太湖生態(tài)清淤與湖濱濕地帶構(gòu)筑

嚴(yán)麗芳

（上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434）

1 太湖湖濱濕地帶生態(tài)系統(tǒng)歷史與現(xiàn)狀分析

（1）自然階段。歷史上太湖湖濱帶具有濕地動(dòng)植物棲息生長(zhǎng)的良好生境，生物群落結(jié)構(gòu)和物種組成豐富。受人類活動(dòng)干預(yù)較少，湖泊的形態(tài)、湖濱濕地形成、發(fā)育與演化，處于以自然因素變動(dòng)為主的過程。太湖水體與周邊的河流、山、地、水形成自然的聯(lián)系、組合與過渡，太湖水位可隨著降雨和季節(jié)因素自然地漲落，湖濱帶具有從陸域向太湖水體緩慢延伸的較大空間地帶，與湖相鄰但基本不受湖水淹沒的陸地、季節(jié)性淹沒的陸地、淺水淹沒區(qū)、較深淹沒區(qū)，湖濱濕地的形態(tài)、類型與環(huán)境多樣。由于濕地動(dòng)植物棲息生長(zhǎng)的良好生境，生物群落結(jié)構(gòu)和物種組成豐富，在季節(jié)性淹沒的陸地分布著蘆葦、菰、野慈姑、菖蒲、水蔥等多種挺水植物，寬度可達(dá)數(shù)十至數(shù)百米，在淺水淹沒區(qū)、較深淹沒區(qū)的挺水植物叢中和開敞水域，各種漂浮植物、浮葉植物、沉水植物（如蓮、菱、芡實(shí)、苦草、馬來眼子菜、輪葉黑藻、金魚藻等）廣泛分布，發(fā)揮著濕地系統(tǒng)的調(diào)蓄、緩沖、凈化與維護(hù)生態(tài)平衡的功能。

（2）退化階段。隨著快速城鎮(zhèn)化的進(jìn)程，出現(xiàn)一系列大規(guī)模對(duì)太湖陸域、岸線與水域的過度開發(fā)利用，對(duì)太湖湖濱濕地帶生態(tài)植被的破壞影響尤其深遠(yuǎn)。尤其是20 世紀(jì)50～90 年代之間，修建環(huán)湖大堤和圍湖造田圍網(wǎng)圍墾養(yǎng)殖等導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境和濕地資源侵占破壞，大規(guī)模人類活動(dòng)改變了太湖湖濱濕地的自然演化趨勢(shì)，導(dǎo)致天然濕地面積銳減、水生植被結(jié)構(gòu)趨于單一、生物量大量減少、湖濱濕地功能弱化喪失，濕地生物賴以生存的棲息地減少。有關(guān)研究機(jī)構(gòu)的調(diào)查表明最為直觀可見的挺水植物在太湖沿岸的不少地段不見分布，而有水生植物分布的地方，植物群落結(jié)構(gòu)單一，基本以蘆葦為主，其它植物品種少見，生長(zhǎng)分布的寬度窄小，多數(shù)僅有二三十米，且植物長(zhǎng)勢(shì)不旺，使漫長(zhǎng)美麗的太湖岸線失去了大自然的親和力。

（3）恢復(fù)階段。隨著時(shí)代發(fā)展，人們對(duì)太湖水環(huán)境綜合治理、生態(tài)濕地保護(hù)逐步重視，保護(hù)水環(huán)境，保護(hù)天然濕地和人工輔助修復(fù)濕地。加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)及建設(shè)，加強(qiáng)濕地保護(hù)、恢復(fù)與重建。加強(qiáng)生態(tài)林建設(shè)和水生態(tài)修復(fù)是對(duì)生態(tài)環(huán)境重視的表現(xiàn)，綠水青山就是金山銀山，人民越來越重視生態(tài)環(huán)境。

2 湖濱濕地帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)需求

湖濱帶是連接湖泊水域生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)功能過渡區(qū)，對(duì)截留和降解入湖污染物質(zhì)，改善太湖水質(zhì)，維持生物多樣性和生態(tài)平衡等方面均具有十分重要的作用。受人類活動(dòng)影響，目前太湖湖濱帶的水生植物分布較少，湖濱帶喪失了應(yīng)有的生態(tài)防護(hù)功能。

湖濱濕地帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程遵循太湖濕地獨(dú)特的自然環(huán)境條件和濕地生物資源，充分保護(hù)該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的自然性和完整性。在太湖湖濱濕地生態(tài)修復(fù)過程中，根據(jù)濕地生態(tài)系統(tǒng)自身的演替規(guī)律，體現(xiàn)濕地生物多樣性的特點(diǎn)，使之具備系統(tǒng)自身反饋和演替的能力。從而保護(hù)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)完整性，使之形成一個(gè)能夠自我完善的健康生態(tài)系統(tǒng)，使人與環(huán)境、生物與環(huán)境、生物與生物、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)。

3 生態(tài)清淤結(jié)合湖濱濕地帶構(gòu)筑

3.1 生態(tài)清淤底泥的出路分析

自2007年開始試點(diǎn)太湖底泥疏浚以來，先后在竺山湖及西沿岸、梅梁湖、貢湖以及東太湖開展了有序的底泥疏浚工作。太湖生態(tài)清淤取出了大量沉積在底泥中氮磷以及有機(jī)質(zhì)，清除了表層底泥中的有效氮磷成分，削減底泥內(nèi)源持續(xù)釋放對(duì)太湖水質(zhì)的影響，底泥疏浚對(duì)局部湖區(qū)水質(zhì)改善明顯，且利于水草的大面積恢復(fù)。生態(tài)清淤切斷了湖泛發(fā)生的鏈條，減少了湖泛暴發(fā)的頻率與強(qiáng)度。

根據(jù)太湖歷年清淤工程的調(diào)查，2008 年至今，太湖進(jìn)行了多次清淤，均采用在岸上設(shè)置排泥場(chǎng)的方式堆放淤泥。太湖歷年清淤工程占用了大量魚塘、空地，又隨著近年來太湖退漁還湖政策的實(shí)施，太湖周邊魚塘大量減少，陸上可利用排泥場(chǎng)資源枯竭。湖區(qū)生態(tài)清淤與湖濱濕地帶建設(shè)相結(jié)合，疏浚淤泥排放至湖濱水上排泥場(chǎng)，經(jīng)固結(jié)處理后用于湖濱濕地帶，既解決了淤泥的去向問題，又改善了太湖的水生態(tài)環(huán)境。

3.2 湖濱濕地帶圍堤設(shè)計(jì)

為給湖濱濕地帶內(nèi)土方回填施工及植被生長(zhǎng)創(chuàng)造條件，需要在消浪保灘潛堤永久結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上臨時(shí)加高以進(jìn)一步削減風(fēng)浪。消浪保灘潛堤結(jié)合施工期圍堰擋水布置在湖濱濕地帶外側(cè)前沿。湖濱濕地帶淤泥吹填及固化強(qiáng)度較高，湖濱濕地帶跨汛期施工，施工期兼做圍堰，擋水標(biāo)準(zhǔn)按5級(jí)建筑物考慮，設(shè)計(jì)水位取太湖全年10年一遇設(shè)計(jì)水位。

湖濱濕地帶先期作為水上清淤底泥排泥場(chǎng)地，外圍利用永久消浪圍堤并臨時(shí)加高作為施工期圍堰，施工期圍堰采用樁式木樁結(jié)構(gòu)，湖區(qū)側(cè)布置寬4.5 m雙排木樁填土結(jié)構(gòu)，木樁長(zhǎng)6 m，梢徑大于0.15 m，頂高程達(dá)設(shè)計(jì)水位，樁后培土填高至6.0 m，填土寬3 m，迎水坡坡比1∶1.5，背水坡坡比1∶2.5（見圖1）。

圖1 施工期湖濱濕地帶圍堰斷面圖

當(dāng)湖濱濕地帶內(nèi)植被覆蓋率達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，圓木樁送樁至2.80 m 高程，圍堰填土拆除至2.80 m高程，并進(jìn)行綠化種植。在外排圓木樁外側(cè)設(shè)置一排仿木樁，仿木樁樁頂高程2.80 m，上部設(shè)置消浪結(jié)構(gòu)（見圖2）。仿木樁外側(cè)灘面鋪設(shè)混凝土聯(lián)鎖塊軟體排，聯(lián)鎖塊軟體排上近木樁處安放六面塊體進(jìn)行消浪。為保護(hù)湖濱濕地帶內(nèi)水質(zhì)，防止太湖藍(lán)藻進(jìn)入湖濱濕地帶，在仿木樁外側(cè)安裝攔藻結(jié)構(gòu)。

圖2 湖濱濕地帶木樁圍堤典型斷面圖

3.3 清淤底泥的疏浚與固結(jié)

太湖生態(tài)清淤要清除的主要是呈懸浮狀稀泥狀的流泥及部分受污染的淤泥質(zhì)黏土，疏浚施工中要求盡可能降低底泥再懸浮和污染物釋放，對(duì)周邊水體擾動(dòng)影響要小，防止二次污染，泥水輸送過程中不能污染環(huán)境。生態(tài)清淤底泥采用環(huán)保型絞吸式挖泥船進(jìn)行清淤，該設(shè)備施工時(shí)水體擾動(dòng)的范圍不超過50 m，設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)刀片外緣露出罩殼圍裙以下約30 cm，能有效地控制挖層厚度以適應(yīng)薄層污染泥的疏挖。該船配置有污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過紅外線可精確測(cè)量清淤過程中淤泥再懸浮的數(shù)量，控制疏挖過程中的再污染狀況。

先期湖濱濕地帶作為清淤底泥的水上排泥場(chǎng)，清淤的底泥可采用土工管袋脫水法固結(jié)工藝對(duì)排泥場(chǎng)內(nèi)底泥進(jìn)行固結(jié)。土工管袋脫水法具有以下特點(diǎn)：①固結(jié)工期短，經(jīng)過簡(jiǎn)單的場(chǎng)地平整與防滲膜鋪設(shè)，即可開展淤泥脫水固化作業(yè)，對(duì)于工期緊、超大方量的淤泥固化尤其具有優(yōu)勢(shì)；②淤泥全程封閉在管袋和管路中，無淤泥暴露和泄露，有效減少淤泥臭味外泄；③大幅提升濾液水質(zhì)，濾出液水質(zhì)均能達(dá)到新提標(biāo)的國(guó)標(biāo)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，大幅降低后續(xù)水處理成本和難度；④可通過減少重金屬不穩(wěn)定態(tài)的含量、降低重金屬的活性使淤泥達(dá)到無害化。

清淤的底泥通過環(huán)保絞吸式挖泥船泵送系統(tǒng)經(jīng)管道在進(jìn)入土工管袋前，通過加入一定劑量的脫水助劑以加速脫水。脫水助劑由真空吸料機(jī)抽吸進(jìn)制備罐。脫水助劑攪拌設(shè)備采用在罐中安置一臺(tái)攪拌機(jī)，完全充分混合的脫水助劑溶液由傳輸螺桿泵輸送至藥劑儲(chǔ)存罐再由投藥螺桿泵將溶液由混合器輸送至管道混合器中與污染底泥充分混合反應(yīng)。充分混和后的淤泥經(jīng)多條分泥管進(jìn)入土工管袋經(jīng)加壓排水固結(jié)。

3.4 湖濱濕地帶設(shè)計(jì)

湖濱濕地帶內(nèi)清淤底泥通過土工管袋固結(jié)工藝固結(jié)以后進(jìn)行破袋處理，濕地帶內(nèi)地形按高低錯(cuò)落進(jìn)行塑造，考慮設(shè)置淺灘區(qū)與深灘區(qū)。淺灘種植挺水植物，挺水植物分布于水體四周淺水處或種植平臺(tái)上，莖葉伸出水面，根和地下莖埋在水下土壤之中，如蘆葦、香蒲、菖蒲、再力花、荷花等，靠岸邊可小面積種植千屈菜、雨久花、西伯利亞鳶尾等視覺效果好的物種；深灘區(qū)可種植沉水植物，沉水植物是優(yōu)良的水質(zhì)凈化和水下景觀植物，對(duì)水體水質(zhì)凈化以及水體景觀的營(yíng)造起著極其重要的作用，如微齒眼子菜、輪葉黑藻、菹草、苦草等；并適當(dāng)種植浮葉植物荇菜、睡蓮、水鱉等。

根據(jù)底質(zhì)和水質(zhì)狀況選擇適宜的植物搭配方案，可投放一些底棲生物，構(gòu)建“沉水植物-底棲動(dòng)物-魚類-微生物”共生高效復(fù)合生態(tài)凈化系統(tǒng)，加快生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。

4 湖濱濕地帶的效果分析

湖濱濕地帶植物對(duì)水質(zhì)具有良好的改善效果，湖濱濕地帶植物可吸收水層中和底泥中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并同化為自身結(jié)構(gòu)的組成物質(zhì)，從而將水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽固定下來，減緩營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水中的循環(huán)速度，最終通過人工收割將固定的氮、磷帶出水體。同時(shí)通過植物根際微生物作用，可吸附和降解水體中的污染物質(zhì)。湖濱生態(tài)濕地帶建設(shè)在解決淤泥出路的同時(shí)，還可改善湖濱生境，增加生物多樣性，提升湖體水質(zhì)自凈能力。

湖濱濕地帶是湖泊流域水生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)間非常重要的生態(tài)過渡帶。太湖底泥污染較嚴(yán)重、厚度較深的區(qū)域大都位于近岸處，在風(fēng)浪、湖流等擾動(dòng)下，底泥容易發(fā)生再懸浮，導(dǎo)致水體懸浮物濃度增加，加上一些入湖污染物沒完全得到有效控制，造成水體透明度低，部分水域的水質(zhì)狀況不盡如人意。通過建設(shè)湖濱濕地帶，太湖內(nèi)源污染面積減少；疏浚底泥作為湖濱濕地帶的填筑材料，可較大比例地去除儲(chǔ)存在底泥中的孔隙水，帶走部分氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)削弱底泥中污染物的析出率，降低總氮和總磷釋放的風(fēng)險(xiǎn)；湖濱濕地帶植物可以吸收水體及填筑底泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，遏止底泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的再釋放。建設(shè)湖濱濕地帶能有效改善湖濱帶水生植被帶缺失的狀況，提升濱岸帶攔截污染物、水質(zhì)凈化、涵養(yǎng)水源、納藻等功能，為改善太湖生態(tài)環(huán)境發(fā)揮重要作用。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)太湖生態(tài)清淤與湖濱濕地帶的建設(shè)相結(jié)合進(jìn)行分析，利用清淤底泥構(gòu)筑湖濱濕地帶，是清淤底泥處置一種新出路，在陸上排泥場(chǎng)地緊缺的條件下，利用清淤底泥構(gòu)筑湖濱濕地帶是解決太湖清淤淤泥出路的可行途徑。湖濱濕地帶植物可吸收中和底泥中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，減緩營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水中的循環(huán)速度，通過人工收割將固定的氮、磷帶出水體。湖濱濕地帶的建設(shè)應(yīng)有利于太湖水生態(tài)環(huán)境的改善以及減少湖流的不利影響，在湖濱濕地帶選擇、高程確定、填筑工藝上應(yīng)保證工程和生態(tài)的安全，使太湖生態(tài)清淤、生態(tài)修復(fù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)太湖綜合治理的總體目標(biāo)。