专利名称：退化湖滨带湿地及其生态功能的恢复技术工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于环境保护和生物技术领域，涉及利用植物生态学、恢复生态学和景观
生态学理论和实践经验进行内陆湖泊自然湿地生态系统的恢复，并通过已恢复后的自然湿地发挥其环境、生态、经济美学价值三个方面的功能。
背景技术：
湿地作为广泛分布于世界各地的主要景观之一，约占地球陆地面积的6. 4% 。作为一类生态系统，它是介于陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡类型，因而兼具水生和陆生生态的特点，独特的边缘效应使其结构和功能更具复杂性，它是地球上生产力最高的生态系统之一，也是最重要的生态系统之一。 纵观国内外对湖泊湿地生态系统恢复的研究历程，主要经历了三个发展阶段。20世纪70年代，国内外研究主要集中在通过向湖泊放养大量草鱼来消灭水生植物，以防止湖泊衰老；20世纪80年代，随着湖泊富营养化和藻类水华的发生，人们对过去破坏水生生物的行为有所认识；20世纪90年代开始，则进行了富营养化水体中组建和恢复水生植物的研究，并试图在已丧失了水生植物的湖泊中重建水生植物群落。 由于我国人口众多，沿湖地区人口密集，围湖造田以及大规模的养殖活动，导致大面积的湖滨带湿地退化，甚至丧失；另外，沿湖区域化工类乡镇企业的迅猛发展，大量的生活污水，有害、有毒工业废水直排入湖，环湖自然湿地生态系统严重破坏，入湖水质的日益恶化，直接影响到环湖地区环境与经济的可持续发展和用水安全。湿地生态系统破坏严重，其恢复难度较国外大得多。虽然进行了一系列的水环境治理工程，即以点源污染治理为重点，但结果是耗资巨大，收效甚微。而面源污染，例如生活污水，随着人口的大量增加而加剧；大量使用化肥、农药的农田用水，随着地表径流排入湖体，水体富营养化日益加剧。因此，通过恢复或重建环湖湿地保护带，环湖湿地能有效地阻滞、截留地表径流携带的悬浮物，降解和吸收氮、磷等污染物和其它有机物，这是从迁移和转化的途径上控制地表径流和潜流营养物入湖的最后一道防线，也是控制非点源污染的主要手段之一。
发明内容
本发明的目的是通过引入植物生态学、恢复生态学和景观生态学的科学理论，结
合部分生态工程技术，如消浪带装置的消浪作用，重建和恢复湖岸水生高等植物群落。人工
种植乡土耐污染的、对污染物吸收量大的湿生和陆生植物，发挥植物良好的物理阻滞作用
和净化作用，通过消浪促使沉积，降低沉积物的再悬浮，并可大量吸收水体中的无机盐和营
养盐；同时通过消浪装置的拦截作用，改造入湖河口生态系统，充分发挥入湖河口的自然净
化作用，从水域径流控制入湖营养物质的输入。 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案 1、进行自然湿地的恢复之前，开展大范围的湖滨带自然湿地植被调查。 2、进行研究区的水下地形勘探，为在已选定的场地上合理地选择消浪结构型式、基础类型，设计消浪结构和确定施工方法等提供工程地质资料。 3 、通过地下地形勘探，查明湖底存在较厚的淤泥和淤泥质粉质黏土 ， 土质较差。防 波堤拟采用"透空式"木桩结构。 4、为了拦截太湖中的蓝藻，在透空式木桩堤的外或内侧、距外或内侧木桩8m处设 置橡胶围油栏，围油栏长度与木桩装置长度一致。 5、以种植乡土物种为原则，根据不同水位梯度，在对环湖自然湿地植被进行普查 的基础上，筛选出从陆向辐射区、水位变辐区到水位辐射区三种不同水位梯度的常见植物 组成不同的空间结构的湿地植物群落。 6、在退化湿地上进行植被恢复时，尽可能地保留已存在的乡土湿地植物物种。根 据构建植物群落和景观的需要，对已存在的植物群落物种数量进行补植，对缺失的植物群 落进行引种构建。 7、自然湿地的恢复以大型挺水植物群落为优势种。
8、为了保障植物不随流水移走，需要进行固定。 9、利用湖滨带湿地在促淤造陆方面的生态功能，在淤积有一定深度底泥的水向辐 射区种植乡土沉水植物。
具体实施例方式
依据上述设计方案，对本发明作进一步的说明。 1、进行自然湿地的恢复之前，开展大范围的环湖自然湿地植被调查。即对湿地中 的植物群落类型、植物种类和群落内的物种数量进行调查。为湿地生态系统的恢复进行乡 土物种的筛选及种苗的大规模培育打下基础。 2、进行研究区的水下地形勘探，以查明岩土层性质、分布规律、形成时代、成因类 型、岩层风化程度、以及有无不良地质现象等状况；查明消浪结构影响范围内的岩土层分布 及其物理力学性质；提出基础型式及持力层建议，提供持力层的承载力并指出设计和施工 中应注意的问题等。为在已选定的场地上合理地选择消浪结构型式、基础类型，设计消浪结 构和确定施工方法等提供工程地质资料。 3、通过地下地形勘探，查明湖底存在较厚的淤泥和淤泥质粉质黏土，土质较差。防 波堤拟采用"透空式"木桩结构。木桩沿纵向打两排，每排木桩的纵向间距均为0. 5米，前 后两排木桩的间距0. 8米；前排木桩与后排木桩错开布置，错移0. 25米，呈"梅花形";用原 木分别将每排木桩沿纵向连接成整体，木桩与连接原木之间的连接采用小8毫米的螺栓螺 母；然后用铁丝将竹排(规格为1. 5米X 1米)四边固定于木桩之上。
4、为了拦截太湖中的蓝藻，在透空式木桩堤的外或内侦U、距外或内侧木桩8米处 设置橡胶围油栏，围油栏长度与木桩装置长度一致。橡胶围油栏选用GFW-1200型(干舷 400毫米，吃水600毫米，圆柱形)，每5米间距用一根2. 5米长的锦纶绳(①20毫米)将橡 胶围油栏连接在木桩之上，同时保证围油栏随水位变化上下浮动，发挥其消浪的作用，或将 橡胶围油栏锚固于钢管桩(①100毫米X2000毫米)，钢管桩埋深2. 0米。
5、以种植乡土物种为原则，根据不同水位梯度，在对环湖自然湿地植被现状进行 普查的基础上，筛选出芦苇、香蒲等几种大型挺水植物组成自然湿地中陆向辐射区(陆向 辐射区常指在枯水期或缺水时无地面水的区域)和水位变辐区(水位变辐区常指枯水期或
4缺水时地面覆被水较少，而丰水期为水覆盖的区域)的优势群落；在陆向辐射区种植以慈 菇、水芹、水莎草、水寥等为主的小型挺水植物；在水向辐射区(水向辐射区指常年为水所 覆盖的区域)种植以睡莲、芡实、野菱为主的浮叶植物。利用湖滨带湿地在促淤造陆方面的 生态功能，在淤积有一定深度底泥的水向辐射区种植经过室内组培的乡土沉水植物。
6、在退化湿地上进行植被恢复时，尽可能地保留已存在的乡土湿地植物物种。根 据构建植物群落和景观的需要，对已存在的植物群落物种数量进行补植，对缺失的植物群 落进行引种构建。 7、自然湿地的恢复以大型挺水植物群落为优势种。其中大型挺水植物群落的种植 密度为2兜/平方米(3-5株/兜)；小型挺水植物种植密度为6丛/平方米；浮叶植物群 落种植密度为l丛/平方米。 8、根据不同湿地植被正常生长对水位梯度的要求，大型挺水植物区域水深0.8-1 米；小型挺水植物区域水深0. 3-0. 5米；浮叶植物水深1-1. 5米；沉水植物区域水深1. 5米左右。 9、在水位辐射区的水面，例如长80米，宽10米的范围内，种植睡莲、野菱、荧实等
浮叶水生植物，按植株i : l的比例，构成芡实-睡莲群落、野菱-芡实群落、野菱-睡莲群
落，每个群落直径2米，移植植株20株。6个群落类型需按景观美学要求排列，每个群落类 型重复10次，使浮叶水生植被的覆盖率达到180-185平方米。 10、植物不随流水移走，需要进行固定。固定装置包括固定桩(竹材，直径5-10厘 米，高度2米，顶部与平水期水面平)、直径为2米的竹片围成的圆环(竹片宽度5-7厘米)、 大孔的废旧渔网(至少20个孔/每个竹环)、固定绳(长度2米/根)和浮标(塑料质，8 个/环)。 11、保证水位辐射区内浮叶植物的种植，同时避免因施工给现存的湿地植物生长
带来的不利影响，在自然湿地内，在保证对湿地植物破坏最小的前提下，以木桩和木条为原
材料，搭建一座木栈桥，桥面宽度限制在1.5米以内。另一方面，木栈桥的搭建，为游人尽可
能的到达湖区深处游玩提供一定的便利，发挥其一定的娱乐观赏效果。 12、湿地植物生长期结束以后，要对恢复后的自然湿地内的大型挺水植物地上部
分进行收割，留茬高度在0. 5米左右。
权利要求
一种对已退化的湖滨带自然湿地生态系统进行恢复的技术工艺，以发挥自然湿地对环境、生态、经济美学价值三个方面的功能。包括下列具体步骤(1)进行自然湿地的恢复之前，开展大范围的湖滨带自然湿地植被调查。(2)进行研究区的水下地形勘探，查明岩土层性质、分布规律、形成时代、成因类型、岩层风化程度、以及有无不良地质现象等状况。为在已选定的场地上合理地选择消浪结构型式、基础类型，设计消浪结构和确定施工方法等提供工程地质资料。(3)针对湖底存在较厚的淤泥和淤泥质粉质黏土，土质较差。采用“透空式”木桩结构防波堤。木桩沿纵向打两排，每排木桩的纵向间距均为0.5米，前后两排木桩的间距0.8米；前排木桩与后排木桩错开布置，错移0.25米，呈“梅花形”；用原木分别将每排木桩沿纵向连接成整体，木桩与连接原木之间的连接采用φ8毫米的螺栓螺母；然后用铁丝将竹排(规格为1.5米×1米)四边固定于木桩之上。最后将橡胶围油栏连接在木桩之上，同时保证围油栏随水位变化上下浮动。(4)以种植乡土物种为原则，根据不同水位梯度，筛选出几种大型挺水植物组成自然湿地中陆向辐射区(陆向辐射区常指在枯水期或缺水时无地面水的区域)和水位变辐区(水位变辐区常指枯水期或缺水时地面覆被水较少，而丰水期为水覆盖的区域)的优势群落，种植密度为2兜/平方米(3-5株/兜)；在陆向辐射区种植小型挺水植物和湿生植物，种植密度为6丛/平方米；在水向辐射区(水向辐射区指常年为水所覆盖的区域)种植浮叶植物，种植密度为1丛/平方米。利用湖滨带湿地在促淤造陆方面的生态功能，在淤积有一定深度底泥的水向辐射区种植经过室内组培的本地沉水植物种。(5)在退化湿地上进行植被恢复时，尽可能地保留已存在的乡土湿地植物物种。根据构建植物群落和景观的需要，对已存在的植物群落物种数量进行补植，对缺失的植物群落进行引种构建。(6)根据不同湿地植被正常生长对水位梯度的要求，大型挺水植物区域水深0.8-1米；小型挺水植物区域水深0.3-0.5米或枯水期无水；浮叶植物水深1-1.5米；沉水植物区域水深1.5米左右。(7)在水位辐射区的水面，按植株1∶1的比例，构建浮叶植物群落，每个群落固定装置的直径2米，其内移植浮叶植物。6个群落类型需按景观美学要求排列，每个群落类型重复10次，使浮叶水生植被的覆盖率达到80％以上。(8)固定装置包括固定桩(竹材，直径5-10厘米，高度2米，顶部与平水期水面平)、直径为2米的竹片围成的圆环(竹片宽度5-7厘米)、大孔的渔网(20个孔/竹环)、固定绳(2米/根)和浮标(塑料质，8个/环)。(9)在湿地植物生长期结束以后，要对恢复后的自然湿地内的大型挺水植物地上部分进行收割，留茬高度在0.5米左右。
全文摘要
本发明名称为退化湖滨带湿地及其生态功能的恢复技术工艺，属于环境保护和生物技术领域。是在对湖滨带自然湿地植被及植物群落现状进行普查的基础上，应用植被生态学、恢复生态学以及景观生态学的相关理论，对退化湿地植物群落进行构建，发挥植物水质净化作用，并通过植物的物理阻滞作用促使水体中悬浮物的沉积；结合生态工程技术，通过消浪装置的拦截作用，改造河口生态系统，充分发挥其自然净化作用，从径流控制入湖营养物质的输入。以恢复湿地在环境、生态、经济美学价值方面的功能。该种技术工艺具有可操作性强，成本低，维护费用低，景观及经济价值较明显、水质净化效率高等特点，适用于我国湖滨带自然湿地生态系统的恢复和水体治理的工作中。
文档编号C02F3/32GK101723514SQ20081016764
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月22日 优先权日2008年10月22日
发明者张雷, 田自强, 郑丙辉 申请人:中国环境科学研究院;田自强;郑丙辉