徐州市潘安湖、九里湖水系、驳岸的生物修复技术分析

申晨

(徐州市九州生态园林股份有限公司，江苏 徐州221003)

1 引言

我国是一个以煤炭为主要能源的国家，在能源消费结构中煤炭占70%左右，煤炭资源的大量开采导致了地表形成比采空区规模更大的采矿塌陷地，严重影响了区域的生态安全和可持续发展[1]。因而，采煤塌陷区的生态修复和重建受到越来越多的关注。

徐州是我国的重要产煤区，矿区塌陷十分严重，根据实地调查和遥感数据分析，徐州未治理的采煤塌陷地面积已达到29.4万亩，主要分布于贾汪区、沛县、铜山区、泉山区和经济开发区等5个县(区)，涉及人口45万。“九五”至今，徐州市累计总投入3亿元，复垦治理了采煤塌陷区约0.53万hm2，其中1/2为新增耕地，另外1/2为水面[2]，为采煤塌陷区改造以及地方经济发展做出了重要贡献。徐州市九州生态园林股份有限公司参与建设潘安湖、九里湖湿地公园，在湿地公园的生物修复地积累了一部分经验。以潘安湖、九里湖为例，阐述采煤塌陷地水系、驳岸的生物修复技术，以期为采煤塌陷区生态修复提供一定的依据。

2 水系、驳岸生物修复技术路线

(1)通过水位控制闸和生态拦截工程的建设，有效控制塌陷区水位、拦截入水固弃物并做初步水质净化，保障塌陷区内生态需水量和入水的水质安全。

(2)通过生态驳岸和生态基底建设，为生物生长提高有利条件。

(3)建设滨岸缓冲带——挺水植物——浮水植物——沉水植物结合的植物净化系列。

(4)建立日常监测监控体系，全面了解水文水质、气象、土壤等生态特征，通过长期监测、研究水体及土壤等生态因子的生态过程，为提高生物修复效果提供可靠的科学依据(图1)。

日常监测监控体系设计上有，但是目前未实施，对水质的监测靠人工取样检测，气象根据气象部门提供资料，土壤靠人工取样检测。

图1 徐州市采煤塌陷区水体生物修复技术路线

3 水系、驳岸生物修复技术

3.1 水质改良

潘安湖和九里湖水质改良主要采用投放栖底生物和植物修复两个方面入手。

3.1.1 植被修复技术

水体植被修复采用挺水植物、浮叶植物、沉水植物、生态浮岛结合，综合修复的方法。植物群落的配置以生态修复功能为主，兼顾景观功能。从滨岸到水体中心，群落类型依次为植被缓冲带——挺水植物群落带－浮叶植物群落－沉水植物群落－植物浮岛。

(1)植被缓冲带。一定宽度、坡度的植被缓冲带，可以通过过滤、截留、吸收等方式将地表径流和渗流中的沉积物、营养盐、有机质等物质去除，使进入水体的污染物浓度和毒性降低，是湖泊水体修复的第一道屏障。

根据相关研究[3]，缓冲带宽度越宽，污染物削减效果越好，考虑到用地条件等因素，100 m宽的缓冲带是比较理想的宽度。

陆生植被缓冲带构建模式主要分为三区，三区宽度按1∶3∶1配置。一区种植本土乔木，具有固土护坡和保护水生生境的功能；二区种植人工林和灌木，保证植物多样性，为各类小型动物提供生活场所；三区种植草本植物，主要截留和过滤各类污染物(图2)。

图2 植被缓冲带

潘安湖示范区分两种情况实施，缓冲带宽度小于10 m，不做二区人工林，只做三区草本区和一区乔木区加灌木以增加植物净化能力；缓冲带宽度大于10 m，按照滨岸缓冲带植物配置模式图的三区的比例扩大或者缩小实施。

a.绿地宽度小于10 m植物配植模式。一区植物配置：水杉——池杉——混播草坪、枫杨——混播草坪、乌桕——麦冬；三区规模及植物配置：混播草坪(高羊茅∶黑麦草∶早熟禾＝1∶1∶2)。

b.绿地宽度大于10 m植物配植模式。一区规模及植物配置：水杉——池杉——混播草坪、枫杨——混播草坪、柳树——桃树——百慕大、乌桕——麦冬等；二区规模及植物配置：女贞——红瑞木——混播草坪，苦楝——木槿——云南黄馨——白三叶；落羽杉＋丝绵木——垂丝海棠——百慕大等；三区规模及植物配置：混播草坪、百慕大、早熟禾、麦冬分片种植。

九里湖以湿地为主，缓冲带较少较窄，一般都是10 m以下，采用潘安湖10 m以下植物配置模式。植物种类有差异，九里湖主要采用水杉、池杉、墨西哥落羽杉、中山杉、柽柳、野大豆、百慕大等。

(2)挺水植物群落。潘安湖植物主要有：芦苇、香蒲、水葱、千屈菜、西伯利亚鸢尾等。九里湖挺水植物主要有：芦苇、芦竹、矮蒲苇、水葱、梭鱼草、荷花、香蒲、再力花、千屈菜、鸢尾等。

(3)漂浮植物和浮叶植物。潘安湖漂浮植物和浮叶植物主要有：睡莲、中华萍蓬草等。九里湖漂浮植物和浮叶植物主要有：睡莲、荇菜、莼菜、中华萍蓬草、水罂粟、蘋等。

(4)沉水植物。潘安湖沉水植物主要有：菹草、狐尾藻、金鱼藻、伊乐藻。九里湖沉水植物主要有：穗花狐尾藻、菹草、金鱼藻。

(5)九里湖部分湿地植物表现情况。九里湖景观草长势较好，景观草品种有：狼尾草、芒草、灯芯草、刀茅草(西溪湿地原生草，长势较好)；九里湖芦竹长势较好，芦苇没有芦竹长势好，野大豆(二级野生保护植物)长势好，但是侵害性较强。九里湖乔木长势不好，成活率低，火炬树、柳树长势较好，柽柳更好，杉类池杉成活率最好其次是落羽杉，水杉长势不行，盐碱地观赏草长得较好。

3.1.2 投放栖类生物

投放贝类、龟类、栖类、蟹类，控制鱼类数量，不能让鱼类泛滥，禁止网箱养殖 。

3.2 驳岸建设技术

驳岸作为植物修复系统的重要组成部分，不仅具有保护岸坡稳定、防止水土流失的功能，而且能把滨水区植被与堤内植被连成一体，构成一个完整的植被生态系统。

驳岸生物修复技术路线为：设置植物浮岛和截污网(消除固体垃圾)－－建设生态驳岸－－植物净化。

3.2.1 设置植物浮岛和截污网

漂浮物过滤区域：设置植物浮岛和截污网，消除固体垃圾。植物选用拦污能力强的美人蕉、菖蒲等。

沙砾过滤区：设置于进水口附近，以砂砾石为过滤层，去除水体中悬浮颗粒。植物配置行选用根系发达、固沙能力强、耐淹的植物；挺水植物如：芦苇、荻；湿生植物如苔草、莎草。

3.2.2 潘安湖的生态驳岸

(1)自然岸线驳岸。潘安湖在坡度缓或腹地大的河段使用自然岸线驳岸，沿岸土壤和植物适当采用置石、叠石，以减少水流对土壤的冲蚀，这样做成的景观自然，岸栖生物丰富，保持水陆生态结构和生态边际效应，生态功能健全稳定。种植柳树、水杨以及芦苇等喜水植物，由它们生长舒展的发达根系来稳固堤岸，加之其枝叶柔韧，顺应水流，增加抗洪、护堤的能力(图3)。

图3 自然岸线驳岸

(2)生物有机材料生态驳岸。对于较陡的驳岸或冲蚀较严重的地段，采用生物有机材料生态驳岸类型，通常这种方法利用树桩、树枝插条、竹篱、草袋等可降解或可再生的材料辅助护坡，再通过植物生长后根系固着成岸，本项目采用双排木桩辅助护坡，这样做成的驳岸固土护坡效果好，而且净化能力强(图4)。

图4 生物有机材料生态驳岸

(3)九里湖的生态驳岸。九里湖驳岸主要采用3种：一种是用杉木桩做护坡，适宜风浪较大对表边坡冲刷严重情况下使用，但是造价较高。另一种用水泥管连接起来，竖直固定与边坡，并在水泥管内回填土方，可以栽植水生植物，这种方法也适宜风浪较大的地方，但是施工过程中对场地要求也较高，费用低于杉木桩。风浪不大、冲刷不严重采用抛毛石或者炮弹石。

3.3 庇护点设置

在坡度平缓的驳岸边缘，采用了原木、石块等材料构建鱼类等生物栖息地，为其提供庇护场所，积聚有机碎屑，为水生昆虫或其它生物提供食物来源、促进湖泊水生态系统生物形成较广泛的食物网，同时还可以防止岸带的土壤侵蚀。其特点是可以设置于水生动物栖息地不足的湖滨岸带，一般和基底改造工程及岸带植被恢复工程结合起来实施，可以防止岸带土壤侵蚀，促进植被恢复。

4 结论

通过上述生物修复技术对潘安湖、九里湖水系、驳岸进行了生物修复，潘安湖和九里湖水质得到了明显提升，由鱼类、贝类、鸟类、水生植物等构成的生态系统多样稳定。九里湖2013年列入国家湿地公园试点，2015年获“中国人居环境范例奖”，2017年九里湖国家湿地公园顺利通过国家林业局专家实地考察论证和评委审查，成为徐州市首个获批的国家级湿地公园。潘安湖2013年被评为国家水利景区，2013年列入国家湿地公园试点，2014年被评为江苏省生态旅游示范区，2016年获得江苏人居环境范例奖。九里湖和潘安湖是徐州采煤塌陷地生态修复治理的两个样板，其对提升生态涵养、促进城市和自然和谐均有重要意义。

5 建议

5.1 及时清理及收割水生植物

水生植物中优势物种在生长季会生长过快，抑制其植被生长，造成植被群落的单一化，同时水生植物残体腐烂后的营养物质不易被微生物分解，造成水体的二次污染和底泥中营养物质的淤存。为减少水生植物吸收的营养返还水体中，水生植物生长季对生长过密的植被进行疏减，在水生植被衰亡期对衰亡的水生植物需进行打捞。塌陷区水体内冬季水温低，水生植被残体腐烂后的营养物质不易被微生物分解，易造成水体的二次污染和底泥中营养物质的淤存。芦苇等植物繁殖速度快，生物量大，为减少水生植物吸收的营养返还水体中，也为来年芦苇可以长得更好，冬季应对凋亡的芦苇进行收割。

5.2 控制水位

水位的控制要做到水少可补，水多可走，如果水位变化过于明显、频繁，将会影响水生植物的生长，也会影响生物多样性。在治理过程中要有计划地打造各种水深以达到生物多样新的目的。因为不同水深适宜不同的水生植物生和不同生物栖息。一般情况下要有一个常水位，在丰水期的时候有些地方在水下，在枯水期的时候有些地方露出，这种浅滩的打造有利于丰富生物多样性。有的生物喜欢露地，比如白鹭、中华秋沙鸭，有些喜欢水里生活如野鸭等。