CN110790386A - 浅水型湖泊底泥受污染湖泊陡立湖滨带生态修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浅水型底泥受污染湖泊陡立湖滨带生态修复方法。所述方法包括对选择的湖滨带先进行生态清淤，再将清除的底泥就近用于沿湖堤岸加固，然后根据《堤防工程设计规范》，构筑生态护岸结构，并种植陆域、挺水、沉水等植物进行植物修复，同时设置消浪防护，保护植物，并保持日常的维护。本发明将生态清淤与湖滨修复相结合，在降解护坡近岸底泥污染同时，就近处置淤泥，实施木桩、自然式护岸，并种植陆域植物稳固堤岸，种植挺水、沉水等植物消减污染，进行水土保持，形成完整的生态群落，有效恢复湖滨带。

Description

浅水型湖泊底泥受污染湖泊陡立湖滨带生态修复方法

技术领域

本发明属于湖滨带的防护技术领域，涉及一种浅水型湖泊底泥受污染湖泊陡立湖滨带生态修复方法。

技术背景

随着社会的发展，受自然和人类活动影响，湖滨带结构、生态过程受到干扰和破坏，导致其生态功能和生物多样性的下降以及自然景观的退化。湖滨带在涵养水源、蓄洪防旱、促淤造地、净化水体、维护生物多样性和保持生态平衡等方面有重要的作用。以往的浅水型湖泊湖滨带生态修复仅注重于选择水污染较重区域设置消浪层和防浪层种植沉水、挺水、浮水等水生植物，来构建水生植物群落(中国专利CN101486512)，而忽视了湖滨带修复中加入近岸底泥污染去除和湖滨带岸坡结构的加固，来构建完整稳固、防冲刷的湖滨带。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浅水型湖泊底泥受污染湖泊陡立湖滨带生态修复方法。该方法将生态清淤与湖滨修复相结合，在清淤近岸底泥污染同时，就近处置淤泥，分层填实，实施木桩式护岸，并种植陆域植物稳固堤岸，种植挺水、沉水等植物消减污染，形成完整的生态群落，有效恢复湖滨带。种植过程中选择本土植物，并根据植物特性在不同季节用栽植、扦插、播种等方式，养护过程中使用固体浮子式PVC围油栏做防浪、隔污措施，底部采用渔网与围油栏裙布相结合做防鱼措施，保护沉水植物生长。日常维护过程中，按时进行收割处置，降低藻类泛滥风险，带走水体中的氮、磷。

实现本发明目的的技术方案如下：

浅水型底泥受污染湖泊陡立湖滨带生态修复方法，包括以下步骤：

(1)生态清淤，浅水型湖泊淤泥污染深度40～60cm，其中污染物质主要集中在0～20cm厚度的淤泥中，使用两栖式清淤机械沿岸边至湖中50～100米进行生态清淤，清淤深度为50±5cm；

(2)底泥处置，步骤(1)清除的底泥就近用于沿湖堤岸加固，按淤泥污染程度，分层铺设在岸边，下层污染较轻的淤泥堆积至戗台底部，表层淤泥风干后，利用机械设备摊铺至堤岸戗台表层；

(3)生态护岸，根据《堤防工程设计规范》(GB 50286-2013)，满足规范要求设定堤岸戗台顶宽和坡比，按照湖泊常水位要求，设定顶标高，构筑护岸结构，同时为满足生态需求和护岸稳定性，选择木桩为主的生态护岸，有利于植物群落恢复生长；

(4)植物修复，浅水型湖泊的陆生乔木带设计在最高水位线以上，湿生乔木和挺水植物设计在常水位1m水深以内的区域，浮叶植物在常水位0～2m水深的区域，沉水植物在常水位0.5～2.5m水深的区域，包括以下修复形式：

a.陆域修复，选择“疏林草地”自然栽植，依靠地形，乔灌木自然组团点缀，以本土植物为主，根据季节，种植乔木、灌木和播种草皮；

b.挺水植物修复，挺水种植本土深根系的水生植物，选择吸收能力强的水生植物，在常水位1米以内，适宜水深较深的植株可采用分株栽植，适宜水深较浅的植株可采用播种繁殖的方法；

c.沉水植物修复，在水深0.5～2.5m之间种植，其中苦草种植水深应不超过1m，选用沉水植物种类为轮叶黑藻、金鱼藻、狐尾藻和苦草，沉水植物的种植可采用扦插法、沉栽法和播种法；

(5)植物保护，沉水植物外围放置固体浮子式PVC围油栏做防浪、隔污措施，底部采用渔网与围油栏裙布相结合做防鱼措施；

(6)水生植物收割，采用水草收割机，每年收割时间为5月中旬至10月末。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明适用于浅水型湖泊，底泥受围网、围圩养殖等污染，岸堤受破坏陡立，需要进行生态护岸修复的湖泊。生态清淤可以清理湖泊内源污染；构筑生态护岸可以就近处置淤泥和修复堤岸；种植陆域、挺水、沉水等植物可以保土固堤、降解氮、磷污染；应用固体浮子式PVC围油栏和渔网相结合，可以有效防浪、隔污、防鱼。整个工程不仅可以削减底泥污染，削减氮、磷，还可以与景观结合，打造生态、美观的湖滨带。本发明有效利用循环资源，无二次污染，具有方法构建简单，效果明显，生态系统自我维持，后期易于管理维护，产生的生态景观稳定持久等优点，修复效果显著。

附图说明

图1为陆域植物分布图。

图2为木桩护岸断面图。

图3为植物修复分布图。

图4为植物分布平面图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。

实施例

以白马湖湖滨带为例，进行生态修复工程：

范围起点在淮安市洪泽区往良河入湖口，终点在金湖县阮桥河相接处。面向敞水面的区域从岸边向湖区疏浚50～200米，平均清淤深度0.5米。清淤面积约106万平方米，清淤土方量约110万立方米，植物修复面积约121万平方米。

1.修复范围

沿白马湖34.4km环湖道路迎水坡50米范围进行湖滨带生态修复，从陆域至近湖水域，形成了乔灌木—草被—湿生植被—挺水植被—沉水植物的植被带分布。

2.生态清淤

通过对湖底淤泥的分析，白马湖淤泥污染深度40～60cm，其中污染物质主要集中在0～20cm厚度的淤泥中，清淤深度50cm，清除的底泥就近用于白马湖沿湖堤岸加固，堆砌戗台固定白马湖形态，戗台顶宽15～25米，坡比1：5，戗台顶标高8.0。

(1)清淤工具。清淤施工时采用两栖式清淤机，两栖式清淤机适用于沼泽、滩地等松软地面、作业水深小于2.5m浅水域工况下，中小河道、沟渠、沉淀池、水产养殖场的开挖、清淤等工程。技术特点是采用仿海龟爬行动作的支腿式行走装置，可自行出入水域、工位移动和陆上爬行，水上靠双螺旋桨推进航行。两栖式清淤机主要技术参数见表1。

表1清淤机械参数

(2)施工方式。根据选定的施工机械，清淤工艺流程如下：施工准备→清淤(两栖式清淤机)→装驳外运→卸土(两栖式清淤机)→疏浚断面复测→淤土整平。

(3)淤泥处置。淤泥未外运出湖体，为防止淤泥的对水体进行二次污染，淤泥考虑分层处理，表层0～20cm的淤泥先堆砌至原有堤岸护坡边，通过露天风干暴晒以降低污染物质含量。下层污染较轻的淤泥堆积至戗台底部，待表层淤泥风干后，利用机械设备摊铺至戗台表层。同时为防止表层淤泥污染物扩散，戗台上种植吸收能力强的乔、灌、草植物组合，对淤泥污染物质吸收的同时能够拦截地表径流流入湖体，戗台斜坡上种植去除能力强的水生植物，通过多重方式组合降低淤泥对水体的二次污染。此种淤泥的处理方式不仅工程造价低，而且就近堆置不易产生运输污染，通过相关植物的吸收、去污能降低淤泥对水体的污染，从而净化水质。

3.生态护岸

为不破坏岸堤结构，同时有利于陆域、挺水、沉水植物修复，采用木桩护岸。木桩驳岸做法环保、造价实惠，木桩能够最大消除与景观元素的异质性，通过植物配置，形成与周边环境融合的景观效果，起到良好的景观作用。木桩采用松木圆桩，高度5米，平均桩径12～18cm，采用沿岸坡连续打设布置。为提高木桩的耐久性，对水上及水位变幅区部分桩身进行柏油浸泡处理，且浸泡长度不得小于2m。

4.植物修复

陆生乔木带设计在最高水位线以上，湿生乔木和挺水植物设计在常水位1m水深以内的区域，浮叶植物在常水位0～2m水深的区域，沉水植物在常水位0.5～2.5m水深的区域。

(1)陆域修复

“疏林草地”自然栽植，依靠地形，乔灌木自然组团点缀。组团树种包括乔木(香樟、广玉兰、无患子、朴树等)，灌木(桂花、木芙蓉、红叶石楠等)，局部水深处迎坡面地被播植香根草草籽起到固土、保土的目的，其他地被采取麦冬、狗牙根、二月兰的种植方式。乔木株距约3m，绿地上籽播草皮。在植物配置时具有丰富的层次性与多样性，采取片林与组团相结合变化的配置方式。

(2)挺水植物

种植本土深根系的水生植物，如芦苇、鸢尾、香蒲、茭白、茨菇等种植根系发达的水生植物，选择吸收能力强的水生植物，以乡土植物品种进行配置为主。常水位6.5m，挺水植物均种植在常水位以下6.0m处。挺水植物适宜水深较深的植株可采用分株栽植，适宜水深较浅的植株可采用播种繁殖的方法。

表2挺水植物种植方式表

(3)沉水植物

根据水深，均在水深0.5～2.5m之间种植，其中苦草种植水深应不超过1m。选用沉水植物种类为轮叶黑藻、金鱼藻、狐尾藻及苦草，沉水植物的种植可采用扦插法、沉栽法和播种法。三种种植方式中扦插法存活率最高，选择扦插法与播种法混合种植。

表3沉水植物种植方式表

5.植物保护

外围放置固体浮子式PVC围油栏做防浪、隔污措施，底部采用渔网与围油栏裙布相结合做防鱼措施。

固体浮子式PVC围油栏。采用双面涂覆色桔红色PVC的高强度布制作，耐油、耐海水腐蚀、抗紫外线辐射；固体浮子浮力储备大，乘波性、稳定性好；栏体设有拉绳、加强带和拉力配重链作为受力构件，栏体抗拉性能高；固体浮子之间设有弹性撑杆，使围油栏保持挺直，保证有效吃水深度。

浮子式PVC围油栏裙布疏油，易清洗维修，有较长的使用寿命，是一种经济通用型围油栏，特别适用于长期布放在近岸平静水域，除能拦截导引溢油外，也用于某些漂浮水面的垃圾和其它水面漂浮物的清理和特定水域的保护等。

PVC围油栏布放、回收非常简单、视觉效果优美；稳定性好，抗风浪强；拦截大型食草性鱼类，保护前期沉水植物被啃食；拦截外围湖面水草，避免水草对沉水植物的覆盖，保证沉水植物成活率；划定修复范围，方便清理某些漂浮水面的垃圾和其它水面漂浮物，便于验收；拦截上游入湖河道及闸门流入的污染物。

6.日常收割和维护

采用水草收割机或者人工。每年收割时间为5月中旬至10月末，其主要工作过程为收割—捡拾—输送—装船—水上运输—卸草—晾晒干燥—除尘清洗—压捆或粉碎。由于沉水植物具有很强的繁殖能力，而且第二年的生产量也不受影响，合理收割不会造成藻类泛滥且能长期运作已带走水体中的氮、磷。

7.生态功效

(1)保土固堤，挺水植物错综复杂的根系也能够起到固定底泥的作用，防止雨水的冲刷；

(2)净化水质，像荷花、水葱等挺水植物能吸收水底泥中氮、磷等营养元素，通过竞争途径抑制同样吸收氮、磷等营养元素的藻类的繁殖；

(3)美化驳岸，水生植物高低错落，形态各异，有很好的装饰效果；

(4)对微生物的降解功能，植物的生理代谢活动中产生的氧气和营养物质直接影响着微生物的生长，进而关系到污染物的降解；

(5)对藻类的抑制作用，挺水植物由于个体大、生命周期长、吸收储存养分的能力强，能很好的抑制藻类的生长。有研究表明，某些挺水植物的浸出液也会到藻类产生化感抑制作用；

(6)抑制底泥中污染物的再释放，挺水植物主要通过对水流的阻尼作用减少风浪的扰动，使底泥中营养物质的溶出速度受到限制，在植物衰败后，在微生物作用下分解为腐殖质，吸附水体中含各种基团的有机物，使一些不溶性胶体被粘附或吸附下来，最终达到将一些悬浮物质和有机碎屑沉降下来的目的；

(7)保护生物水生植物能有效增加空间生态位，改善水中的光照和溶氧条件，为水生生物提供食物和生存场所，保证了生物多样性的维持，因此一些以藻类为食的小型水生动物也会栖生在挺水植物周围；

(8)对有毒物质也有很强的吸收、分解净化能力，植物吸收功能挺水植物的生命周期比藻类长，直到死亡时才会释放它们从水和沉积物中吸收的氮、磷等营养物质；

(9)物理化学作用，水和沉积物中的一部分营养物质也会被植物通过挥发、吸附、沉降等物理化学作用去除。覆盖在湖滨带的挺水植物，使风速在近水体或土壤表面降低，有利于水体中悬浮物的沉积，降低了沉积物质再悬浮的风险，增加了水体与植物间接触时间，同时还可以增强底质的稳定和降低水体的浊度；

(10)本次生态修复年去除TN8.542t/a、TP2.119t/a。

Claims (5)

1.浅水型底泥受污染湖泊陡立湖滨带生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)生态清淤，使用两栖式清淤机械沿岸边至湖中50～100米进行生态清淤，清淤深度为50±5cm；

(2)底泥处置，步骤(1)清除的底泥就近用于沿湖堤岸加固，按淤泥污染程度，分层铺设在岸边，下层污染较轻的淤泥堆积至戗台底部，表层淤泥风干后，利用机械设备摊铺至堤岸戗台表层；

(3)生态护岸，根据《堤防工程设计规范》(GB 50286-2013)，满足规范要求设定堤岸戗台顶宽和坡比，按照湖泊常水位要求，设定顶标高，构筑护岸结构；

(4)植物修复，浅水型湖泊的陆生乔木带设计在最高水位线以上，湿生乔木和挺水植物设计在常水位1m水深以内的区域，浮叶植物在常水位0～2m水深的区域，沉水植物在常水位0.5～2.5m水深的区域，包括以下修复形式：

a.陆域修复，选择“疏林草地”自然栽植，依靠地形，乔灌木自然组团点缀，以本土植物为主，根据季节，种植乔木、灌木和播种草皮；

b.挺水植物修复，挺水种植本土深根系的水生植物，选择吸收能力强的水生植物，在常水位1米以内，适宜水深较深的植株采用分株栽植，适宜水深较浅的植株采用播种繁殖的方法；

c.沉水植物修复，在水深0.5～2.5m之间种植，其中苦草种植水深应不超过1m；

(5)植物保护，沉水植物外围放置固体浮子式PVC围油栏做防浪、隔污措施，底部采用渔网与围油栏裙布相结合做防鱼措施；

(6)水生植物收割。

2.根据权利要求1所述的生态修复方法，其特征在于，步骤(3)中，选择木桩为主的生态护岸。

3.根据权利要求1所述的生态修复方法，其特征在于，步骤(4)c中，沉水植物修复选用沉水植物种类为轮叶黑藻、金鱼藻、狐尾藻和苦草。

4.根据权利要求1所述的生态修复方法，其特征在于，步骤(4)c中，沉水植物的种植可采用扦插法、沉栽法和播种法。

5.根据权利要求1所述的生态修复方法，其特征在于，步骤(6)中，采用水草收割机，每年收割时间为5月中旬至10月末。

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