陳三雄，廖建文，彭志祥，常 進(中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，廣東 廣州 510610)

新豐江水庫消落帶植被恢復措施研究

陳三雄，廖建文，彭志祥，常 進
(中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，廣東 廣州 510610)

水庫消落帶；植被恢復；岸坡侵蝕；淹水脅迫和干旱脅迫；治理措施；新豐江水庫

水庫消落帶治理是一個世界性難題。為給新豐江水庫消落帶治理提供技術依據(jù)，在深入分析新豐江水庫消落帶水位運行、岸坡侵蝕、土壤養(yǎng)分、植被等情況的基礎上，提出了淹水脅迫和干旱脅迫、岸坡侵蝕、養(yǎng)分缺乏是新豐江水庫消落帶植被恢復的3個限制因子，并針對不同的限制因子，提出了相應的解決思路和措施設計。

消落帶是指水庫由于季節(jié)性水位消漲、周期性蓄水和用水調(diào)度等引起的水位反復周期性變化而在庫周形成的干濕交替區(qū)域。消落帶是影響水庫生態(tài)環(huán)境安全的關鍵區(qū)域，對庫區(qū)的水土流失、非點源污染都有著至關重要的阻滯和凈化作用，是水庫水質(zhì)安全的重要保障[1]。以前，消落帶的生態(tài)環(huán)境問題在我國沒有得到充分重視。三峽大壩建成并投入運用后，水庫水文調(diào)度引起庫區(qū)水位在壩前高程145～175 m之間變化，庫區(qū)兩岸形成了大面積水陸交替的消落區(qū)，引發(fā)了一系列生態(tài)問題，引起了社會各界的普遍關注，許多學者也對此展開了研究[2-4]。但綜合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看，消落帶治理尚沒有成熟的技術和經(jīng)驗，仍是一個待開拓的領域，也是一個世界性難題[5]。

新豐江水庫是珠江三角洲東部地區(qū)和香港的重要飲用水水源地，其水質(zhì)的好壞不僅關系著廣東的社會民生和發(fā)展大局，也關系到香港地區(qū)的繁榮穩(wěn)定，被稱為“生命水、經(jīng)濟水和政治水”。近些年來，新豐江水庫水質(zhì)的保護被提高到了前所未有的高度。2013年12月，廣東省人民政府批復《新豐江水庫生態(tài)環(huán)境保護總體方案》，規(guī)劃實施新豐江庫區(qū)消落帶生態(tài)保護及恢復工程，并先行啟動了第一階段試點工作。為此，在深入調(diào)研、吸收國內(nèi)外有關消落帶治理現(xiàn)有成果的基礎上，筆者對新豐江水庫消落帶植被恢復的限制因子進行了剖析，對新豐江水庫消落帶治理試點工程的總體思路和技術方案進行了研究，以期為新豐江水庫消落帶治理提供技術依據(jù)。

1 項目區(qū)概況

新豐江水庫位于廣東省河源市東源縣境內(nèi)，地處北緯23°40′～24°08′、東經(jīng)114°20′～114°45′之間，總庫容138.96億m3，為多年調(diào)節(jié)水庫。水庫正常蓄水位116 m，死水位93 m，設計洪水位121.6 m，校核洪水位123.6 m。庫區(qū)總面積1 600 km2，其中水域面積370 km2，里面分布有360多個島嶼。

新豐江庫區(qū)屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫21.2 ℃，無霜期345～350 d，≥10 ℃年積溫7 138 ℃，年均日照時數(shù)2 057 h。庫區(qū)雨量充沛，年均降水量1 915 mm，4—9月降水量約占全年降水量的80%以上。年均蒸發(fā)量1 679 mm，年均濕度77%～80%。

試點工程位于龍鳳島和龍鳳島以東的無名島，治理范圍為110 m高程以上的消落帶，重點為110～113 m高程之間的區(qū)域。龍鳳島呈蝴蝶形，最大高程為170 m；無名島平面呈傾斜“山”字形，島嶼最大高程為165 m，坡度變化較大。龍鳳島消落帶岸坡中，緩坡型岸坡(坡度≤20°)占總面積的45.5%，斜坡型岸坡(坡度20°～30°)占總面積的33.5%，陡坡型岸坡(坡度>30°)占總面積的21.0%；無名島消落帶岸坡中，緩坡型岸坡占總面積的40.7%，斜坡型岸坡占總面積的41.0%，陡坡型岸坡占總面積的18.3%。工程區(qū)及鄰近部位出露的巖性主要為花崗巖類，消落帶岸坡底質(zhì)絕大部分為中風化—強風化花崗巖母質(zhì)發(fā)育的紅土風化層，主要為土質(zhì)岸坡，局部為砂質(zhì)、巖質(zhì)岸坡。島上優(yōu)勢樹種主要為木荷、楓香、濕地松、馬尾松和杉木，林下植被主要有芒草、芒箕、崗松、桃金娘等。

2 植被恢復限制因子分析

2.1 淹水脅迫和干旱脅迫

對新豐江水庫1996—2015年的水位資料進行了統(tǒng)計分析。從年際變化看，水位超過110 m的年份有11年，其中時間最長的2013年為229 d，時間最短的2010年為104 d；水位超過113 m的年份有7年，其中時間最長的1997年為163 d，時間最短的1998年為23 d?？梢?，消落帶110～113 m高程區(qū)域易長期被水淹沒。而長期水淹對土壤通氣狀況等理化性質(zhì)和植物細胞膜系統(tǒng)及其功能有顯著的影響，直接影響植物的生長[6]。

從年內(nèi)變化看，水庫水位呈規(guī)律性漲落變化，一般在2～4月達到最低值，隨后開始逐漸上升，8～10月達到最高值，隨后水位又逐漸下降。春季是植物生長最需要水分的季節(jié)，尤其是幼苗，而庫區(qū)水位在春季時反而降至最低，容易造成消落帶上部季節(jié)性干旱。夏季是植物的生長旺季，而此時消落帶水位迅速升高，最易造成淹水脅迫。周而復始的水位交替變化，造成春季苗期干旱—夏秋生長期水淹—秋冬休眠期水淹的惡性循環(huán)[6]。因此，淹水脅迫和干旱脅迫是消落帶植被恢復最重要的限制因子。

2.2 岸坡侵蝕

新豐江庫區(qū)消落帶岸坡侵蝕主要為波浪侵蝕。消落帶坡面裸露，被水長期浸泡，底質(zhì)疏松，二三級風即可產(chǎn)生較大的波浪侵蝕[7]。而花崗巖發(fā)育的風化殼岸坡土層深厚，土壤淹水后迅速軟化，在波浪長期侵蝕作用下，容易產(chǎn)生塌岸，形成大小不一的崩塌岸坡，且極易在水力作用下不斷擴大。長期、反復、頻繁的岸坡侵蝕，造成土壤大量流失，嚴重影響植物定居。因此，岸坡侵蝕是消落帶植被恢復的關鍵限制因子。

2.3 土壤養(yǎng)分

水庫消落帶反復的淹水—落干—淹水過程，對土壤的物理性質(zhì)和化學特性會產(chǎn)生一定的影響，導致土壤養(yǎng)分下降和流失。對新豐江庫區(qū)龍鳳島、無名島消落帶110 m高程土壤取樣分析，結果顯示，有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為2.69、0.13、0.38、12.6 g/kg，分別為周邊林地土壤的16.8%、24.7%、79.1%、90.1%，土壤瘠薄，影響植物生長。因此，養(yǎng)分缺乏也是消落帶植被恢復的限制因子。

3 消落帶治理總體思路和工程總布置

3.1 總體思路

總體思路是針對3個限制因子，提出解決方案。庫區(qū)消落帶因其反自然的水位漲落規(guī)律引起淹水脅迫和干旱脅迫，使得大多數(shù)植物不適合生存，因此消落帶植被建設首要的、基礎性的工作應是篩選消落帶適生植物。同時，年復一年的岸坡侵蝕，土壤不斷流失，使消落帶植物失去了定居的基本條件，因此要通過坡改梯降低消落帶岸坡坡度，采用環(huán)保新材料對梯坎進行防護，控制岸坡侵蝕，保持水土，促進植物定居。另外，通過根瘤菌、有機肥的應用，增加土壤養(yǎng)分，改善土壤結構，促進植物生長。

3.2 工程總布置

從現(xiàn)場調(diào)查和地形測量情況看，龍鳳島、無名島植被特征線位于113 m水位線附近，113 m高程以上的區(qū)域植被覆蓋較好，110～113 m高程之間的區(qū)域基本無植被，完全裸露。本次試點工程以節(jié)省工程投資和效益最大化為原則，盡量維持原有地形特征，結合環(huán)境保護、生態(tài)景觀需求來進行整體設計。

工程總體布置原則是：110～113 m高程區(qū)域無植被地段采取坡改梯、梯坎防護措施后恢復植被；113 m以上高程區(qū)域有植被地段以撫育為主，原則上不擾動，局部植被稀疏區(qū)域間植景觀樹種。在植被恢復方向上，旅游線路可視范圍內(nèi)考慮景觀美化效果，其余地段以防治水土流失為主。

4 措施設計

4.1 岸坡整治

根據(jù)消落帶地形特征，按照緩坡型、斜坡型、陡坡型分別進行防護措施設計，主要措施有坡改梯和梯坎防護。參照水平梯田斷面設計相關要素，確定本工程設計斷面，田坎高度為0.7 m，田面高程由下往上依次為110.5、111.2、111.9、112.6 m；部分斷面根據(jù)地形可適當調(diào)整，保持4個平臺高程不變，大彎就勢，小彎取直，盡量做到土石方挖填平衡。梯坎防護體現(xiàn)試點工程的要求，布置生態(tài)袋、生態(tài)格賓、生態(tài)袋+生態(tài)板樁、生態(tài)格賓+生態(tài)板樁、生態(tài)板樁+斜坡、生態(tài)板樁+多級平臺等6種防護方案，對梯田田坎進行防護，控制岸坡侵蝕。

4.2 植被恢復

4.2.1 物種選擇

消落帶適生植物篩選是消落帶治理的一大難點，也是消落帶生態(tài)保護及恢復工程成敗的關鍵[8-12]。根據(jù)庫區(qū)消落帶生境條件和已有參考文獻，主要選用的喬灌木有水翁、白千層、落羽杉、中山杉、水柳、紅千層、蒲桃、水石榕等，草本植物有鋪地黍、蟛蜞菊、香根草、狗牙根、再力花、花葉蘆竹、美人蕉、紙莎草等。

4.2.2 物種配置

主要根據(jù)岸坡整治后形成的不同高程田面平臺的淹水時間確定植物種類。另外，為達到試點目標，要盡可能增加植物種類。平臺110.5 m：多年平均淹沒時間為107.9 d，年淹沒時間極大值為229 d，一年之中淹沒時間最長，要求植被具有較強的耐淹性，水位下降后能迅速返青生長，植物配置以草本為主，主要種植鋪地黍，輔以其他類型的喬、草點綴。平臺111.2 m：多年平均淹沒時間為77.4 d，年淹沒時間極大值為226 d，一年之中淹沒時間較平臺110.5 m有所減少，可適當增加其他類型喬、草數(shù)量，但仍以鋪地黍為主。平臺111.9 m：多年平均淹沒時間為51.2 d，年淹沒時間極大值為223 d，植物配置采用喬灌草結合方式，可適當增加草本植物類型，并加入再力花、花葉蘆竹、美人蕉、紙莎草等挺水植物進行點綴美化。平臺112.6 m：多年平均淹沒時間為36.4 d，年淹沒時間極大值為181 d，植物配置以喬灌草結合為主，可增加再力花、花葉蘆竹、美人蕉、紙莎草等挺水植物。113 m高程以上區(qū)域：以撫育為主，原則上不擾動，局部間種景觀樹種，主要樹種為鳳凰木、紅花羊蹄甲或大葉紫薇。

5 結 語

通過對新豐江水庫消落帶水位運行、岸坡侵蝕、土壤養(yǎng)分、植物等情況的綜合分析，指出了新豐江水庫消落帶植被恢復的3個限制因子，即：淹水脅迫和干旱脅迫、岸坡侵蝕、養(yǎng)分缺乏，并針對不同的限制因子，采取了相應的措施設計。目前，已先行開展了部分措施的試驗，取得了初步成效。但由于消落帶治理是一個世界性難題，我們提出的治理措施是否能全面解決消落帶治理中存在的技術問題，達到恢復消落帶生態(tài)系統(tǒng)正常功能的建設目標，還需在工程實施過程中進一步驗證、監(jiān)測、優(yōu)化和研究。

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(責任編輯 徐素霞)

S157.2

A

1000-0941(2017)08-0051-03

陳三雄(1976—)，男，湖北黃岡市人，高級工程師，博士，主要從事礦區(qū)生態(tài)恢復、南方水土流失治理技術研究。

2016-10-15