申晨

(徐州市九州生態(tài)園林股份有限公司，江蘇 徐州221003)

1 引言

我國是一個(gè)以煤炭為主要能源的國家，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭占70%左右，煤炭資源的大量開采導(dǎo)致了地表形成比采空區(qū)規(guī)模更大的采礦塌陷地，嚴(yán)重影響了區(qū)域的生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展[1]。因而，采煤塌陷區(qū)的生態(tài)修復(fù)和重建受到越來越多的關(guān)注。

徐州是我國的重要產(chǎn)煤區(qū)，礦區(qū)塌陷十分嚴(yán)重，根據(jù)實(shí)地調(diào)查和遙感數(shù)據(jù)分析，徐州未治理的采煤塌陷地面積已達(dá)到29.4萬畝，主要分布于賈汪區(qū)、沛縣、銅山區(qū)、泉山區(qū)和經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等5個(gè)縣(區(qū))，涉及人口45萬?！熬盼濉敝两瘢熘菔欣塾?jì)總投入3億元，復(fù)墾治理了采煤塌陷區(qū)約0.53萬hm2，其中1/2為新增耕地，另外1/2為水面[2]，為采煤塌陷區(qū)改造以及地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。徐州市九州生態(tài)園林股份有限公司參與建設(shè)潘安湖、九里湖濕地公園，在濕地公園的生物修復(fù)地積累了一部分經(jīng)驗(yàn)。以潘安湖、九里湖為例，闡述采煤塌陷地水系、駁岸的生物修復(fù)技術(shù)，以期為采煤塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)提供一定的依據(jù)。

2 水系、駁岸生物修復(fù)技術(shù)路線

(1)通過水位控制閘和生態(tài)攔截工程的建設(shè)，有效控制塌陷區(qū)水位、攔截入水固棄物并做初步水質(zhì)凈化，保障塌陷區(qū)內(nèi)生態(tài)需水量和入水的水質(zhì)安全。

(2)通過生態(tài)駁岸和生態(tài)基底建設(shè)，為生物生長提高有利條件。

(3)建設(shè)濱岸緩沖帶——挺水植物——浮水植物——沉水植物結(jié)合的植物凈化系列。

(4)建立日常監(jiān)測監(jiān)控體系，全面了解水文水質(zhì)、氣象、土壤等生態(tài)特征，通過長期監(jiān)測、研究水體及土壤等生態(tài)因子的生態(tài)過程，為提高生物修復(fù)效果提供可靠的科學(xué)依據(jù)(圖1)。

日常監(jiān)測監(jiān)控體系設(shè)計(jì)上有，但是目前未實(shí)施，對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測靠人工取樣檢測，氣象根據(jù)氣象部門提供資料，土壤靠人工取樣檢測。

圖1 徐州市采煤塌陷區(qū)水體生物修復(fù)技術(shù)路線

3 水系、駁岸生物修復(fù)技術(shù)

3.1 水質(zhì)改良

潘安湖和九里湖水質(zhì)改良主要采用投放棲底生物和植物修復(fù)兩個(gè)方面入手。

3.1.1 植被修復(fù)技術(shù)

水體植被修復(fù)采用挺水植物、浮葉植物、沉水植物、生態(tài)浮島結(jié)合，綜合修復(fù)的方法。植物群落的配置以生態(tài)修復(fù)功能為主，兼顧景觀功能。從濱岸到水體中心，群落類型依次為植被緩沖帶——挺水植物群落帶－浮葉植物群落－沉水植物群落－植物浮島。

(1)植被緩沖帶。一定寬度、坡度的植被緩沖帶，可以通過過濾、截留、吸收等方式將地表徑流和滲流中的沉積物、營養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)去除，使進(jìn)入水體的污染物濃度和毒性降低，是湖泊水體修復(fù)的第一道屏障。

根據(jù)相關(guān)研究[3]，緩沖帶寬度越寬，污染物削減效果越好，考慮到用地條件等因素，100 m寬的緩沖帶是比較理想的寬度。

陸生植被緩沖帶構(gòu)建模式主要分為三區(qū)，三區(qū)寬度按1∶3∶1配置。一區(qū)種植本土喬木，具有固土護(hù)坡和保護(hù)水生生境的功能；二區(qū)種植人工林和灌木，保證植物多樣性，為各類小型動(dòng)物提供生活場所；三區(qū)種植草本植物，主要截留和過濾各類污染物(圖2)。

圖2 植被緩沖帶

潘安湖示范區(qū)分兩種情況實(shí)施，緩沖帶寬度小于10 m，不做二區(qū)人工林，只做三區(qū)草本區(qū)和一區(qū)喬木區(qū)加灌木以增加植物凈化能力；緩沖帶寬度大于10 m，按照濱岸緩沖帶植物配置模式圖的三區(qū)的比例擴(kuò)大或者縮小實(shí)施。

a.綠地寬度小于10 m植物配植模式。一區(qū)植物配置：水杉——池杉——混播草坪、楓楊——混播草坪、烏桕——麥冬；三區(qū)規(guī)模及植物配置：混播草坪(高羊茅∶黑麥草∶早熟禾＝1∶1∶2)。

b.綠地寬度大于10 m植物配植模式。一區(qū)規(guī)模及植物配置：水杉——池杉——混播草坪、楓楊——混播草坪、柳樹——桃樹——百慕大、烏桕——麥冬等；二區(qū)規(guī)模及植物配置：女貞——紅瑞木——混播草坪，苦楝——木槿——云南黃馨——白三葉；落羽杉＋絲綿木——垂絲海棠——百慕大等；三區(qū)規(guī)模及植物配置：混播草坪、百慕大、早熟禾、麥冬分片種植。

九里湖以濕地為主，緩沖帶較少較窄，一般都是10 m以下，采用潘安湖10 m以下植物配置模式。植物種類有差異，九里湖主要采用水杉、池杉、墨西哥落羽杉、中山杉、檉柳、野大豆、百慕大等。

(2)挺水植物群落。潘安湖植物主要有：蘆葦、香蒲、水蔥、千屈菜、西伯利亞鳶尾等。九里湖挺水植物主要有：蘆葦、蘆竹、矮蒲葦、水蔥、梭魚草、荷花、香蒲、再力花、千屈菜、鳶尾等。

(3)漂浮植物和浮葉植物。潘安湖漂浮植物和浮葉植物主要有：睡蓮、中華萍蓬草等。九里湖漂浮植物和浮葉植物主要有：睡蓮、荇菜、莼菜、中華萍蓬草、水罌粟、蘋等。

(4)沉水植物。潘安湖沉水植物主要有：菹草、狐尾藻、金魚藻、伊樂藻。九里湖沉水植物主要有：穗花狐尾藻、菹草、金魚藻。

(5)九里湖部分濕地植物表現(xiàn)情況。九里湖景觀草長勢較好，景觀草品種有：狼尾草、芒草、燈芯草、刀茅草(西溪濕地原生草，長勢較好)；九里湖蘆竹長勢較好，蘆葦沒有蘆竹長勢好，野大豆(二級(jí)野生保護(hù)植物)長勢好，但是侵害性較強(qiáng)。九里湖喬木長勢不好，成活率低，火炬樹、柳樹長勢較好，檉柳更好，杉類池杉成活率最好其次是落羽杉，水杉長勢不行，鹽堿地觀賞草長得較好。

3.1.2 投放棲類生物

投放貝類、龜類、棲類、蟹類，控制魚類數(shù)量，不能讓魚類泛濫，禁止網(wǎng)箱養(yǎng)殖 。

3.2 駁岸建設(shè)技術(shù)

駁岸作為植物修復(fù)系統(tǒng)的重要組成部分，不僅具有保護(hù)岸坡穩(wěn)定、防止水土流失的功能，而且能把濱水區(qū)植被與堤內(nèi)植被連成一體，構(gòu)成一個(gè)完整的植被生態(tài)系統(tǒng)。

駁岸生物修復(fù)技術(shù)路線為：設(shè)置植物浮島和截污網(wǎng)(消除固體垃圾)－－建設(shè)生態(tài)駁岸－－植物凈化。

3.2.1 設(shè)置植物浮島和截污網(wǎng)

漂浮物過濾區(qū)域：設(shè)置植物浮島和截污網(wǎng)，消除固體垃圾。植物選用攔污能力強(qiáng)的美人蕉、菖蒲等。

沙礫過濾區(qū)：設(shè)置于進(jìn)水口附近，以砂礫石為過濾層，去除水體中懸浮顆粒。植物配置行選用根系發(fā)達(dá)、固沙能力強(qiáng)、耐淹的植物；挺水植物如：蘆葦、荻；濕生植物如苔草、莎草。

3.2.2 潘安湖的生態(tài)駁岸

(1)自然岸線駁岸。潘安湖在坡度緩或腹地大的河段使用自然岸線駁岸，沿岸土壤和植物適當(dāng)采用置石、疊石，以減少水流對(duì)土壤的沖蝕，這樣做成的景觀自然，岸棲生物豐富，保持水陸生態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)邊際效應(yīng)，生態(tài)功能健全穩(wěn)定。種植柳樹、水楊以及蘆葦?shù)认菜参?，由它們生長舒展的發(fā)達(dá)根系來穩(wěn)固堤岸，加之其枝葉柔韌，順應(yīng)水流，增加抗洪、護(hù)堤的能力(圖3)。

圖3 自然岸線駁岸

(2)生物有機(jī)材料生態(tài)駁岸。對(duì)于較陡的駁岸或沖蝕較嚴(yán)重的地段，采用生物有機(jī)材料生態(tài)駁岸類型，通常這種方法利用樹樁、樹枝插條、竹籬、草袋等可降解或可再生的材料輔助護(hù)坡，再通過植物生長后根系固著成岸，本項(xiàng)目采用雙排木樁輔助護(hù)坡，這樣做成的駁岸固土護(hù)坡效果好，而且凈化能力強(qiáng)(圖4)。

圖4 生物有機(jī)材料生態(tài)駁岸

(3)九里湖的生態(tài)駁岸。九里湖駁岸主要采用3種：一種是用杉木樁做護(hù)坡，適宜風(fēng)浪較大對(duì)表邊坡沖刷嚴(yán)重情況下使用，但是造價(jià)較高。另一種用水泥管連接起來，豎直固定與邊坡，并在水泥管內(nèi)回填土方，可以栽植水生植物，這種方法也適宜風(fēng)浪較大的地方，但是施工過程中對(duì)場地要求也較高，費(fèi)用低于杉木樁。風(fēng)浪不大、沖刷不嚴(yán)重采用拋毛石或者炮彈石。

3.3 庇護(hù)點(diǎn)設(shè)置

在坡度平緩的駁岸邊緣，采用了原木、石塊等材料構(gòu)建魚類等生物棲息地，為其提供庇護(hù)場所，積聚有機(jī)碎屑，為水生昆蟲或其它生物提供食物來源、促進(jìn)湖泊水生態(tài)系統(tǒng)生物形成較廣泛的食物網(wǎng)，同時(shí)還可以防止岸帶的土壤侵蝕。其特點(diǎn)是可以設(shè)置于水生動(dòng)物棲息地不足的湖濱岸帶，一般和基底改造工程及岸帶植被恢復(fù)工程結(jié)合起來實(shí)施，可以防止岸帶土壤侵蝕，促進(jìn)植被恢復(fù)。

4 結(jié)論

通過上述生物修復(fù)技術(shù)對(duì)潘安湖、九里湖水系、駁岸進(jìn)行了生物修復(fù)，潘安湖和九里湖水質(zhì)得到了明顯提升，由魚類、貝類、鳥類、水生植物等構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)多樣穩(wěn)定。九里湖2013年列入國家濕地公園試點(diǎn)，2015年獲“中國人居環(huán)境范例獎(jiǎng)”，2017年九里湖國家濕地公園順利通過國家林業(yè)局專家實(shí)地考察論證和評(píng)委審查，成為徐州市首個(gè)獲批的國家級(jí)濕地公園。潘安湖2013年被評(píng)為國家水利景區(qū)，2013年列入國家濕地公園試點(diǎn)，2014年被評(píng)為江蘇省生態(tài)旅游示范區(qū)，2016年獲得江蘇人居環(huán)境范例獎(jiǎng)。九里湖和潘安湖是徐州采煤塌陷地生態(tài)修復(fù)治理的兩個(gè)樣板，其對(duì)提升生態(tài)涵養(yǎng)、促進(jìn)城市和自然和諧均有重要意義。

5 建議

5.1 及時(shí)清理及收割水生植物

水生植物中優(yōu)勢物種在生長季會(huì)生長過快，抑制其植被生長，造成植被群落的單一化，同時(shí)水生植物殘?bào)w腐爛后的營養(yǎng)物質(zhì)不易被微生物分解，造成水體的二次污染和底泥中營養(yǎng)物質(zhì)的淤存。為減少水生植物吸收的營養(yǎng)返還水體中，水生植物生長季對(duì)生長過密的植被進(jìn)行疏減，在水生植被衰亡期對(duì)衰亡的水生植物需進(jìn)行打撈。塌陷區(qū)水體內(nèi)冬季水溫低，水生植被殘?bào)w腐爛后的營養(yǎng)物質(zhì)不易被微生物分解，易造成水體的二次污染和底泥中營養(yǎng)物質(zhì)的淤存。蘆葦?shù)戎参锓敝乘俣瓤?，生物量大，為減少水生植物吸收的營養(yǎng)返還水體中，也為來年蘆葦可以長得更好，冬季應(yīng)對(duì)凋亡的蘆葦進(jìn)行收割。

5.2 控制水位

水位的控制要做到水少可補(bǔ)，水多可走，如果水位變化過于明顯、頻繁，將會(huì)影響水生植物的生長，也會(huì)影響生物多樣性。在治理過程中要有計(jì)劃地打造各種水深以達(dá)到生物多樣新的目的。因?yàn)椴煌钸m宜不同的水生植物生和不同生物棲息。一般情況下要有一個(gè)常水位，在豐水期的時(shí)候有些地方在水下，在枯水期的時(shí)候有些地方露出，這種淺灘的打造有利于豐富生物多樣性。有的生物喜歡露地，比如白鷺、中華秋沙鴨，有些喜歡水里生活如野鴨等。