净化为主，景观塘面积8.8万m²，水深一般应控制在1.5-2.5m为宜，水力负荷为0.1-0.3m³/m².d，水力停留时间为4-10天。岛屿3-5m宽的沿岸带水深以0.1-0.5m为宜，为保证面源污水水质净化效果，湖滨带整个塘库系统天然湿地水力负荷为0.1-0.3m³/m².d，整个湿地塘库系统水力停留时间为10-30天。

（3）岛屿构筑

1)岛顶高程、坡度及平面控制

岛顶高程控制一般应高于湖泊最高控制水位3-5m，岛的坡度控制应满足水生植物、湿生植物和陆生植物生长的立地条件，坡度一般控制在4-20°的范围，在岛的四周形成水体、浅滩、缓坡和土丘逐步过渡的地形地貌，岛的平面设计应根据岛屿的功能来考虑岛的大小和形状，一般以线条自然流畅的弧线，形状不规则的条形、椭圆形的孤岛和半岛居多。

2)岛屿堆筑

在湖滨带鱼塘群基底修复区内，按照湖滨带鱼塘群筑岛基底修复工程平面布置和高程、坡度控制设计要求，采用挖掘机械设备逐个开展筑岛作业，通过挖掘机将鱼塘群塘底湖泥挖掘后一层一层堆积在筑岛的区域，筑岛垒高方法主要采用通过位置较低的挖掘机挖掘塘底的泥土并输送岛的中部，再由位置较高挖掘机将中部的泥土向岛的上部输送和垒高，如此围着岛的四周反复接力操作，直至达到设计高程、坡度和面积的要求，挖掘机边堆土边捶打和碾压泥土，确保岛屿土质的相对密度值不小于0.60，使岛屿土体的稳定性能够经得住水体长期浸泡和浸蚀。塘库底板挖掘深度高程控制，按照塘库水体水深设计要求进行，为节约投资，避免不必要的浪费，在实际作业过程中必须做到挖掘塘库底部土方工程量和岛屿堆筑土方工程量达到平衡，防止基底修复区的土方外运和运入。堆岛施工过程中如果堆砌岛屿土质较为潮湿，堆砌一层泥土后可晾晒一段时间干燥后，再堆砌下一层泥土，如此反复操作。

3)地形地貌改造

通过塘库底泥疏挖及岛屿堆筑，在湖滨带鱼塘群基底修复区内要形成在大面积连通水体中分布多个岛屿的有水体、浅滩、坡地和岛屿构成多样性地形地貌的自然湿地水域，为包括水生动植物、湿生植物和陆生植物生长创造立地条件，水体中恢复沉水植物，滩地区域恢复挺水植物和水生植物、缓坡和土丘区域恢复陆生植物；同时形成具有较大库容和较强水体滞留能力的生态湿地，确保水力停留时间在10-30天，形成较强的水体缓冲和自净能力，实现生物多样性、水质净化、生态渔业、休闲度假、生态旅游和景观美化等多种功能。

4)基底改善

通过采用挖掘机将鱼塘群塘底0.3-0.5m厚的污染层湖泥挖掘后堆积在岛的底部和内部，岛的外部再用2-3m厚的鱼塘底部清洁底泥覆盖，污染底泥就被包在人工岛的内部，可延缓或避免底泥中污染物的释放，达到基底底质改善和修复的目的。

（4）技术效果

完成湖滨带塘库系统构建和29个岛屿构筑，对湖滨带原有的鱼塘群进行了全面的基底修复工程，挖塘和堆岛共完成土方工程量约33万m³，蓄水量28万m³，在湖滨带基底修复工程区内，根据不同地形地貌和不同高程特点，种植了湿生乔木、景观乔木、经济果木、观赏类花叶灌木球、地被类花灌木、草本植物和水生植物等7大植物体系植物，湿生乔木植物包括中山杉、池杉、水杉、木麻黄、水冬瓜；景观乔木植物包括红河榕、小叶榕、棕榈、海枣、小叶榄仁、凤凰木、香油果、肋果茶、羊蹄甲、红枫、银杏、紫叶李、红梅、紫薇、云南樱花、天竺桂、四季桂、杜英、栾树、黄槐；经济果林植物包括石榴、批把、碧桃、梨、杨梅；观赏类花叶灌木球植物包括红叶石楠、黄金榕、红乌桕、扶桑、红绒球、黄金香柳，小叶女贞、黄连翘、非洲茉莉、三角梅；地被类花灌木植物包括紫柳、连翘、红苋、迎春、洛石、红花继木、满天星、吊兰、红花酢浆花草、遍地黄金、常春藤；草本植物植物物种为三叶草，共计42个科46个种。水生植物包括挺水植物、浮叶植物和沉水植物三大植物体系，挺水植物物种为香蒲、蒲菜、芦苇、薏仁、鸢尾、旱伞竹、菖蒲、水葱、茭草、马蹄莲、芋头、慈菇、纸莎草、花叶芦竹、荷花、再力花、美人蕉、假龙头、千屈菜等；浮叶植物物种为睡莲、莕菜等；沉水植物物种为苦草、菹草、金鱼藻、黑藻、大茨藻、穗花狐尾藻、马来眼子菜、海菜花等，共计20个科、20多个种。累计种植各类乔木863株、灌木球类566株，地被植物19723株，草籽1140m²，形成了由水生植物向湿生植物和陆生植物逐步过渡的复合生态结构的湖滨自然生态湿地，湿地植被覆盖率大于30%，湖滨湿地生物多样性大幅度提高，大片水域的湖滨湿地中分布多个岛屿，岛屿间有栈道连接，岛屿和滩地上分布着大量湿地植物，生态湿地中形成碧水环岛、植物婆娑、鸟语花香、碧波荡漾的宜人自然生态景观，湖滨湿地生态环境质量得到了根本改善。

湖滨湿地区共分为沉淀氧化塘库区（水深2-3m）、植物氧化塘库区（水深1-2m）和景观塘库区（水深2m），已将该湖泊主要排污河流4.0万m³/d混合污水引入湖滨湿地工程区多个串联的大型沉淀氧化塘，污水经过沉淀氧化塘初步自然净化后，再引入湖滨湿地工程区塘库系统湿地进一步深度净化，湿地工程区塘库系统流程长度约3km，污水停留时间6-7天，经水质监测结果表明湿地工程区对面源径流和混合污水污染物COD、TP、TN去除率分别为58.36～84.25%、37.73～71.62%、37.79～44.75%，排湖污水得到了显著净化，有效削减了进入湖泊的污染负荷，有利于湖泊水质改善和生态恢复，湖滨湿地工程区已经完全实现了生态、环保和景观三大功能，未来还将建设国家湿地公园，实施生态旅游、生态渔业、生态农业项目，湖滨湿地生态旅游具有极大的旅游价值和经济创收潜力，预计将取得良好的环境、社会和经济效益。

Claims

1.一种湖滨带挖塘堆岛基底修复方法，其特征在于：按照湖滨带基底修复区平面设计和高程设计要求，通过在基底修复区挖塘和堆岛，在湿地污水入口区设置多个串联的泥沙沉淀塘，在湿地中部通过蛇形通道设置多个连通的植物氧化塘，在湿地出水区设置多个植物景观塘，在塘库系统中将原有鱼塘群的塘埂弃土及塘底湖泥堆成星罗棋布的、有缓坡浅滩的多个岛屿，使原本由相互封闭独立的鱼塘构成的鱼塘群小规模塘库系统，变成类似于“多岛湖”的塘岛结合的大规模相互连通的塘库湖湾水网系统。

2.根据权利要求1所述的湖滨带挖塘堆岛基底修复方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）湖滨带基底修复工程区域及挖塘堆岛工程量的确定：

（2）塘库系统构建：

（3）岛屿构筑：

3.根据权利要求2所述的湖滨带挖塘堆岛基底修复方法，其特征在于：岛屿堆筑时采用挖掘机将鱼塘群塘底0.3～0.5m厚的污染层湖泥挖掘后堆积在岛的底部和内部，岛的外部再用2～3m厚的鱼塘底部清洁底泥覆盖，污染底泥就被包在人工岛的内部，延缓或避免底泥中污染物的释放。