一种水库消落区生态修复方法

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，尤其涉及一种水库消落区生态修复方法。

背景技术

目前，水库水陆交错带：也称“消落区”。由于季节性水位消涨和人工调蓄，一般处于水库运行低水位与运行高水位间的岸带，属典型的水陆生态交错带。根据学者研究重点不同，消落区是典型的水陆生态过渡缓冲带，有河岸带、湖岸带、消落区、消落带、涨落带、消涨带等不同称谓。根据《水库消落区生态保护与综合利用设计导则》(团标)，水库消落区是指水库季节性水位涨落而使周边被淹没土地周期性出露水面的区域。消落区范围特指水库正常蓄水位至死水位之间的水库区范围。

水库消落区土壤层多被剥蚀，土壤养分淋失较快，土壤颗粒风化强度大，抗侵蚀能力弱，易引发库岸崩塌、碎落等水土流失危害，危及水库安全和水质保障，导致水土生态环境恶劣，极大影响水库运行及生态景观。因此，水库消落区(水陆缓冲带)生态修复，营造水库消落区护岸林，增加库区生物量、减少水库淤积、延长水库寿命、保障饮用水安全、维护库区生态安全具有紧迫性和重要的现实意义。

水库运行水位频变，造成“岸坡淘蚀+土壤生境缺失”，形成了生境恶劣的水陆交错带，加之该区域原有植被缺乏两栖特性，进而形成了生态缺失的水库消落裸露带现象。另外，部分新建、扩建水库因淹没区清理需要，也会形成短期裸露带，但待水库运行后在正常蓄水位上下一定范围将自然形成新的消落区。

不同水库消落区特点如下：

雨源补给型调蓄水库特点：消落区分布与季节性蓄水高水位与低水位之间。水位消落频次小、落差小，岸带生态修复难度较小。

雨源+引水补给型调蓄水库特点：消落区分布与季节性雨量补给和水库供水补给造成的运行高水位与低水位。水位消落频次大、落差大，岸带生态修复难度较大。

新建、改扩建型水库特点：对蓄水淹没区范围清理植被形成裸露带(注：根据《水利水电工程水库库底清理设计规范》对水库正常蓄水位以下范围进行全面清理)，但工程蓄水2～3年后将自然形成新的消落带。

消落区存在以下生态问题：

(1)土壤养分淋失严重、抗侵蚀性差小。

(2)受水位频变冲刷严重、水淹旱晒交替出现，生境恶劣。

(3)岸坡坡度差异性大、恶劣生境条件下一般植物难适。

(4)水土流失、面源污染、生物多样性、景观影响度均不良。

部分国家未开展消落区生态修复。欧洲部分水库都为石质边坡，消涨带不需予以治理，其余则秉承自然存续状态。

部分国家开展消落区生态修复。日本、新加坡等针对严重水土流失、缓坡地采用浆砌石、石笼、自锁砌块及木桩+生态袋、碎石+植草坡及浆砌石+生态框等工法予以修复，其余则秉承自然存续状态。

自上世纪90年代初，国内学者普遍开展了消落区植被的研究，并将其作为湿地植被研究内容之一，主要涉及到一些大江大河中上游的河漫滩植被方面的研究。目前，在水库消落区生态修复方面多为试点科研，且大部分为筛选水陆两栖植物为研究重点。其中，重庆市三峡水库消落区保护与治理研究中心今年4月挂牌成立；湖北丹江口水库、富水水库结合渔业、农林经济开发，分类开展消落区植被修复；贵州红枫湖水库根据地貌划分消落区后进行试点修复；广西青狮潭水库采用植被生态恢复模式；河北黄壁庄水库结合农业开发，按季节水位变化进行修复。

当前，系统论证消落区范围、分类及提出措施体系的研究在国内较少。

自20世纪60年代中期，国外对消落区及其植被开展研究，并成为流域生态学各专业研究的焦点。根据学者研究重点不同，有河岸带、湖岸带、消落区、消落带、水位涨落带、涨落带等不同称谓。近年来，国际上关于水陆交错带的研究十分活跃，消落区湿地已成为美国自然经营和管理中不可缺少的部分。日本、新加坡等国家针对严重水土流失、缓坡地采用浆砌石、石笼、自锁砌块及木桩+生态袋、碎石+植草坡及浆砌石+生态框等工法予以修复。但部分国家仍未开展消落区生态修复。

目前，水库消落区问题已经成为深圳各大水库最重要的生态问题之一，也是摆在我们面前的一道亟待解决的难题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的水库消落区，土壤养分淋失严重、抗侵蚀性差小；受水位频变冲刷严重、水淹旱晒交替出现，生境恶劣。

(2)现有的水库消落区，岸坡坡度差异性大、恶劣生境条件下一般植物难适；水土流失、面源污染、生物多样性、景观影响度均不良。

(3)当前，系统论证消落区范围、分类及提出措施体系的研究在国内较少；部分国家未开展消落区生态修复。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种水库消落区生态修复方法。

本发明是这样实现的，一种水库消落区生态修复方法，所述水库消落区生态修复方法包括：

分析水库消落区类型及立地现状，通过两栖植物适生性分析，确定消落区水土生态可修复范围，提出针对性的修复措施体系；

通过后续观测与效益分析，得出适用于待修复地区水库消落区水土生态修复技术体系，并构建水库消落区绿色生态防护带。

进一步，所述水库消落区生态修复方法包括以下步骤：

步骤一，确定水库消落区可修复范围；

步骤二，划分水库消落区类型；

步骤三，筛选两栖植物；

步骤四，辅助工程措施。

进一步，所述步骤一中的水库消落区可修复范围为水库运行常水位以上2米高差、以下4米高差范围。

进一步，所述步骤二中，以坡度25°为分界，对水库消落区进行分级分类；①缓坡消落区，<25°岸坡，分布较广，占72％；②陡坡消落区，>25°岸坡，占15.5％；③崩塌消落区，>45°岸坡，占2.2％；④库湾滩涂消落区，占10.3％。

进一步，所述步骤三中的两栖植物兼备耐淹、耐旱特性，在实际运行常水位以下4米、以上2米搭配植物品种；选择10种乔木、4种灌木和3种草本作为造林树种；其中，所述乔木包括：水榕、水松、池杉、落羽杉、水翁、细叶白千层、红千层、竹节树、黄槿和澳洲白千层；所述灌木包括勒仔树、栀子、岗松和毛杜鹃；所述草本包括香根草、铺地黍和芦苇。

进一步，所述步骤四中的辅助工程措施包括：

①缓坡消落区措施：采用挖穴整地和两栖植物造林的模式，适用于坡度≤15°的水库消落区缓坡区域；

②缓坡消落区措施：采用水平阶整地、土工格栅和两栖植物造林的模式，适用于15°≤坡度≤25°的水库消落区缓坡区域；

③陡坡消落区措施：采用木排桩整地和两栖植物造林的模式，适用于25°≤坡度≤35°的水库消落区陡坡区域；

④陡坡消落区措施：采用自锁砌块整地和两栖植物造林的模式，适用于5°≤坡度≤45°的水库消落区陡坡区域；

⑤崩塌消落区措施：采用生态袋整地和两栖植物造林的模式，适用于坡度≥45°的水库消落区崩塌区域；

⑥库湾消落区措施：采用生态溢流堰、两栖乔木缓冲带和水生植物过滤带的修复模式，适用于坡度≤5°的水库库湾消落区区域。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的水库消落区生态修复方法的水库消落区生态修复系统，所述水库消落区生态修复系统包括：

修复范围确定模块，用于通过两栖植物适生性分析，确定消落区水土生态可修复范围，并提出针对性的修复措施体系；

类型划分模块，用于划分消落区类型，并通过后续观测与效益分析，得出适用于待修复地区水库消落区水土生态修复技术体系；

生态修复模块，用于进行“生物措施+工程措施”并举模式，并构建水库消落区绿色生态防护带。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的水库消落区生态修复方法的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的水库消落区生态修复方法的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的水库消落区生态修复系统。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：

本发明根据对水库消落区现状及生态特点分析，恶劣的库岸土壤环境和稀缺的两栖植物品种，是导致修复困难的核心因素。因此，从分析水库消落区类型及立地现状着手，通过两栖植物适生性分析，论证消落区水土生态可修复范围，进而提出针对性的修复措施体系；期望通过后续效益分析与观测，得出几种适用于深圳地区乃至华南红壤地区水库消落区水土生态修复技术体系，从而营造深圳市水库消落区优美的绿色生态防护带，服务深圳城市生态文明建设。

深圳市水库消落区(水陆缓冲带)生态修复技术主要有以下四大创新内容。一是修复范围论证创新，根据水库实际年度运行水位科学论证可修复带；二是修复技术路径创新，根据水库岸坡坡度划分岸坡类型并针对性修复；三是两栖植物筛选创新，根据水位变化筛选并搭配两栖性能不同的植物；四是生境生态工法创新，根据不同岸坡采用不同生态工法营造稳定生境。

本发明全国首次提出“消落区可修复范围论证方法+人工辅助生态工法营造岸坡生境+适生两栖植物群落搭配”的可行技术模式。用“生物措施+工程措施”并举的模式，针对四类消落区及其坡度，进行植被修复；其中，工程措施包括六种消落区整地方式，为岸坡植被生长营造持续、稳定的土壤环境；植物措施包括六种植物群落模式，分别应用于不同类型、不同坡度的消落区范围，实现各类水库消落区水土生态修复，营造长效、稳定的岸坡植被生态系统。

本发明前期已试点的多个水库的综合效益显著，主要为以下六大方面：一是修复库岸生物多样性，营造立体植被群落的同时，为生物提供适生环境；二是保护库岸水土生态，减少库岸水土流失；三是防治面源污染、改善水质，入库前拦截、过滤，明显降低了水库流域范围污染物的控制，保障了水库饮用水水质；四是改善库岸小气候，岸坡植被减少了土壤水分蒸发及库岸水体的蒸发，两栖植被根系活化了土壤理化性质，使库岸生态系统向正向演替发展；五是修复库岸景观影响度，保证水库每年运行期间，大部分时段岸坡处于植被覆盖状态；六是示范推广效益，为华南红壤地区水库消落区水土生态修复提供可行的系统性修复模式。

本发明提供的深圳实践具备以下4点创新：

(1)修复范围论证创新：根据水库实际年度运行水位科学论证可修复带；

(2)修复技术路径创新：根据水库岸坡坡度划分岸坡类型并针对性修复；

(3)两栖植物筛选创新：根据水位变化筛选并搭配两栖性能不同的植物；

(4)生境生态工法创新：根据不同岸坡采用不同生态工法营造稳定生境。

本发明提供的水库消落区生态修复技术极具先进性。为全国首次提出“消落区可修复范围论证方法+人工辅助生态工法营造岸坡生境+适生两栖植物群落搭配”的可行技术模式。水库消落区生态修复技术应用推广极具可行性。三洲田水库试点工程实施的“消涨带水土生态修复试点工程”成效显著，基本实现了试验段可修复区域的植被覆盖及生态修复。工程实施后华南农业大学等国内多个消涨带课题组前来交流学习，在理论和技术方面均有创新性和有效性。

水库消落区生态修复技术推动行业进步发展。《深圳市水库消涨带水土生态修复技术体系研究》荣获中国水土保持学会城市水土保持生态建设专业委员会第三次会议暨学术研讨会优秀论文；深圳市水库消落区(水陆缓冲带)生态修复技术获得《水利先进实用技术推广证书》，该项技术被列入《2018年度水利先进实用技术重点推广指导目录》，认定为水利先进实用技术；《深圳市水库消涨带水土生态修复技术体系研究》荣获2015年度深圳市勘察设计行业优秀论文二等奖。通过行业交流、相互取长补短、共同促进水土保持行业快速发展，为促进水土保持行业进一步的发展做出了应有的贡献。

本发明提供的水库消落区生态修复方法客观评价如下：

1、修复技术极具先进性

全国首次提出“消落区可修复范围论证方法+人工辅助生态工法营造岸坡生境+适生两栖植物群落搭配”的可行技术模式。根据黑龙江省科学技术情报研究院(国家一级科技查新咨询单位)的技术查新报告：与所查文献比较，委托查新项目的技术特点在于：确定深圳地区水库运行常水位以上2米、以下4米高差范围为可修复范围，提出“较长时间裸露在水面以上，明显造成库岸水土流失、景观影响度大的消涨区范围为水库可修复范围”；提出消落区分类措施修复路径：①缓坡消落区,“挖穴整地+两栖植物造林”模式；②陡坡消落区，“水平阶整地+土工格栅+两栖植物造林”模式；③崩塌消落区，“木排桩整地+两栖植物造林”模式，④库湾滩涂消落区，“自锁砌块整地+两栖植物造林”模式；提出两栖植物筛选原则，拟定深圳可选择的10种乔木、4种灌木、3种草本。综合上述技术特点的水库消落区(水陆缓冲带)生态修复技术分析，目前在国内所查文献中未见相同报道。

2、应用推广极具可行性

三洲田水库、松子坑水库、红花坜水库等各消落区水土生态修复试点工程成效显著，所应用的修复技术包括：消落区可修复范围理论分析方法，消落区分类方法及各类消落区措施模式，木排桩、自锁预制块、生态袋等新材料、新工艺的消落区工程措施，深圳适生水陆两栖环境的乔、灌、草立体植物群落搭配等，对于增加库区生物量、减少水库淤积、延长水库寿命、保障饮用水安全、维护库区生态安全起到促进作用，基本实现了试验段可修复区域的植被覆盖及生态修复，所应用的技术在理论和技术方面均有创新性和有效性。其中，三洲田水库消落区工程实施后华南农业大学等国内多个消涨带课题组前来交流学习，应用推广极具可行性。

3、推动行业进步发展

通过行业交流、相互取长补短、共同提高进步是水土保持行业快速发展的重要途径之一。2015年10月，《深圳市水库消涨带水土生态修复技术体系研究》荣获中国水土保持学会城市水土保持生态建设专业委员会第三次会议暨学术研讨会优秀论文；2018年1月，深圳市水库消落区(水陆缓冲带)生态修复技术获得《水利先进实用技术推广证书》，该项技术列入《2018年度水利先进实用技术重点推广指导目录》，认定为水利先进实用技术；2015年8月，《深圳市水库消涨带水土生态修复技术体系研究》荣获2015年度深圳市勘察设计行业优秀论文二等奖。深圳市水库消落区(水陆缓冲带)生态修复技术为促进水土保持行业进一步的发展做出了应有的贡献。

第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

本发明提供的深圳市水库消落区(水陆缓冲带)生态修复技术具有以下四大意义。一是利于库岸生态系统修复，促进水陆生态系统物质、能量和信息传递；二是利于防治库岸水土流失，减轻库岸滔蚀度，降低土壤侵蚀强度；三是修复提升库岸景观，减少黄色的库岸裸露带，去除生态优美的水域环境中的一道“伤疤”；四是利于防治上游面源污染，避免滞流缓流在涨落带形成岸边污染带；五是促进深圳市生态文明建设，保障水库安全，落实深圳市先行示范举措。本发明实现了稳定库岸、防治水土流失、减少水库淤积、防止面源污染、修复水库水陆交界带生态、修复消落区景观等生态修复目标。

第三，本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

经济效益：

通过对比三年内实施水库消落区生态修复技术前后清淤的费用，估算可节约成本。实施生态修复技术前的消落区土壤层多被剥蚀，土壤养分淋失较快，土壤颗粒风化强度大，抗侵蚀能力弱，土壤侵蚀模数取值为6000t/(km

社会效益：

(1)修复库岸生物多样性

通过营造植物生长的土壤环境，种植两栖乔木、草本、灌木，形成多群落、立体结构的岸坡植被生态系统，可逐步修复岸坡整体生态系统。消涨带植被恢复区所形成的特定空间是众多动物的栖息地，这些生物中还包括在植被恢复区以外很难找到的一些物种。草木丛生的植被恢复区通过遮蔽、过滤和降低水流流速等作用来改善周边的水质条件。从而改善水生生物栖息地生态环境。遮蔽作用能够维持较低的水温、凉爽的水体能够保存更多的氧气，利于鱼类和其他水生生物更好地生存。作为水陆两栖动植物生存的过度带，消涨带生态恢复对区域生物多样性发挥巨大的促进作用。

(2)保护库岸水土生态

通过人工干预措施，采取水平阶、木排桩、自锁预制块、生态袋及营造两栖植物护岸林等措施，大大削弱了水库水位频变对库岸的冲刷力，防止了库岸土壤侵蚀。消涨带植物的根系渗入土层可以增大库岸的切向力，减小块体运动，从而防止水土流失，抵御泥沙侵蚀。消涨带植被同样可以通过吸收地表径流和降低流速来减少水流对河岸和河床的冲刷，利于减少库岸水土流失。

(3)防治面源污染、改善水质

入库前拦截、过滤，明显降低了水库流域范围污染物的控制，保障了水库饮用水水质；消涨带植被恢复区可以过滤和截留地表径流中的沉积物和动植物残骸等粗大有机物，截留分解地下水及地表水中的污染物质。当径流流过植被恢复区时，通过物理作用、化学作用和生物作用，能够吸附截留大量的氮磷及其他污染物质并将其转化成低害或无害形态，担当转化器的角色，消涨带植被可以吸收水体中氮和磷，可以减轻或避免水库水体富营养化，有利于改善水库水质。

(4)改善库岸小气候

经人工干预修复水库消涨带水土生态后，由于植被的覆盖而减弱了地表温度变化，降低了土壤温度、减少了土壤水分蒸发及库岸水体的蒸发；同时，种植的两栖植被根系深入土壤，活化了土壤理化性质，丰富了库岸生物活动，可以改变局部小环境，改善库区小气候。

(5)修复库岸景观影响度

方案提出的修复模式，可实现对一般水库运行低水位至运行高水位之间区域的植被恢复，同时还将对运行低水位以下2米高差范围进行两栖草带复绿；另外，对运行高水位以上2米高差范围采用景观效果好的灌木进行复绿。因此，可保证水库每年运行期间，大部分时段岸坡处于植被覆盖状态，从而明显提高了水库岸坡的景观度，保证水库每年运行期间，大部分时段岸坡处于植被覆盖状态。

(6)示范推广

深圳市各大、中、小型水库均面临消涨带水土生态危机问题，自2004年以来，根据水利部关于全国水保工作的重点部署，深圳市陆续开展了深圳主要饮用水库流域水土保持综合治理工程，但因考虑到消涨带修复技术难度大，多年来一直未全面开展水库消涨带水土修复工作。总结经验、创新思路，认为恶劣的库岸土壤环境和稀缺的两栖植物品种，是导致修复困难的核心因素，因此，提出了“6类整地+6种两栖植物群落”的修复技术体系，可为消涨带水土生态修复提供可行的技术方案，在深圳地区及南方红壤地区具备一定的推广效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的水库消落区生态修复方法流程图；

图2是本发明实施例提供的水库消落区生态修复系统结构框图；

图3～图4是本发明实施例提供的规范施工示意图；

图5是本发明实施例提供的消落区范围图；

图6是本发明实施例提供的缓坡消落区1措施图；

图7是本发明实施例提供的缓坡消落区2措施图；

图8是本发明实施例提供的陡坡消落区1措施图；

图9是本发明实施例提供的陡坡消落区2措施图；

图10是本发明实施例提供的崩塌消落区1措施图；

图11是本发明实施例提供的崩塌消落区2措施图；

图中：1、修复范围确定模块；2、类型划分模块；3、植物筛选模块；4、生态工法修复模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种水库消落区生态修复方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。

如图1所示，本发明实施例提供的水库消落区生态修复方法包括以下步骤：

S101，确定水库消落区可修复范围；

S102，划分水库消落区类型；

S103，筛选两栖植物；

S104，辅助工程措施。

如图2所示，本发明实施例提供的水库消落区生态修复系统包括：

水库选择模块1，用于选择典型水库，并分析水库消落区类型及立地现状；

修复范围确定模块2，用于通过两栖植物适生性分析，确定消落区水土生态可修复范围，并提出针对性的修复措施体系；

类型划分模块3，用于划分消落区类型，并通过后续效益分析与观测，得出适用于待修复地区水库消落区水土生态修复技术体系；

生态修复模块4，用于进行两栖植物和辅助工程，并构建水库消落区绿色生态防护带。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1：深圳市水库消落区(水陆缓冲带)生态修复技术

深圳试点：2006年以来开展多项创新试点工作结合《全市饮水水源水库流域水土保持综合治理工程(第一期)》在红花坜、三洲田、上坪、松子坑等典型水库进行了试点。

本发明根据对水库消落区现状及生态特点分析，恶劣的库岸土壤环境和稀缺的两栖植物品种，是导致修复困难的核心因素。因此，从分析水库消落区类型及立地现状着手，通过两栖植物适生性分析，论证消落区水土生态可修复范围，进而提出针对性的修复措施体系；并期望通过后续效益分析与观测，得出几种适用于深圳地区乃至华南红壤地区水库消落区水土生态修复技术体系，从而营造深圳市水库消落区优美的绿色生态防护带，服务深圳城市生态文明建设。

本发明实施例提供的深圳经验试点修复成效如下：

三洲田水库试点：共选用4个典型岸坡地块、采用4种生态修复模式，共修复面积1.33公顷、工程造价投资125万元，单位平均造价94元/平米。

(1)三洲田水库修复试点一：单位造价120元/平米。

“自锁砌块整地+两栖植物”修复技术应用成效

修复运行8年，自锁砌块整地固土护岸效果良好；选择植物(落羽杉、水翁、水榕、澳洲白千层、银叶金合欢、铺地黍等)长势良好；实际调查及走访，未有污染水质情况。

(2)三洲田水库修复试点二：单位造价105元/平米。

“木排桩整地+两栖植物”修复技术应用成效

修复运行8年，木桩整地固土护岸效果一般，木桩美观不足、易腐烂；选择植物(水翁、水榕、细叶白千层、铺地黍等)长势良好；实际调查及走访，未有污染水质情况；但不建议应用辅助措施木桩材质护岸。

(3)三洲田水库修复试点三：单位造价35元/平米。

“挖穴整地+碎石挡坎+两栖植物”修复技术应用成效

修复运行8年，挖穴整地固土护岸效果良好；选择植物(水翁、落羽杉、水松、银叶金合欢、红千层、铺地黍等)长势良好；实际调查及走访，未有污染水质情况。

(4)三洲田水库修复试点四：单位造价100元/平米。

“水平阶整地+生态袋+两栖植物”修复技术应用成效

修复运行12年，生态袋整地固土护岸效果良好；选择植物(水翁、水榕、铺地黍等)长势良好，已成林成片，群落结构明显且稳定；实际调查及走访，未有污染水质情况。

深圳经验水源地岸坡修复注意事项：根据一期经验，有机肥分解后对水质影响相对小，复合肥可以保证肥力足够，所以建议用有机复合肥，将最大限度减少对水源地水质的影响。

规范施工：清理林地：保护现有植被、清理就地堆放增加涵养功能(见图3)；挖穴整地：表土、心土规范堆实，防止岸坡水土流失(见图4)。

科学养护：杜绝水质污染：施肥采用有机复合肥；追肥采用泥炭土+迟效有机肥；“三分种、七分养”，库岸恶劣生境需提高养护标准，保障成活率。

结论：

1.深圳地区重点水库开展消落区生态修复具有实际必要；

解决典型水库岸坡水土流失、面源污染、生境缺失等问题对提升库区整体生态景观具有显著作用。

2.水库运行水位的频变冲刷和稀缺的两栖植物是形成消落区的主要原因；

水位年度变化造成库岸土壤环境的淋失，加之原生植被不具有两栖特性，造成岸带裸露。

3.水库库岸坡度是影响库岸植被恢复的关键因素，因此需分类施策；

水库往往存在缓坡、陡坡、崩塌、库湾等水库消落区，不同类型土壤稳定性，需采取不同工法营造生境。

4.水库实际运行水位变化是搭配库岸带两栖植物群落的关键因素；

所选两栖植物需兼备耐淹、耐旱特性，在实际运行常水位以下4米、以上2米搭配植物品种。

5.深圳已试点库区消落区生态修复经验值得推广再实践；

前期已试点的多个水库的经验已形成具有深圳特色的修复技术体系和技术支撑，其他水库有条件实施。

建议：

1.建议分析多种生态工法应用岸坡生境营造

国家生态文明战略下，大量高新生态技术方法、材料陆续推出，水库消落区岸坡人工辅助措施方面应创新采用，应结合“无废城市”、“低碳城市”建设需求创新推广。

2.建议分析优良乡土植物的两栖特性

深圳消落区岸坡适生植物品种已分析筛选数十种，其耐淹、耐旱及其生长量与水库水位频变之间的适应性还需大量验证。

3.建议打造水库消落区生态修复的样板城市

为全国(重点华南区、大湾区)重要水源地库岸自然生态系统的成功修复提供深圳样板。

实施例2

本发明实施例提供的深圳市水库消落区(水陆缓冲带)生态修复技术属于水土保持专业范围，“消落区可修复范围论证方法+人工辅助生态工法营造岸坡生境+适生两栖植物群落搭配”的可行技术模式属于全国首次提出。主要有以下四大创新点：

(1)修复范围论证创新

水库消落区范围与水库功能及运行情况密切相关，不同区域、不同类型、不同运行方式的水库，其消落区范围截然不同。消落区理论范围：根据水库消落区的定义，理论上，不论何种功能的水库，其消落区理论范围应为设计高位与设计死水位区间。消落区实际范围：水库消落区实际为水库运行期，保持较长时间的运行高水位与运行低水位间的岸带。

水库消落区可修复范围确定为：“较长时间裸露在水面以上，明显造成库岸水土流失、景观影响度大的消涨区”。根据以往深圳地区水库消落区整治的经验，水库运行常水位以下超过4米范围，植被难以长效生长，另外，水库运行常水位以上1～2米高差范围，也易形成裸露地，需进行修复。因此，本发明认为深圳地区各类水库消落区可修复范围为：水库运行常水位以上2米高差、以下4米高差范围(见图5)。

(2)修复技术路径创新

通过对深圳地区各水库消落区立地现状的调查了解，以坡度25°为分界，进行了分级分类(见表1)：①缓坡消落区(<25°岸坡)，分布较广，占72％；②陡坡消落区(>25°岸坡)，占15.5％；③崩塌消落区(>45°岸坡)2.2％；④库湾滩涂消落区，占10.3％。针对以上4种坡度类型的水库消落区，分别采取针对性的水土生态修复技术措施。

表1水库消落区坡度分级统计表

(3)两栖植物筛选创新

树种选择遵循适地适树原则，具体要求为：①耐淹性强②抗旱性强③苗木规格和生长量符合水位频变、淹旱立地要求。根据以上消落区造林树种选择原则，拟定选择以下10种乔木、4种灌木、3种草本作为主要造林树种，共计17种(见表2)。选用树种均为南亚热带本地及适生树种，普遍表现有一定的两栖特性，在深圳均有分布。

表2主要造林树种

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(4)生境生态工法创新

采用“生物措施+工程措施”并举的模式，针对4类消落区及其坡度，人工辅助措施营造岸坡植物生长土壤环境。其中，工程措施包括6种消落区整地方式，为岸坡植被生长营造持续、稳定的土壤环境；植物措施包括6种植物群落模式(见表3)，分别应用于不同类型、不同坡度的消落区范围，实现各类水库消落区水土生态修复，营造长效、稳定的岸坡植被生态系统。

表3修复技术措施

①缓坡消落区措施：采用“挖穴整地+两栖植物造林”模式，此模式适用于坡度≤15°的水库消落区缓坡区域。地形坡度较缓，但土壤养分依然淋失较为严重。通过人工挖穴整地后，可为岸坡造林提供较为理想的生长环境(见图6)。

②缓坡消落区措施：采用“水平阶整地+土工格栅+两栖植物造林”模式，此模式适用于15°≤坡度≤25°的水库消落区缓坡区域。地形坡度适宜直接造林绿化，但是受水位涨落冲刷强度较大，坡面土壤及养分易流失，因此，沿等高线进行采用水平阶整地后，岸坡形成种植平台，水平阶位外高内低的反坡微地形，台阶内挖穴种植两栖植物及种植两栖草种和岸顶灌木隔离带(见图7)。

③陡坡消落区措施：采用“木排桩整地+两栖植物造林”模式，此模式适用于25°≤坡度≤35°的水库消落区陡坡区域。该类岸坡坡度较陡，水位频变对岸坡地表的侵蚀强度大，养分难以原地留存，一般坡面直接复绿难度极大。因此，必须采用工程措施辅助形成岸坡植被生长的土壤环境。通过沿等高线，排状打入仿木桩，形成挡土坎，为上坡位消涨区造林形成植物正常生长的环境(见图8)。

④陡坡消落区措施：采用“自锁砌块整地+两栖植物造林”模式，此模式适用于5°≤坡度≤45°的水库消落区陡坡区域。此类消落区属于坡度较陡的岸坡，坡面虽然平整，但植被受水位涨落冲刷极为严重。为保证较陡消落区岸坡稳定，防止水浪冲蚀库岸，岸坡采用自锁砌块护岸。该技术可保证库岸铺设砌块后的自身稳定性，同时砌块体本身具有多空隙，可适用于复绿。自锁砌块体为渗透性良好的生态混凝土材料，互相咬合，同时可过水、防冲刷，有效防止岸坡土体流失入库(见图9)。

⑤崩塌消落区措施：采用“生态袋整地+两栖植物造林”模式，此模式适用于坡度≥45°的水库消落区崩塌区域。该类消落区在深圳地区各水库均有分布，由于岸坡极陡，在长期受水浪冲刷、滔蚀作用下，在常水位以上范围，易发生崩塌、滑坡等地质问题。针对此类崩塌库岸，必须采用工程措施+生物措施并举的治理方式。通过消坡、土地整治、生态袋护坡等工程措施实现岸坡稳定，然后采用生物措施进行造林复绿，从而有效恢复崩塌库岸的生态和景观(见图10)。

⑥库湾消落区措施：采用“生态溢流堰+两栖乔木缓冲带+水生植物过滤带”修复模式，此模式适用于坡度≤5°的水库库湾消落区区域。该区域坡度缓，多为狭长地形，岸坡受水位冲刷强度较小；该该区域为流域汇水入库通道，上游面源污染、泥砂等主要从此区域入库，因此，需进行拦截、过滤。可通过在库湾出口设置生态溢流堰，在内部布置两栖植物缓冲带、水生植物过滤带，发挥防止污染、修复水土生态的效果(见图11)。

二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。

经调查，深圳市内(不含深汕合作区)水库数量共153座，多为中小型水库。饮用水库消落区面积达9.20km

本发明的库区消落区生态修复技术已应运用于：(1)三洲田水库工程；(2)光明湖碧道工程；(3)深圳市松子坑库岸生态修复工程；(4)盐田区(三洲塘、红花坜、上坪)水库消涨带水土生态修复工程；(5)《水库消落区生态保护与综合利用设计导则》(团标)；(6)《深圳市碧道设计导则》(地标)。

(1)三洲田水库工程

三洲田水库试点：共选用4个典型岸坡地块、采用4种生态修复模式，共修复面积1.33公顷、工程造价投资125万元，单位平均造价94元/m

根据水库岸坡坡度划分岸坡类型并针对性修复，用“生物措施+工程措施”并举的模式，分别应用于不同类型、不同坡度的消落区范围，实现各类水库消落区水土生态修复，营造长效、稳定的岸坡植被生态系统。

(2)光明湖碧道工程

光明湖碧道工程核心区范围及拓展区范围总占地13.26km

根据对水库水陆交错带现状及生态特点分析，恶劣的库岸土壤环境和稀缺的两栖植物品种，是导致修复困难的核心因素。因此，从论证水陆缓冲带水土生态可修复范围着手，结合现场调研，确定水库水陆交错缓冲带可修复范围为：56～60m落差范围。同时，分析水陆缓冲带类型及立地现状，通过两栖植物适生性分析，提出针对性的修复措施体系，从而营造水库水陆缓冲带优美的绿色生态防护带。

(3)深圳市松子坑库岸生态修复工程

深圳市松子坑库岸生态修复工程的修复面积6.0公顷，总投资782万元。该生态修复工程的工作目标是为：营造水源涵养带、提升库岸景观、修复库岸生态、打造松子坑生态特色。

松子坑水库目前环库路以下基本裸露，水土生态环境恶劣，严重影响水库生态安全。水库扩建蓄水后正常蓄水位66.0m，现状环库路高程约68m；考虑松子坑水库土质极差、部分岸坡坡度陡等因素，为保障修复成效和节约投资，最终确定正常蓄水位上下各2m范围作为修复范围，即64～66m为消落区修复带，66～68m为裸露区修复带。同时，采用消落区分类针对性生态修复，结合“人工辅助生态工法营造岸坡生境+适生两栖植物群落搭配”模式，建立与水库区域自然条件相和谐、岸坡生态持续稳定的库岸良性生态系统。

(4)盐田区(三洲塘、红花坜、上坪)水库消涨带水土生态修复工程

三洲塘水库位于深圳市盐田黄必村后山顶，北靠梅沙尖，南临大鹏湾。根据以往水库消涨带整治经验，拟定352～357m区域为三洲塘消涨带水土生态修复实施范围，面积为2.97km

通过调查及库岸坡度分析，将水库消涨带分为：缓坡、陡坡、崩塌、库湾，共4类，针对性地采取“6类整地+6种两栖植物群落”的修复技术体系。

(5)《水库消落区生态保护与综合利用设计导则》(团标)

水库消落区生态修复技术已纳入《水库消落区生态保护与综合利用设计导则》中。

(6)《深圳市碧道设计导则》(地标)

水库消落区生态修复技术已纳入《深圳市碧道设计导则》中。

三洲田水库消涨带水土流失严重、生态缺失，而且对水库景观影响度较大。本次结合“全市饮用水源水库流域水土保持综合治理工程(第一期)工程”实施的“消涨带水土生态修复试点工程”成效显著、基本实现了试验段可修复区域的植被覆盖及生态修复。本次应用的修复技术包括：可修复范围论证、消涨带类型划分、不同岸坡整地营造植被生境方式、两栖植物群落搭配等，工程实施后华南农业大学等国内多个消涨带课题组前来交流学习，在理论和技术方面均有创新性和有效性。

三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。

如表4所示，本发明实施例提供的经济效益估算如下：

表4三年经济效益估算 单位：万元(人民币)

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经济效益的有关说明及各栏目的计算依据：通过对比三年内实施水库消落区生态修复技术前后清淤的费用，估算可节约成本。实施生态修复技术前的消落区土壤层多被剥蚀，土壤养分淋失较快，土壤颗粒风化强度大，抗侵蚀能力弱，土壤侵蚀模数取值为6000t/(km

具体过程见表5。

表5计算过程

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本发明实施例提供的社会效益如下：

(1)修复库岸生物多样性

通过营造植物生长的土壤环境，种植两栖乔木、草本、灌木，形成多群落、立体结构的岸坡植被生态系统，可逐步修复岸坡整体生态系统。消涨带植被恢复区所形成的特定空间是众多动物的栖息地，这些生物中还包括在植被恢复区以外很难找到的一些物种。草木丛生的植被恢复区通过遮蔽、过滤和降低水流流速等作用来改善周边的水质条件。从而改善水生生物栖息地生态环境。遮蔽作用能够维持较低的水温、凉爽的水体能够保存更多的氧气，利于鱼类和其他水生生物更好地生存。作为水陆两栖动植物生存的过度带，消涨带生态恢复对区域生物多样性发挥巨大的促进作用。

(2)保护库岸水土生态

通过人工干预措施，采取水平阶、木排桩、自锁预制块、生态袋及营造两栖植物护岸林等措施，大大削弱了水库水位频变对库岸的冲刷力，防止了库岸土壤侵蚀。消涨带植物的根系渗入土层可以增大库岸的切向力，减小块体运动，从而防止水土流失，抵御泥沙侵蚀。消涨带植被同样可以通过吸收地表径流和降低流速来减少水流对河岸和河床的冲刷，利于减少库岸水土流失。

(3)防治面源污染、改善水质

入库前拦截、过滤，明显降低了水库流域范围污染物的控制，保障了水库饮用水水质；消涨带植被恢复区可以过滤和截留地表径流中的沉积物和动植物残骸等粗大有机物，截留分解地下水及地表水中的污染物质。当径流流过植被恢复区时，通过物理作用、化学作用和生物作用，能够吸附截留大量的氮磷及其他污染物质并将其转化成低害或无害形态，担当转化器的角色，消涨带植被可以吸收水体中氮和磷，可以减轻或避免水库水体富营养化，有利于改善水库水质。

(4)改善库岸小气候

经人工干预修复水库消涨带水土生态后，由于植被的覆盖而减弱了地表温度变化，降低了土壤温度、减少了土壤水分蒸发及库岸水体的蒸发；同时，种植的两栖植被根系深入土壤，活化了土壤理化性质，丰富了库岸生物活动，可以改变局部小环境，改善库区小气候。

(5)修复库岸景观影响度

方案提出的修复模式，可实现对一般水库运行低水位至运行高水位之间区域的植被恢复，同时还将对运行低水位以下2米高差范围进行两栖草带复绿；另外，对运行高水位以上2米高差范围采用景观效果好的灌木进行复绿。因此，可保证水库每年运行期间，大部分时段岸坡处于植被覆盖状态，从而明显提高了水库岸坡的景观度，保证水库每年运行期间，大部分时段岸坡处于植被覆盖状态。

(6)示范推广

深圳市各大、中、小型水库均面临消涨带水土生态危机问题，自2004年以来，根据水利部关于全国水保工作的重点部署，深圳市陆续开展了深圳主要饮用水库流域水土保持综合治理工程，但因考虑到消涨带修复技术难度大，多年来一直未全面开展水库消涨带水土修复工作。总结经验、创新思路，认为恶劣的库岸土壤环境和稀缺的两栖植物品种，是导致修复困难的核心因素，因此，提出了“6类整地+6种两栖植物群落”的修复技术体系，可为消涨带水土生态修复提供可行的技术方案，在深圳地区及南方红壤地区具备一定的推广效益。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。