太湖三山島濕地生態修復工程

李 欣 吳燕飛 馮育青*

（1 蘇州市濕地保護管理站，江蘇 蘇州 215008；2 江蘇太湖濕地生態系統國家定位觀測研究站，江蘇 蘇州 215000）

太湖是我國第三大淡水湖泊，面積2 338 km2，平均水深2 m，屬于特大淺水型湖泊。太湖流域人口密集、經濟發達，城市化程度高（周嵐, 2020）。隨著經濟社會的快速發展，用地、防洪壓力不斷加大，太湖濱岸帶水質惡化，灘地逐步消失，植被銳減，有害藻類滋生，濕地生態系統功能不斷退化（湯浩等, 2012; 秦伯強 等, 2017）。修復太湖退化濕地，重啟濱岸帶生態功能，是近年來研究的一個重大課題（李婧慧等, 2018）。

淺型湖泊多穩態理論將淺型湖泊的穩定狀態分為兩種：以水生植物為主的清水穩態（草型湖泊）和以浮游植物為主的濁水穩態（藻型湖泊）（Chung et al., 2009;濮培民等, 2012）。修復太湖退化濕地的思路是把藻型湖泊恢復到草型湖泊。太湖修復的難點是大型淺水型湖泊受風浪擾動底泥易再懸浮，導致水體透明度低、光照差，水生植被難以自然恢復（高光 等, 2021; 李春華等, 2023）。由于富營養化時間較長，厭氧的沉積物很難再適合水生植物生長（范瑜, 2020）；環境中的本地水生植物種子庫已經大量衰減甚至消失，嚴重影響本地水生物種種群分布，導致湖泊生態系統的功能退化（章銘等, 2012; 劉喆等, 2016）。

太湖濕地生態修復現有研究多集中在生態圍隔的單獨使用或者濱岸帶水生植物的種植（徐新洲等，2013; 殷雪妍等，2021）。以生態圍隔結合水生植物恢復設施快速提高水體透明度，恢復沉水植物的研究鮮有報道。本文以江蘇蘇州太湖三山島國家濕地公園為研究對象，針對濕地退化的成因，開展多層生態圍隔修復及水生植被恢復設施研究，為太湖濕地的保護和管理提供借鑒與參考。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

江蘇蘇州太湖三山島國家濕地公園（120°15′02.0″—120°18′03.0″E， 31°00′52.0″—31°02′23.0″N）位于蘇州市吳中區東山鎮，濕地公園以澤山島、厥山島、蠡墅島和三山島本島沿島岸線外擴200 m 為四至邊界，呈不規則的馬蹄形。濕地公園占地756.63 hm2，其中，濕地面積516.55 hm2，是太湖流域唯一的淡水島嶼型濕地，受風向變化和人類活動干擾等影響，夏季藍藻水華嚴重，嚴重威脅濕地生態健康。

1.2 研究方法

1.2.1 風浪要素計算 通過監測水深、風速和吹程等指標，針對太湖水體環境擾動大的特點，利用莆田公式計算出不同風速下的風浪要素，按照削減浪高不小于90%設計多層圍隔的最小間距及所需筑堰最少層數。

式中：g 為重力加速度(9.81 m/s2)；thx 為雙曲正切函數F為風區長度(m)；V為設計風速(m/s)；d為計算深度(m)；H為平均波高(m)；T為平均波周期(s)；L為平均波長(m)。

1.2.2 生態圍隔系統構建方法 多層生態圍隔系統主體采用太湖清淤底泥，填出水面后夯實，在圍隔緩坡處采用拋石加固，坡頂種植濕地植物，利用其自然生長的根系加固圍隔體，防止風浪、水流沖刷而造成圍隔水土流失，并在合適位置開口保持圍隔內外水文聯通，達到防風減浪、抵御藍藻、提升水體透明度的效果。

1.2.3 濕地水質測定方法 在圍隔內、圍隔核心區（水生植物恢復設施區）、圍隔外設置采樣點，從2020 年1 月起，對濕地水質進行逐月監測，每個采樣點采表層水樣（0 ～0.5 m）、中層水樣（0.5 ～1.0 m）和深層水樣（1.0 ～2.0 m），采集后立即用保溫箱保存，運回實驗室進行分析。透明度現場采用塞氏盤法測定，總氮、總磷、顆粒物采用國標法測定。

2 太湖濱岸帶濕地修復布局與技術措施

2.1 太湖濱岸帶濕地修復布局

項目區位于三山島國家濕地公園規劃范圍內的太湖水域（圖1），整個區域設計構建了4 層生態圍隔，用于改變三山島岸線的水流方向，達到削減風浪的作用。同時，減浪后，最內層圍隔設置水生植物恢復設施，提高設施的穩定性，沉水植物、挺水植物正常生長后，提高水體的自凈能力，也給本地水生植物種子庫的生長提供時間。

2.2 太湖濱岸帶濕地修復技術措施

太湖三山島濕地生態修復工程采用系統生態學研究方法，通過減少濕地擾動，完善湖濱帶的生態結構，建立水體穩定、生物多樣性豐富的濕地系統。

2.2.1 多層生態圍隔系統構建技術 太湖三山島濱岸帶濕地水深范圍在1.5 ～3.5 m，風浪較大（極端浪高超過1.5 m）（表1）。根據莆田公式，多層生態圍隔系統設置4 層，層間距為150 m，頂部高于常水位以上1.5 ～2.0 m，頂部寬3 m，圍隔外邊坡為1:2 ～1:3，內邊坡為1:1 ～1.5，坡腳與基坑邊緣距離1.5 m，在緩坡處采用拋石進行加固（圖2）。

表1 莆田公式計算的不同風力等級下的太湖風浪要素Table1 Wind and wave elements of Taihu Lake underdifferent wind levels calculated by Putian formula

圖2 多層生態圍隔系統剖面圖Fig.2 The typical section of the mesocosm system in Sanshandao National Wetland Park

在圍隔頂部種植當地常見多年生耐水淹喬木腺柳（Salix chaenomeloides），緩坡石縫種植蘆葦（Phragmites australis）。選用的植物具有以下特征：本地多年生適生草本或木本植物；莖稈或枝條堅韌不易折斷；耐水淹；扦插繁殖，生長迅速，短期內可形成較大覆蓋或冠層；根系發達。在圍隔側方開口，與風浪方向垂直，保障圍隔內外水體交換。

2.2.2 水生植物恢復設施 太湖受風浪擾動底泥易再懸浮，導致水體透明度低，水生植被難以自然恢復。濱岸帶僅存有少量蘆葦、香蒲（Typha orientalis）群落分布，群落結構單一，導致生態系統功能下降，生物多樣性降低。多層生態圍隔系統中，采用沉水植物修復設施與濕地植物立體群落設施，在短期內對多層生態圍隔系統內水生植被進行恢復。

1）沉水植物修復設施。沉水植物恢復設施，適用于水深大于2 m 的水域，由浮力件與植被件組成，浮力件可分為PE 浮筒材料。植被件主體由長寬各為2.4 m 的單元連接而成，浮力件與植被件通過鋼纜連接，將植被件“懸掛”在恢復水體中，固定方式為錨定或鋼索連接，“懸掛”深度設置在0.8 ～1.0 m，有利于植物迅速生長，后期亦可調節深度。沉水植物選擇苦草等寬葉型品種，以減少附著生物對植物的影響（圖3）。

圖3 沉水植物修復設施剖面圖Fig.3 The profile of Submerged Phytoremediation Facilities

2）濕地植物立體群落修復設施。濕地植物立體群落修復設施，以環保粗纖維為支撐，浮島由長寬各為2.4 m 的單元連接而成，每個單元又由4 個獨立的浮力件和1 個植物栽植件組成，能夠模擬適合植物生長的土壤孔隙，疏松適度，在單元框架內綁扎蘆竹（Arundo donax）、千屈菜（Lythrum salicaria）、鳶尾（Iris tectorum）等水生植物的桿、根、莖等，挺水植物可在水中自行生根發芽，無需添加基質，從而形成以自然植被為主的湖面立體植物群落（圖4）。

圖4 濕地植物立體群落修復設施剖面圖Fig. 4 The profile of wetland plant three-dimensional community restoration facilities

太湖三山島濕地濱岸帶多層生態圍隔系統與水生植物恢復設施的投入，將藍藻隔離在濕地外圍，有效恢復了太湖三山島濕地的水質。項目實施后，圍隔內較圍隔外，水體透明度提升了240%，懸浮顆粒物濃度降低了45.2%，水體總氮降低了37.9%，水體總磷降低了10.3%；圍隔核心區（水生植物恢復設施區）較圍隔外，水體透明度提升了300%，懸浮顆粒物濃度降低了75.40%，水體總氮降低了49.86%，水體總磷降低了11.1%。

3 結論

1）太湖濕地具有從草型湖泊向藻型湖泊轉化的趨勢，修復的過程需要從藻型湖泊向草型湖泊逆轉。

2）太湖濕地受風浪擾動底泥易再懸浮，導致水體透明度低，修復的關鍵在于減小風浪，提高水體透明度，恢復水生植被。

3）沉水植物修復設施與濕地植物立體群落修復設施，可在短期內對多層生態圍隔系統內水生植被進行恢復，為本地水生植物種子庫修復提供時間。

4）采用穩定水體、恢復植被的思路對濕地進行修復，在后續的研究中可加入生物多樣性要素，對多層生態圍隔的作用進行深入分析，探究太湖水體修復與生物多樣性的聯系。