官厅水库库滨带生物治理措施初探

第1期2007年3月四川林勘设计SiCHUAN FORESTRY EXPLORATION AND DESIGNNo. 1Mar. 2007官厅水库库滨带生物治理措施初探唐熹霖1，郭建斌1, S. M ahttes2(1.北京林业大学水土保持学院，北京100083;2德国柏林市SCHULZE- MATTHES景观工程设计院研究所，德国柏林市10963)摘要：官厅水库是北京重要的供水水源地，如何治理库区水土流失，提高水质，改善水库 生态环境是当前面临的一个重要课题文章从库滨带的组成和功能出发，介绍了生物工程 措施中植物选取的原则，以此为基础，选取了垂柳、植柳、酸枣和白榆四种乔灌木；并详细 阐述了生物治理措施中植物措施和工程措施的设计模式，以期为官厅水库库岸整治提供 理论和实践基础。关键词：官厅水库；库滨带；生物治理工程 中图分类号：S157.2文献标识码：ADiscussion on Soil Bioengineeringin Belt along the Shore-land of Guanting ReservoirTANG Xi-lin， GUO Jian-bin1，S. Mahttes2(1. college of Soil and Water Conservation，Beijing Forestry University，Beijing 100083, China;2. institute of Landscape Erigirieeririg“ SCHU LZE-M ATTHES”，Berlin 10963, Germany)Abstract Guanting reservoir plays an important role in supplying water for use in Beijing. How to control soil erosion，improve water quality and ecological environment become urgent. in this paper， the composing and the function of belt along the shore-land of reservoir is discussed， introduce the principles of plant species selection in soil bioengineering. On the basis of these principles， the four types of plants as Salix baby Ion ica， Tam arix Chi - nensis， Ziziphus jujube var. spinosa， Ulmus pumila are chosen. The design patterns of planting and engineering about the soil bioengineering are raised in detail， as the theoretical and practice foundation for riparian restoration in Guanting reservoir.Key Words Guanting reservoir， Belt along the shore-land of reservoir， Soil bioengineering收稿日期： 2006- 11- 22基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金项目(651170)作者简介：唐熹霖（1982-),男，硕士，主要研究方向：生态环境工程；郭建斌（1962-),男，副教授，从事林业生态工程.区域分析 与规划方面的教学和研究。官厅水库位于永定河上游，在河北省怀来县 与北京延庆县境内，距北京市西北约80km官厅 水库始建于1954年5月，是我国解放后修建的第 一座大型水库，同时也是首都北京的重要供水水 源地之一，自水库建成蓄水以来，为周边地区特别 是为北京市的经济建设做出了重大的贡献直到上世纪末，水库水质退变为四类以下，己不符合国 家规定的饮用水水质标准，不再作为城市生活饮 用水源地，目前仅供城市业和生态用水究其原 因，一方面水库周边的点源和非点源的污染造成 水库水质下降;另一方面，官厅水库流域的自然条 件和气候特点决定了官厅水库流域属于水土流失唐熹霖等：官厅水库库滨带生物治理措施初探15重点区，水库库岸的崩塌，不仅造成大量的泥沙淤 积，导致水库污染，而且还破坏了水库周边的农 田。国务院批复的21世纪初期首都水资源可持 续利用规划和緑色奥运行动计划均把官厅水 库綜合治理列为一项重要内容，这对确保首都的 供水安全和改善生态环境具有重大意义因此，通 过官厅水库库滨带生物治理工程和防护林建设， 来减少库岸崩塌造成的水土流失和泥沙淤积，提 高水库水质，改善水库周边及农田环境己成为当 务之急生物治理工程，它是一种将生物学原理应用 在构筑土体水体工程以及固坡、护岸工程中的 程技末其最主要的特征就是把植物或植物器官 作为有生命的建筑材料运用到工程中，同时与无 生命的建筑材料相结合，在植物生长发育过程中 达到维持自身的生命力和持久地保护工程建筑物 的目的。由于它既有生态价值，又有一定的经济价 值和美学价值，目前己经被一些发达国家在河流 及水库固岸护坡工程中广泛的采甩 1库滨带的组成及其功能库滨带(又称生态库滨带)是指在地面水体从 地表汇入水库前人为设置的一个生物过渡带。库 滨带是水库生态系统与陆地生态系统进行物质、 能量信息交換的一个重要过渡带，它为库区面流 水体构建成一个自然、和谐、稳定的生态净化区， 具有明显的边缘效应，因此库滨带对水库周围的 水文、地貌、生态具有较大的影响。完整的库滨带 应包括陆向保护带、水位变幅帯、水向辐射带3个 部分。如图1所示：就官厅水库而言，其库滨带的功能主要可以 归纳为缓冲带功能、护岸功能、浄化水体功能以及 廊道功能等四大功能 2库滨带生物治理工程中植物的选择选择护岸植物是官厅水库库滨带生物治理工 程的一个重要环节。在选择库滨带植物种时，主要 选择那些具有较强适应能力和固土能力，以及较 高生长速率和成活率的树种。依据以上原则，结合 生态经济兼容，景观功能性等因素，我们筛选出了 适合官厅水库栽植的优势树种主要为垂柳（Salix baby/onica )柽柳（Tamarix ChinensisY 酸枣 (Ziziphus jujube var. spinosa )白榆(Ulmus pumila)四种这四种树种都具有较强的适应力和 抗干扰能力，以及很强的再生能力。其中在水位变 幅带主要采用栽植垂柳，在陆向保护带则以柽柳、 酸枣和白榆混交为主这四种植物种的主要特点 如下：(1) 垂柳。垂柳在水中可以生存7天之久，同 时树体姿态优美，为河岸緑化固沙护堤首选的优 良树种。(2) 柽柳。具有耐高温、耐严寒耐干旱耐水 湿、耐盐碱等特点，根系发达，具有一定的改良盐 碱的作用，既可作为防护林树种，又可作为风景林 树种。(3) 酸枣。根系延伸深广，耐干旱和盐碱另 外果实用途广泛，具有一定的经济价值(4) 白榆。生长快，适应性强，根系发达，耐寒 能力很强，为防风固沙水土保持方面的重要造 林树种，最适宜四旁緑化它又耐修剪，故可作为 绿篱行道树及园林緑化树种。3库滨带生物治理工程的技术措施官厅水库库滨带生物治理工程主要是采用生 物护岸工程的方法，在水位变幅带以上地区建设 库岸防护及过滤林帯。其中在水位变幅带主要采 用柔性生态护坡的形式，既以植物措施为主，同时 辅助有少量的工程措施(例如软石笼、挡土墙等） 而陆向保护带治理则通过营造生态防护林来实 现整体工程的结构形式为:柔性生态护坡带+库 滨带生态防护林帯。3.1柔性生态护坡营造技术水位变幅带(见图1)是指在库岸底部部分浸 没在水中的地帯，是库岸坡面最容易遭受冲蚀破 坏的地段由于风浪冲淘库岸，造成土质疏松，容 易形成土壤冲蚀，把大量的沙土带入水体当中，所 以应该选用抗冲和耐水湿的灌木和草本植物整 个柔性生态护坡工程主要包括工程措施和植物措 施两大部分 3. 1. 1工程措施主要是采用传统的抛石护岸技术，即石笼结 构，在坡脚处形成挡土墙具体的方法是在圆柱形 的网笼内填满直径大小不一的天然石块，利用其 饶性大，具有可塑性的特点作为坡脚护底，形成具 有特定抗洪能力并具高孔隙率，适应多流速变化 的护岸带这种护坡技术融合工程与生态绿化为 一体，一方面石笼等材料能够抵抗较强的水流冲 蚀，増强库岸的稳定性;另一方面，石笼之间有许 多的空隙和缝隙，有利于植物的根系生长，同时又 为鱼虾等水生生物提供了可靠的栖息空间，促进 了水陆间的生态流交换另外由于治理所营造的 浅滩，再加上放置的石笼等容易形成水的絮流，有 利于氧气从空气传递进入水中，増加水中溶解氧 量。在水域中溶解氧的増加有利于水体的净化。3. 1. 2植物措施首先，在紧靠常水位(水向辐射带）的地区（见 图1)附近配置1- 2m宽的芦苇，形成抗冲草帯， 然后再在其后密植垂柳。种植柳树是自然型河岸 治理中最常用的一种方法，这是因为柳树的枝条 耐湿、喜水，成活率高;成活后的柳枝根部舒展且 致密能压稳河岸，加之其枝条柔韧、顺应水流，抗 洪、保护河岸的能力强生长在浅滩无水区的柳 树，可为陆地昆虫提供一个生息的场所;而侵入水 中的柳枝，其枝条可为鱼类产卵、幼鱼避难觅食 提供了场所。植于水中的柳树、芦苇等水生植物， 既能直接从水中吸收无机盐类营养物质，其舒展 而且庞大的根系还是大量微生物以生物膜形式附 着的很好介质，这些都有利于水质的浄化垂柳米用插条栽植的方法在扦插时，株行距 为2CK 30bm，米用斜插，插穗外露30bm左右，栽 植在软石笼中。软石笼中填充有密实的营养土，这 样既可以保证垂柳的稳定，防止土壤冲蚀，又不妨 碍其从土壤中吸收养分并正常生长这种柔性生态护坡能够很好地体现库滨带的 缓冲和护岸功能，它不仅能够减小库岸一侧的风 和水流速度，削减其能量，而且还可以防止漂浮物 或冰块对库岸的影响从而保护库岸当垂柳生长 茂盛以后，其地下根系也深深地扎入岸边的土壤 之中，从而起到固定土壤和水中淤泥的作用，减少 土壤的冲刷，増强库岸的稳定性，井能美化岸区的 环境，具有良好的环境价值和美学价值 3.2库滨带生态防护林营造技术陆向保护带(见图1)的生态防护林营造是库 滨带生物治理措施的重点部分一方面，由于坡面 土壤是库区底泥的一个重要来源，即相当一部分 的入库泥沙来源于坡面土壤的侵蚀和冲蚀产生的 松散沙土;另一方面，水库周边的农田由于长期施 用化肥和喷洒农药，造成土壤中N P以及少量有 害元素的沉积，这些会部分地随着雨水带入水库 中，形成面源污染陆向保护带的营造能有效地减 少上述两方面对水库所造成的危害 3.2. 1工程措施在栽植护坡植被之前，首先应对坡面进行削 坡处理，降低坡度，再覆土压实实行“推平压实、 削坡筑台”的措施，可以大大増加坡面的稳定性。 另外，由于黄土质地疏松，一般在坡面上很难压 实，容易造成水土流失，而且还给坡面植被恢复带 来很大的困难为了确保坡面的稳定，我们采用了 先在坡面上修筑框格，然后在框格内覆于肥沃的 表土再压实;其次，再在坡面上铺一层“三维高强 度土工塑料网”，并用U型钉固定。最后再在框格 中种植草本和栽植灌木 3.2.2植物措施整个生态防护林带由陆向保护带中部以柽柳 为主的灌木带和顶部以酸枣、白榆混交所组成的 混交林带两部分构成待坡面和坡顶防护林带生 长茂盛以后，就形成了牢固的网、树、土整体铺盖， 从而发挥了生态防护林对坡面和坡顶的防护作 用(1) 柽柳栽植采用的是植苗方法，一般选取2 年生壮苗，苗高在1. 5- 2m之间，直径在1.5- 2cm左右。栽植坑穴的规格为30cnK 30tm，行距 为1.5m，株距为30- 50cm在坡面种植时，应采 用斜插，然后再分别覆上营养土和表土，最后进行 踏实，灌足水。(2) 酸赛和白榆则采用苗木带土球栽植的方 法，其土球和根系的固定可以用可降解生物椰皮 制成的纤维编织袋这样一方面可以缓和新环境 中不良因子对植物根系的影响，提高成活率，并促 进苗木健壮生长，同时又可以承受较大的冲刷力， 减少土球中养分元素的损失。酸枣苗一般采取嫁 接后1年生的成品苗，高度在80cm以上，直径在 1cm左右白榆苗则选取1- 4年生，直径在1. 5- 3. CCm粗的苗木栽植方法:首先考虑到坑穴的深度要比土球 纵径大10- 15cm，穴的大小比土球横径大10- 20cm，设定坑穴的规格为4t；bm 40cm行距在2- 4m之间，株距为1- 2m栽植时将苗木根部带 土球放到坑穴中间，使得苗木垂直放置于坑穴中 央，扶正，然后分层填土，先把肥沃湿土填于根际 四周，填至坑深一半时，踏实，再填余土，分层踏 实。最后灌足底水，让水分充分渗入土壤后，在表 面再覆上一层干土，厚度大约在5cm左右。4结语官厅水库库滨带生物治理工程主要是采用植 被措施来保护库岸，这种方法与传统的工程措施 护岸方法相比，除了同样具有増強坡岸稳定性防 止水土流失、防风消浪等功能外，还具有工程量 小、成本低、环境协调性好和景观效益高等优点。 本生物治理工程从库滨带的组成和功能出发，结 合植物选取原则，选取了華柳柽柳、酸枣和白榆 四种乔灌木作为主要的植被来保护库岸，同时结 合软石笼等一定的工程措施，从目前情況来看，库 滨带生物治理措施己取得了显著的效果但是也 存在着一定的缺陷性，植物物种的选择和生长受 到地