城市湖泊水體草型生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)指南

1城市湖泊水體草型生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)指南本文件給出了城市湖泊水體草型生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的術(shù)語和定義、目標與原則、生態(tài)環(huán)境調(diào)查與問題診斷、重構(gòu)技術(shù)途徑、重構(gòu)系統(tǒng)效果評估方法、生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)控與管理的建議。本文件適用于水生植被退化的城市湖泊水體草型生態(tài)系統(tǒng)的重構(gòu)和維護。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3838地表水環(huán)境質(zhì)量標準DB32/T3202湖泊水生態(tài)監(jiān)測規(guī)范DB32/T3674生態(tài)河湖狀況評價規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1城市湖泊urbanlake湖泊主體位于城市建成區(qū)或城市近郊區(qū)、面積小于100km2的水域，包括自然形成的和人工構(gòu)筑的。3.2水體草型生態(tài)系統(tǒng)macrophyte-dominatedecosystem以大型水生維管束植物為主要初級生產(chǎn)者的水生態(tài)系統(tǒng)。3.3生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)ecosystemreconstruction根據(jù)生態(tài)學原理，通過生物和工程的技術(shù)手段，人為地改變和切斷生態(tài)系統(tǒng)退化的脅迫因子，調(diào)整、配置和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部及外界物質(zhì)、能量的流動過程和時空次序，使一個退化、損傷或被破壞的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)重新恢復的過程。24目標與原則城市湖泊水體草型生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的核心是恢復湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。通過歷史資料收集和類比調(diào)查，以人類活動干擾較少時期或類似湖泊的水環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)特征為參考，確定水質(zhì)、水生生物群落結(jié)構(gòu)的恢復目標。4.2原則4.2.1生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)與湖泊基本功能緊密結(jié)合原則。在保證城市湖泊基本功能的前提下，綜合考慮湖泊水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、景觀等方面的需求，合理確定重構(gòu)方案。4.2.2系統(tǒng)性與經(jīng)濟性原則。需根據(jù)湖泊的地貌、湖盆形態(tài)、水系、水文、周邊區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展等特點，注重系統(tǒng)性與經(jīng)濟性相結(jié)合。4.2.3科學性與適應性原則。綜合考慮湖泊水深、水位變幅、透明度、水體流動性、風浪、沉積物、岸帶形態(tài)等諸多因素，保障修復方案的科學合理性，并能適應不同城市湖泊的環(huán)境特征。4.2.4生態(tài)安全原則。重構(gòu)過程中采用環(huán)境友好型材料和環(huán)保工藝，減少對湖泊環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞。4.2.5人工修復與自然修復相結(jié)合原則。重構(gòu)過程中通過人工的方式創(chuàng)造良好的生境條件，引導生態(tài)系統(tǒng)進行自然恢復。5生態(tài)環(huán)境調(diào)查與問題診斷5.1生態(tài)環(huán)境調(diào)查5.1.1調(diào)查范圍調(diào)查范圍為湖泊及主要出入湖河流水體，包括相應的匯水區(qū)域。5.1.2調(diào)查內(nèi)容資料調(diào)研和點位布設(shè)。點位布設(shè)宜按照DB32/T3202執(zhí)行。水文調(diào)查。調(diào)查湖泊水位、出入湖河流流量及流速等，調(diào)查頻次宜為春、夏、秋、冬季各一次。水系特征調(diào)查。調(diào)查湖泊形態(tài)、岸帶狀況、出入湖河流流向、水系聯(lián)通情況、閘壩設(shè)置、通航情況及匯水區(qū)域面積等。污染源調(diào)查。調(diào)查匯水區(qū)域內(nèi)工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活等污染源的類型、負荷及河道周邊雨污水管網(wǎng)及排口等。水質(zhì)調(diào)查。主要調(diào)查水深、pH、溶解氧、透明度、懸浮物含量、葉綠素a、總氮、總磷、有機物和重金屬等，調(diào)查頻次宜為每月一次。調(diào)查方法宜按照GB3838執(zhí)行。沉積物調(diào)查。調(diào)查沉積物類型、厚度，以及含水率、氧化還原電位、pH值、總氮、總磷、有機質(zhì)和重金屬等參數(shù)的垂向變化，調(diào)查頻次宜為半年一次。調(diào)查方法宜按照DB32/T3202執(zhí)行。3水生生物調(diào)查。水生生物調(diào)查包括浮游植物、浮游動物、底棲動物、水生植物、魚類，調(diào)查頻次宜為春、夏、秋、冬季各一次。調(diào)查方法宜按照DB32/T3202執(zhí)行。5.2問題診斷5.2.1水文、水系特征分析：評估湖泊水文、水資源及水系的現(xiàn)狀及存在的問題。5.2.2污染源分析：解析湖泊及入湖河流中的主要污染物種類、負荷、來源及排放特征。5.2.3水環(huán)境特征分析：解析湖泊及入湖河流主要水環(huán)境問題、影響因素及演變趨5.2.4水生態(tài)系統(tǒng)特征分析：辨析湖泊水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的退化特征及缺失的關(guān)鍵物種，并評估其生態(tài)水位閾值及水交換的合理周期。5.2.5草型生態(tài)系統(tǒng)退化與水質(zhì)、水文指標關(guān)聯(lián)分析：甄別城市湖泊生態(tài)系統(tǒng)退化的關(guān)鍵驅(qū)動因素，確定影響草型湖泊生態(tài)系統(tǒng)彈性變化的閾值。城市湖泊生態(tài)系統(tǒng)類型的判斷公式，即：式中：R識別因子；MB沉水植物生物量；Chla葉綠素a濃度。當R<1時，為藻型穩(wěn)態(tài)湖泊；當1<R<5時，為草-藻過度型湖泊；當R>5時，為草型穩(wěn)態(tài)湖泊。6重構(gòu)技術(shù)途徑6.1面源負荷削減6.1.1植草溝植草溝適用于湖岸帶周邊道路、廣場、停車場、城市綠地等區(qū)域，宜與雨水溝渠聯(lián)合應用，場地豎向允許且不影響安全的情況下可代替雨水管渠。植草溝淺溝斷面形式宜采用倒拋物線形、三角形或梯形。植草溝的邊坡坡度（垂直：水平）不宜大于1:3，縱坡1%~2%?？v坡較大時設(shè)置為階梯型植草溝或在中途設(shè)置消能臺坎。植草溝最大流速宜小于0.8m/s。轉(zhuǎn)輸型植草溝內(nèi)植被高度宜控制在100mm~200mm。6.1.2生物滯留設(shè)施生物滯留設(shè)施適用于湖泊周邊建筑、道路及停車場的周邊綠地。對于污染嚴重的匯水區(qū)宜采用沉淀池對徑流雨水進行預處理，去除大顆粒的污染物并減緩流速。道路徑流雨水宜通過路緣石豁口進入，路緣石豁口尺寸和數(shù)量根據(jù)道路縱坡等經(jīng)計算確定。4生物滯留設(shè)施用于道路綠化帶時，若道路縱坡大于1%，設(shè)置擋水堰/臺坎，以減緩流速并增加雨水滲透量；設(shè)施靠近路基部分宜進行防滲處理，防止對道路路基穩(wěn)定性造成影響。生物滯留設(shè)施內(nèi)設(shè)置溢流設(shè)施，宜采用溢流豎管、蓋篦溢流井或雨水口等，溢流設(shè)施頂一般低于匯水面100mm。生物滯留設(shè)施宜分散布置，生物滯留設(shè)施面積與匯水面面積之比一般宜為5%~10%。生物滯留設(shè)施的蓄水層深度宜根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透性能來確定，一般宜為200mm~300mm；為提高生物滯留設(shè)施的調(diào)蓄作用，在穿孔管底部可增設(shè)一定厚度的礫石調(diào)蓄層。復雜型生物滯留設(shè)施結(jié)構(gòu)層外側(cè)及底部應設(shè)置透水土工布，防止周圍原土侵入。6.1.3生態(tài)攔截系統(tǒng)充分利用城市水系范圍內(nèi)的城市公共綠地、城市自然水系等設(shè)計前置庫、湖濱緩沖帶。前置庫的布局、調(diào)蓄水位與城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)、超標雨水徑流排放系統(tǒng)及城市水系相銜接。湖濱緩沖帶保持高連續(xù)性，防止景觀破碎化；配置植物時，應充分考慮城市湖泊的湖濱帶特性，選取自維持及生態(tài)效果好的本土植物物種。前置庫、湖濱緩沖帶的修復設(shè)計除滿足相應的行業(yè)規(guī)范及標準規(guī)定外，宜按照《湖濱帶生態(tài)修復工程技術(shù)指南》（環(huán)辦〔2014〕111號附件4）、《湖泊流域入湖河流河道生態(tài)修復技術(shù)指南》（環(huán)辦〔2014〕111號附件5）執(zhí)行。6.2生境改善6.2.1生態(tài)疏浚生態(tài)疏浚適用于湖泊底泥污染重、污染物釋放量大、疏浚工程量較大、淤泥厚度較薄、水下地形較為復雜以及施工精度要求高的水域。當湖泊沉積物內(nèi)源負荷和污染風險較大時，宜采用生態(tài)疏浚。生態(tài)疏浚前制定底泥調(diào)查方案，鑒別和勘測全湖底泥污染狀況，確定疏浚區(qū)域、面積、深度及有毒有害底泥的安全處置方法。宜采用低擾動、高固含率的疏浚技術(shù)，運輸過程中采取嚴格的防泄漏措施，底泥堆場采取隔離措施防止污染物質(zhì)滲透而產(chǎn)生二次污染。在生態(tài)疏浚施工前，宜對施工過程中產(chǎn)生的環(huán)境影響進行預評估，評估內(nèi)容主要包括噪聲評估、疏浚造成的水體污染評估以及相關(guān)應急措施。污泥堆放時，宜定期查看堆泥場地，防止圍堰滲漏、塌陷等緊急狀況出現(xiàn)。6.2.2水下光照條件改善當湖泊水下光照條件較差時，宜通過絮凝沉降、設(shè)置圍隔、降低水位及魚類種群結(jié)構(gòu)調(diào)控等措施，為沉水植物的生長創(chuàng)造良好的光照條件。在區(qū)域內(nèi)設(shè)置生態(tài)軟圍隔，以降低風浪的擾動、控制外源輸入的浮游植物，提高水體的透明度。5在水下光照不能快速提升的情況下，宜通過降低水位，將水深控制在透明度的2.5-3倍的范圍內(nèi)，使沉水植物群落獲得足夠的光照。在進行水位調(diào)控時，與排水口的高程相協(xié)調(diào)，滿足區(qū)域水系水量調(diào)度的總體要求。盡量控制魚類生物量，特別是減少雜食-底棲魚類及草食性魚類，以降低魚類擾動對水體透明度的影響。6.3水生生物群落恢復6.3.1挺水植物群落恢復挺水植物群落恢復適用于水深小于30cm的湖岸帶自然壤土水域。常見水生植物物種見附錄A。挺水植物群落恢復選擇觀賞性較高、適應性強的土著物種。挺水植物群落恢復采取隔離及圍護措施，宜選擇直接種植法和叉子種植法等方式種植。岸邊帶挺水植物覆蓋度宜在40%~80%。6.3.2沉水植物群落恢復沉水植物群落恢復適用于透明度較高、風浪擾動較小的開敞水域。常見水生植物物種見附錄A；不同水深區(qū)域沉水植物種植的種類配置見附錄B。沉水植物種植區(qū)域沉積物質(zhì)地以松軟為好，表層沉積物厚度不小于20cm。沉水植物群落恢復選擇5種左右的土著優(yōu)勢物種。沉水植物種植初期采取隔離及圍護措施，宜選擇播種法、配重拋擲法、容器種植法和叉子種植法等方式種植。岸邊帶沉水植物覆蓋度宜在40%~80%，水深小于4m的敞水區(qū)沉水植物覆蓋度宜在30%~60%。6.3.3浮葉植物群落恢復浮葉植物群落恢復適用于水質(zhì)較好、風浪擾動較小的開敞水域。常見水生植物物種見附錄A。浮葉植物種植在光照充足、表層沉積物厚度不小于30cm的區(qū)域。浮葉植物選擇播種法、配重拋擲法和容器種植法等方式種植。岸邊帶浮葉植物覆蓋度宜在40%~80%，水深小于4m的敞水區(qū)浮葉植物覆蓋度宜在30%~60%。6.3.4漂浮植物群落恢復漂浮植物群落恢復適用于水面相對靜止、水太深無法恢復沉水植物的水域。常見水生植物物種見附錄A。漂浮植物種植初期采取隔離及圍護措施。漂浮植物種植時將種苗均勻放置于水體表面，確保根系完整，葉面完好，不應將植物體重疊、倒置。岸邊帶漂浮植物覆蓋度宜在40%~80%，水深小于4m的敞水區(qū)漂浮植物覆蓋度宜在30%~60%。6.3.5底棲動物群落恢復底棲動物投放宜為本地物種，防止引入外來物種。6底棲動物群落以恢復土著軟體動物為主，重點是軟體動物中的腹足類和雙殼類。底棲動物投放前，對恢復區(qū)進行至少1個周年（或1個水文年）的底棲動物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查，確定投放的物種及密度。在繁殖旺盛期之前的1~2個月進行軟體動物投放。投放結(jié)束后，定期巡查所投放生物的生存狀況，及時撈取死亡動物殘體。6.3.6魚類群落恢復魚類投放宜為本地物種，防止引入外來物種。魚類群落以提高肉食性魚類比例和生物量、降低雜食性和浮游生物食性魚類的比例和生物量為主。魚類投放前，對恢復區(qū)進行至少1個周年（或1個水文年）的魚類群落結(jié)構(gòu)調(diào)查，掌握優(yōu)勢魚類的相對豐度及大小組成。根據(jù)修復區(qū)現(xiàn)有魚類群落結(jié)構(gòu)特征，選擇性捕撈鯽、鯉等對沉積物擾動作用較強的魚類；合理投放上層、中層和底層肉食性魚類的比例，投放時間一般選擇在秋末或初春季節(jié)。魚類投放結(jié)束后，定期監(jiān)測魚類群落結(jié)構(gòu)，需要時及時調(diào)控不同食性魚類的比例，以維持較高的肉食性魚類生物量占比為主。7重構(gòu)系統(tǒng)效果評估方法7.1水質(zhì)評估。水質(zhì)評估宜按照GB3838執(zhí)行，水質(zhì)指標長期穩(wěn)定達到該區(qū)域水環(huán)境功能區(qū)劃的要求，可認為水質(zhì)狀況較好。7.2生物評估。生物評估宜采用生物多樣性指數(shù)評價，宜按照DB32/T3674執(zhí)行。7.3生態(tài)安全評估。生態(tài)安全評估宜采用湖泊生態(tài)安全評估指數(shù)體系評價，宜按照《湖泊生態(tài)安全調(diào)查與評估技術(shù)指南》（環(huán)辦〔2014〕111號附件1）執(zhí)行。8生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)控與管理8.1監(jiān)測與調(diào)控8.1.1污染負荷監(jiān)測。定期排查內(nèi)源及外源污染。8.1.2水文監(jiān)測。定期進行水位、水量及流量等指標監(jiān)測。8.1.3水質(zhì)監(jiān)測。定期進行水質(zhì)監(jiān)測，宜按照GB3838執(zhí)行。8.1.4沉積物監(jiān)測。定期進行沉積物監(jiān)測，宜按照DB32/T3202執(zhí)行。8.1.5水生生物監(jiān)測。定期進行水生生物監(jiān)測，宜按照DB32/T3202執(zhí)行。8.1.6根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，評估所構(gòu)建城市湖泊草型生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的健康狀況，并根據(jù)水質(zhì)、水生生物群落結(jié)構(gòu)與功能的變化情況，采取相應的調(diào)控措施。8.2水生生物管理8.2.1冬、春季水草萌發(fā)期適當降低湖泊水位，以利于水草萌發(fā)生長。8.2.2及時清理死亡的水生植物，防止二次污染。8.2.3水生植物植株過密或成片覆蓋水面時，對水生植物進行收割，但不能破壞水生植物根系。8.2.4做好水生植物病蟲害防治，定期巡查并及時清除外來入侵物種。78.2.5暴雨、臺風等極端天氣到來前后做好預防控制措施，極端天氣過后應及時巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。8（資料性）常見水生植物物種表A給出了常見水生植物物種。表A常見水生植物物種表水生植物拉丁名挺水植物蘆葦Phragmitescommunis(Cav.)Trin.exSteud.水蔥ScirpusvalidusVahl香蒲Typ