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边缘效应原理有何实践意义?
利用群落交错区的边缘效应增加边缘长度和交错区面积,提高野生动物的产量
本章重点
一、名词解释
群落最小面积边缘效应生活型谱群落交错区盖度与相对盖度层片
二、问答题
1、简述群落的基本特征。
2、常见的群落成员型有哪几类?
3、生物多样性的主要组成有哪些。
4、物种多样性指数有哪些,各自如何计算?
5、植物生活型类群一般有哪五种。
答:(1)高位芽植物(2)地上芽植物(3)地面芽植物(4)隐芽植物或称地下芽植物
(5)一年生植物
6、计算群落的辛普森多样性指数、香农——威纳尔指数及均匀性指数。
思考题
一、名词解释
基耶尔频度定律生活型频度与相对频度重要值生物多样性
二、问答题
1、解释物种多样性空间变化规律的各种学说有哪些?简要说明。
2、简述边缘效应原理的实践意义?
3、如何制定生活型谱?
4、层片有哪些特征?
1、一定地段上,多物种所组成的聚群是(B)。
A.种群
B.群落
C.有机整体
D.生态系统
2、下列不是机体论观点的是(C)
A.认为群落是自然单位,具有明确的边界
B.它们独立存在,可重复出现
绿色,代表自然,象征生命。当今时代,生态问题已经成为全球关注的焦点,生命离不开绿色,人类呼唤绿色。绿色空间,能给城市和建筑带来舒适、优美、清新和充满生趣的环境。因此,千百年来人类一直在追求着身居城市也能享受“山林之乐”的生活理想。
“田园城市”理论是1898年由英国社会活动家霍华德提出,其基本构思立足于建设城乡结合,环境优美的新型城市,“把积极的城市生活的一切优点同乡村的美丽和一切福利结合在一起”。“绿色城市”的理想模式,在二战之后前苏联与东欧等国家的城市重建中开始大规模的付诸实践。
从“田园城市”到“大地园林化”,这就是近百年来有关人类聚居环境绿色空间规划思想发展的基本轨迹,与之相应,世界各国规划师的工作领域,也逐渐从较小尺度的城乡物质环境建设规划,走向了宏观尺度的区域性,“社会——经济——生态”综合发展规划。大地园林化,成为人类聚居环境营造活动所共同追求的一种崇高理想。
生态绿地系统,使人居环境中发挥生态平衡功能、与人类生活密切相关的绿色空间,即规划上常称之为“绿地”的空间。它作为一类“人化自然”的物质空间之统称,着重表述了人类生存与维系生态平衡的绿地之间的密切关系,同时也强调了绿地影响人居环境建设的主要是生态功能。
城市绿地特色也不是一成不变的,它的内涵会随着时间的推移发生渐变和突变,地形地貌和具有地带性分布特点的植物群落一起,共同筑成了典型的地域自然景观,决定了城市绿地基础。城市绿地根据不同城市自然生态环境,将民俗风情,传统文化,宗教,历史文化等融合在绿地中,营造出不同风格的城市绿地景观,充分体现出城市的历史文脉和精神风貌使城市更富文化品位,也是城市绿地的重要功能。
中国城市绿化从最初的黄土不露天,到见缝插绿,再到把城市绿地当作一个大系统来对待,这三部曲是一个不断完善的过程。依据生态学的理论探寻城市绿地系统的结构、指标和效应,逐步成为中国城市绿地系统研究热点中的热点。
一:对城市绿地系统规划基本定位的认识
虽然目前城市绿地系统规划尚没有明确的法定地位,但在国家的行政文件和相关法规条文中,以及在业内人士的认识上,它是城市总体规划的专项规划,它的规划层次应定位于城市总体规划阶段,它的规划成果应纳入城市总体规划加以落实。在这一定位之下,城市绿地的规划、建设、管理才能真正融入中国的城市规划体系之中得到确实可行的良性发展,从这个意义上说城市绿地系统规划才具有实际的作用。
二:规划定位决定了城市绿地系统规划的工作范畴
作为城市总体规划阶段专项规划的城市绿地系统规划的工作特性或者说实质性内容主要应体现在三个方面:第一,城市各类绿化用地的规划控制,既在保证用地数量的同时,形成合理的绿地布局;第二,城市主要的绿地体系的规划,如公园绿地、防护绿地、减灾避灾绿地等体系的建立;第三,城市绿化特色的拟定,既结合城市自然条件和城市性质,针对不同用地的特点推荐不同的植物品种、配植方式,以形成富有本地特色的城市绿化景观。
其中有两个问题需要澄清:首先,城市绿地系统规划不是所谓的“生态规划”。城市绿地系统规划的实施载体是绿地,绿地的建设的确是改善城市生态环境的重要途径。但是,不能因为绿地具有改善生态环境的作用,就将城市绿地系统规划引伸为城市生态规划。在城市生态系统中,植物只是一个因子。如果我们不讨论所谓“生态规划”本身的提法是否恰当,只是暂且承认它的话,它的工作内容要远远超出植物和绿地的范畴。在城市绿地系统规划中应该运用生态学的原理,从绿地系统的布局结构上、绿地的数量上、以及植物种植的原则上注重绿地生态效益的综合发挥,以求城市绿地对城市生态环境改善作用的最大化。但这只是运用相关学科的理论发展本学科,不存在替代。
第二,城市绿地系统规划不是“生物多样性规划”也无法包含“生物多样性规划”。生物多样性是指“地球上所有生物体及其构成的综合体,包括:遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次,因此,保护生物多样性,也应在基因、物种及其生境三个水平上加以保护”(摘自《辞海》)。从这些基本概念中我们应该已经体会到了生物多样性的保护和城市绿地系统规划的关系。植物是城市绿地建设的主要因子,也是生物的一种类型,但它在城市绿地系统规划和生物多样性规划中都只是一个因子,不能“以点代面”。城市绿地系统规划要将生物多样性保护作为工作内容之一,但绝对不可能取而代之。
三:实践与案例分析
一:厦门市(三区一县)绿地系统规划(1996年10月)
相关内容简述:至1994年末,厦门市市域面积约1516km2,辖6区1县。本规划是除厦门本岛以外4个城区的绿地系统规划,尝试增加了“厦门市市域绿地系统规划构想”一节,旨在对厦门市城市绿地系统提出一些构想和建议。主要内容有:
(1)厦门市域绿地布局结构根据厦门市城市总体规划的规划意图和对厦门市自然山水条件的分析,从整体上把握厦门城市绿地体系的建设,提出融山、海、城、岛、林为一体的“山环城、城环湾、海环城”的布局框架。
(2)厦门市域绿化用地的规划控制要求第一,根据各城区绿地系统规划提出城区绿地的规划指标,如人均公共绿地面积、绿地率等;第二,从城市生态环境改善的角度对厦门市域土地利用规划提出建议,对城市组团隔离带用地、郊野游览休闲用地、水源保护用地、自然生态用地等类型的用地提出规划设想。
二:青岛经济技术开发区绿地系统规划(完成时间:2000年1月)
相关内容简述:青岛经济技术开发区与青岛老市区隔海相望,是青岛的辅城,辖区面积217平方千米,2010年城市建设用地规模为54平方千米。
(1)规划范围与规划层次:第一层次为行政辖区绿地系统规划,用地规模为辖区范围,重点是通过对城区大环境的宏观控制,突出城区西北部山林景观与东南部海滨风光的结合,达到城市山水构架的重建与完善。第二层次为城区绿地系统规划,用地规模为54km2,重点是按城市绿地分类建立城区的绿地体系。第三层次为行政商务中心区绿地控制性规划,用地规模为4.5km2,重点是在重点地区对城区绿地系统规划进行深化,强调微观层面绿地建设管理依据的建立(此阶段实质上为城市绿地系统规划下一层次的工作)。
(2)行政辖区绿地系统规划的主要研究内容第一,土地利用规划对绿地系统规划的限定因素的明确;第二,自然山水骨架为绿地结构提供的基础条件的明晰;第三,城市人工开发对绿地结构影响因素的分析;第四,景观要素与结构的把握;第五,开发区绿地结构的构建。
(3)行政辖区绿地系统规划的主要规划内容第一,规划的定位;第二,系统的构成;第三,与海洋生态系统相关的保护要求;第四,城区风景区、森林公园、农副产品加工区、旅游度假区的规划控制要求;第五,开发区总体规划用地范围内绿地的规划指标。
以上规划均以加强城市生态环境建设,创造良好人居环境,促进城市可持续发展为中心,确定城市“生态优先”的可持续发展战略,努力建成总量适宜、分布合理、植物多样、景观优美的城市绿地系统。秉执“开敞空间优先,生态优先、因地制宜、系统整合、远近结合、地方特色、弹性发展、可操作性“的原则,在对城市生态进行整合分析和绿地现状调查分析的基础上,因地制宜地、科学地制定城市绿地的发展指标,合理安排市域大环境绿化的宏观空间布局和各类园林绿地建设,达到保护和改善城市生态环境、优化城市品质、促进社会、经济可持续发展的目的。
结束语:
世纪之初,中国现代城市建设正处于一个非常重要的转折时期,国家把城市化列入了国民经济与社会发展的战略目标,全社会都不约而同地重视环境保护和生态建设。城市绿地系统,是城市地区人居环境中维系生态平衡地自然空间和满足居民休闲生活需要地游憩地体系,也是有较多人工活动参与培育经营地、有社会、经济、环境效益地各类城市绿地的集合。城市绿地系统与人居环境的建设与发展之间有着密切的互动关系。为了加强城市生态环境建设,创造良好的人居环境,促进城市可持续发展,在城市总体规划阶段,必须同步进行城市绿地系统专项规划。
摘要:本文通过引言引出进行城市绿地系统规划的必要性,在给城市绿地系统规划的定位下,澄清它与“生态规划”、“生物多样性规划”的区别和不同。以厦门和青岛的城市绿地系统规划为例,进一步阐述了城市绿地规划的范畴和具体内容。
关键字:绿色空间;生态绿地系统;城市绿地系统;生态规划;生物多样性
参考书目:
1李敏.城市绿地系统与人居环境规划[M].北京:中国建筑工业出版社,2001
2徐乃雄.城市绿地与环境[M].北京:中国建材工业出版社,2002
1.与植物对矿物质离子的吸收有关的是 ( )
A.矿物质离子的浓度
B.温度、水、气体等环境条件
C.植物对矿物质离子的吸收能力
D.以上三个都正确
2.在竞争中的种群增长方程中,竞争系数α、β卢与K1、K2决定物种1、2的竞争结果。物种1取胜,物种2被排斥α、β与K1、K2的关系是 ( )
2015年成人高考生态学基础模拟试题及答案(六)
3.种类组成贫乏,乔木以松、冷杉、云杉、落叶松为主的生态系统是 ( )
A.热带雨林
B.落叶阔叶林
C.常绿阔叶林
D.北方针叶林
4.一个生态系统必须有的生物成分是 ( )
A.植物、动物
B.生产者、分解者
C.动物、微生物
D.微生物、植物
5.可持续农业的目标是 ( )
A.促进农村综合发展,减少多种经营
B.保证稳定持续增长的农业生产率
C.保持健康、协调的生态环境,有益于城市人民身体健康
D.合理利用、保护资源,特别是要保证土壤肥力得到快速的提高
6.现代生态学发展的主要特点之一是( ).
A.以微观层次为主
B.向微观和宏观发展
C.以宏观层次为主
D.以个体层次为主
7.植物花芽的分化和形成的过程中,起着主导作用的是 ( )
A.光照时间
B.光照强度
C.光照长度
D.光照速度.
8.黑龙江省是种植水稻纬度最北的地方,此现象是___ 对生物分布的限制作用的表现。 ( )。
A.日照强度
B.日照长度
C.常年温度
D.有效积温
9.种群的性别比例直接影响种群的繁殖力,两性花植物种群的繁殖 ( )
A.应考虑性别比例问题
B.不考虑性别比例问题
C.应考虑育龄雌体数问题
D.不考虑育龄雌体数问题
10.下列选项中,不属于种群自动调节机制的是 ( )
A.遗传诃节
B.食物调节
C.内分泌调节
D.动物的领域性
11.早稻是不宜连作的农作物,其原因是 ( )
A.种群调节
B.竞争作用
C.抗毒作用、
D.他感作用
12.辛普森多样性指数公式中Pi的意义是 ( )
A.群落中的物种数
B.物种i个在群落中的盖度
C.物种i的个体数
D.物种i个体数占群落中总个体数的比例
13.从裸岩开始的旱生演替又属于 ( )
A.快速演替
B.次生演替
C.内因性演替
D.外因性演替
14.中国植物群落分类的高级单位是 ( )
A.群丛
B.群丛组
C.植被型
D.群系组
15.生态系统中的植物群落光能利用率一般是 ( )
A.1%
B.5%
C.10%
D.20%
16.时间长、范围广、闭合式的循环是 ( )
A.气相型循环
B.生物循环:
C.沉积型循环
D.地球化学循环
17.碳循环不平衡带来的环境问题是 ( )
A.臭氧层破坏
B.酸雨
C.温室效应
D.水体富营养化
18.使多样性维持高水平的措施是 ( )
A.保持平静
B.强度干扰
C.中度干扰
D.低度干扰
19.最重要的温室气体是二氧化碳,其对温室效应的作用 ( )
A.100%以上
B.80%以上
C.50%以上
D.20%以上
20.下列属于生态因子的是 ( )
A.温度、食物、湿度、氧气、二氧化碳等条件
B.温度、食物、光、土壤、氧气、二氧化碳等条件
C.温度、湿度、氧气、二氧化碳和其他相关生物等条件
D.温度、湿度、食物、空气和其他相关生物等条件
二、填空题:21~40小题,每小题2分。共40分。把答案填在题中的横线上。
21.既能按气相型循环,又能按沉积型循环的元素是___ 。
22.一般来讲,土壤的质地可分为沙土、黏土和___ 三大类。
23.当水分不足时,往往会引起动物___ 。
24.两个或多个群落或生态系统之间的过渡区域叫 ___ 。
25.群落演替的先决条件是___ 。
26.碳循环失调的环境问题是 ___ 。
27.而容积较小,临时性,与外界物质交换活跃的库称为___ 。
28.生态学研究的每一个高层次对象,都具有其下级层次对象所不具有的某些___ 。29.在未被生物占领过的区域,从没有种子或孢子体的状态的原生裸地或水体开始的演替,叫___。
30.一些物种的种群密度有一个下限要求,如果低于临界下限,该生物种就不能正常生活,甚至不能生存,这就是___ 。
31.种群的数量随时问的变化而上下摆动的情况称为___ 。
32.在生物机体内部自发性和自运性的时间节律,这种内源节律不是精确的24h,因此称为9___ 。
33.能够被植物叶绿素吸收利用的太阳辐射称___ 。
34.旱生植物在形态结构上的特征,一方面表现为增加水分摄取;另一方面表现为 。
35.次生演替过程中若群落被进一步破坏叫群落退化或___ 。
36.全球生态学又叫 ___ 。
37.水生植物区别于陆生植物之处,一是通气组织发达;二是机械组织___ 。
38.群落演替最后达到和环境紧密协调的稳定群落叫 ___ 。
39.根据物质循环的路径不同,生物地球化学循环可分为___ 和沉积型循环两种类型。40.生物群落是指在一定时间内居住在一定空间范围内的___ 的集合。
三、判断题:41~50小题,每小题2分,共20分。判断下列各题的正误。正确的在题后的括号内划“√”,错误的划“×”。
41.土壤及时满足植物对水、肥、气、热要求的能力,称为土壤肥力。 ( )
42.根据植物的可见结构成分的不同而划分的类群,就是植物的生态型。 ( )
43.特有种属于群落成员。 ( )
44.阳光被大气层的气体所吸收。因此,由于地理位置的不同,辐射的能量也有差异。( )
45.生物群落是生物种内许多个体组成的群体。 ( )
46.群落内部的环境变化是由群落本身的生命活动造成的,与外界环境条件的改变没有直 接的关系。 ( )
47.地形因子对生物的作用主要是直接作用。 ( )
48.生态系统的生产力是指某个种群或生态系统所生产出的有机物的数量、重量或能量。( )
49.原生演替的是森林。 ( )
50.生态农业是运用生态学原理和系统科学的方法,把现代科技成果与传统农业技术精华结合起来而建章的具有高功能、高效益的农业系统。因此,生态农业可以根本解决地球日益增长的人口与粮食短缺的问题。 ( )
四、简答题:51~53个小题.每小题10分。共30分。
51.什么是植物的温周期现象?简述昼夜变量与植物干物质积累的关系.
52.什么是种间竞争?简述种问竞争的特点和类型。
53.生物群落有哪些基本特征?
1、植物分泌毒素抵抗微生物入侵称为()
A.他毒作用
B.他感作用
C.抗毒作用
D.抑制作用
2、下列有关种群的爆发的说法正确的是()
A.种群的爆发指某一种群在一短暂时期内发生一般性增殖
B.种群的爆发指某一种群在一短暂时期内发生爆发性增殖
C.种群的爆发指某一种群在很长时期内发生一般性增殖
D.种群的爆发指某一种群在很长时期内发生爆发性增殖
3、有发达的根系,叶面积很小,叶片化成刺状、针状或鳞片状,且气孔下陷,这种植物是()
A.少浆植物
B.多浆植物
C.湿生植物
D.中生植物
4、由于种群内个体间竞争而产生的种群分布是()
A.均匀分布
B.随机分布
C.成群分布
D.内分布
5、生物之间为争夺有限的营养、空间和其他共同需要而发生斗争,这种关系称为()
A.竞争
B.共生
C.互惠
D.中性
6、如果一个区域受保卫,不允许其他动物(通常是同种动物)的进入,那么这个区域称为()
A.领域
B.家域
C.地域
D.界域
7、下列不属于生态农业范围的是()
A.发展农村沼气
B.实行秸秆还田
C.利用风能
D.现代化耕作
8、骆驼的血液里含有一种特别的蛋白可以保持血液的水分,这是动物对环境的湿度的一种()
A.体型构造的适应
B.行为的适应
C.生理的适应
D.遗传的适应
9、原始森林遭到破坏后,到再次形成森林的过程为()
A.原生演替
B.次生演替
C.水生演替
D.旱生演替
10、与K对策生物相比,r对策生物一般()
A.出生率低、寿命较短
B.出生率低、寿命长
C.出生率高、寿命较短
D.出生率高、寿命长
11、 下列生态因子中,对生物起间接作用的是()
A.温度
B.雨水
C.坡向
D.光照
12、 在五大社会问题里,核心问题是()
A.人口
B.资源
C.粮食
D.能源
13、 遗传多样性是发生在()
A.分子水平
B.原子水平
C.离子水平
D.物质水平
14、 甲、乙群落各有l00个个体,其中甲中90个属于种A,10个属于种B,而乙中种A、种B各占一半,甲、乙群落均匀度的比较结果为()
A.甲高
B.乙高
C.一样
D.无法比较
15、 下列有关沙土类土壤的叙述不正确的是()
A.土壤中以粗沙和细沙为主
B.土壤黏性大
C.土壤孔隙多
D.土壤通气透水性好
16、 下列哪种方式是生物为适应低温环境而采取的措施()
A.夏眠
B.穴居
C.迁移
D.昼伏夜出
17、 在单向风的影响下,树木对风适应的明显特征是()
A.矮化
B.顶冠
C.根不发达
D.旗冠
18、 水稻和陆稻属于下列哪种生态型()
A.气候
B.土壤
C.生物
D.相同的
19、 高温对动物的有害影响是()
A.破坏酶的活性,使蛋白质变性
B.破坏酶的活性,使蛋白质不变性
C.增加酶的活性,使蛋白质变性
D.增加酶的活性,使蛋白质不变性
20、 下列土壤分类中不属于同一类的是()
A.燥红土
B.黑钙土
C.灰化土
D.红色石灰土
二、填空题:共20个小题,每题2分,共40分。
21、 地球淡水的重要来源是______。
22、 在种群的进化与适应过程中,两种最基本的生态对策是r对策和______。
23、 生态系统的核心组成部分是______。
24、 北方针叶林分布在北半球高纬地区,它的分布区域属______。
25、 种的多样性具有两重含义,即种的丰富度和______。
26、 生态学中,把由个体、家庭或其他社群单位所占据的,并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间称为______。
27、 环境按性质可分为自然环境、______和社会环境。
28、 农田防护林带,按其外部形态和内部特征可分为不透风结构林带、______和通风结构林带三种结构类型。
29、 种群较长期地维持在几乎同一水平上,称为______。
30、 人工辅助能可分为______和工业辅助能。
31、 在大气上空的______能吸收过滤掉紫外线辐射中的波段,保护地面生物免受紫外线伤害。
32、一些有毒物质在沿食物链传递的过程中,其浓度逐级升高,这种现象称为生物______。
33、 凡未受人类干扰或扶持,在一定空间和时间范围内,依靠生物和环境本身的自我调节能力来维持相对稳定的生态系统,是______。
34、 减少二氧化碳排放的途径主要有两条:改进能源结构和提高______。
35、 元素和化合物沿着特定的途径从环境到生物体,再从生物体到环境,不断地进行着反复循环变化的过程叫______。
36、 在个体水平上,生态系统的稳态机制主要通过生理的和______变化去适应环境的变化。
37、 是指生态系统中一定空间内的生物在一定时间内所生产的有机物质积累的速率。
38、 地方性风主要包括海陆风、山谷风和______。
39、种群在某种特定环境下实际出生率又称为______,它是随环境条件变化而变化的。
40、 生物地球化学循环包括地质大循环和______两方面。
三、判断题:每小题2分,共20分。
41、 为了避免病虫害的发生,我们应该彻底消灭害虫种群。()
42、 海洋是生产力和生物量的生态系统类型。()
43、 原始森林遭到破坏后,形成森林的过程为原生演替。()
44、 人类掠夺式的开发造成生态环境破坏是生物灭绝和濒危的主要原因。()
45、 生物群落是植物、动物、微生物有序协调统一的群体。()
46、 种群内成员间的竞争常导致均匀分布。()
47、 “赤潮”是由氮磷引起的水体富营养化所致的。()
48、 附生植物与被附生植物之间是一种典型的寄生关系。()
49、 浮游生物增长形成“赤潮”的种群动态是不规则波动。()
50、全球生态学的研究对象是全球陆地和全球海洋。()
四、简答题:共3个小题,每小题10分,共30分。
51、简述有关群落演替顶极学说中,单元顶极论和多元顶极论有何异同点。
52、 若按演替进程时间的长短划分,演替可分为哪几类?
53、简述谢尔福德(Shelford)耐性定律及生物耐性的主要特点。
关键词城市河道;生态化治理;设计方法
过去,城市河道治理往往偏重于水利灌溉、排水泄洪,护岸硬化、渠化现象严重,加上两岸居民生活污水、垃圾的排入,导致很多河道变成臭水沟,水生物无法生存,生态系统遭到极大破坏。在日益严峻的环境危机中,城市的建设者们开始寻找一条有效的生态化解决方案,以解决钢筋混凝土丛林中人与自然隔绝的现象,创造一个水清岸绿、虫叫蛙鸣、人与自然和谐生存的水岸环境[1]。
生态恢复是一个系统工程,河道的生态化治理措施应该是多方面、全方位的,而这些措施围绕的核心就是如何进行生态系统的恢复,这就对设计者提出了新的挑战[2]。每一个设计元素都应该为生态恢复创造有利条件,从而形成生态化河道,即通过人工物化,使治理后的河道能够贴近自然原生态,体现人与自然和谐共处,逐步形成草木丰茂、生物多样、自然野趣、水质改善、物种种群相互依存,并能达到有自我净化、自我修复能力的水利工程[3]。所以,设计者应该多利用自然的抗干扰、自我修复能力来处理人与自然的关系,而不是大量采用人工结构和形式来取代自然,这是生态设计与传统设计方法的区别。
1河道线型设计
河道线型设计即河道总体平面的设计。由于城市用地紧缺,河道滨水地带不断被侵占,水面越来越少,河宽越修越窄,但是为了泄洪的需要,要保证过水断面,只好将河道取直、河床挖深,这样对驳坎的强度要求就逐步提高,建设费用逐渐加大,而生态功能逐渐衰退,河道基本成为泄洪渠道,这与可持续发展的战略相悖。而生态化治理需要退地还河,恢复滨水地带,拆除原先视觉单调、生硬、热岛效应明显的渠道护岸,尽量恢复河道的天然形态,宜弯则弯,宽窄结合,避免线型直线化。
自然蜿蜒的河道和滨水地带为各种生物创造了适宜的生境,是生命多样性的景观基础。河湾、凹岸处可以为生物提供繁殖的场所,洪峰来临时还可以将其作为避难场所,为生物的生命的繁衍增加湿地、河湾、浅滩、深潭、沙洲等半自然化的人工形态,既增添了自然美感,又可以利用河流形态的多样性来改善生境的多样性,从而改善生物群落的多样性。相对于直线化的渠道,自然曲折的河岸设计更能够提高水中含氧量,增加曝气量,因此也更有利于改善生物的生存环境。
从工程的角度看,自然曲折的河道线型能够缓解洪峰,削减流水能量,控制流速,所以也减少了流水对下游护岸的冲刷,对沿线护岸起到保护作用。退地还河、滨水地带的恢复,使得城市建设设计人员在河道断面的设计上留有选择的余地,不需要采用高强度的结构形式对河滨建筑进行保护。顺应河势,因河制宜,无疑在工程经济性方面也是较为有利的。
2河道断面设计
河道断面的选择除了要考虑河道的主导功能、土地利用情况之外,还应结合河岸生态景观,体现亲水性,尽量为水陆生态系统的连续性创造条件。
传统的矩形断面河道既要满足枯水期蓄水的要求,又要满足洪水期泄洪的要求,往往采用高驳坎的形式,这样就导致水生态系统与陆地生态系统隔离,两栖动物无法跃上高驳坎,生物群落的繁殖受到人为的阻隔。梯形断面的河道在断面形式上解决了水陆生态系统的连续性问题,但是亲水性较差,陡坡断面对于生物的生长仍有一定的阻碍,而且不利于景观的布置,而缓坡断面又受到建设用地的限制。复式断面在常水位以下部分可以采用矩形或者梯形断面,在常水位以上部分可以设置缓坡或者二级护岸,在枯水期流量小的时候,水流归主河道,洪水期流量大,允许洪水漫滩,过水断面陡然变大,所以复式断面既解决了常水位时亲水性的要求,又满足了洪水位时泄洪的要求,为滨水区的景观设计提供了空间,而且由于降低了驳坎护岸高度,结构抗力减小,护岸结构不需要采用浆砌块石、混凝土等刚性结构,可以采取一些低强度的柔性护岸形式。人类活动较少的区域,在满足河道功能的前提下,应减少人工治理的痕迹,尽量保持天然河道面貌,使原有的生态系统不被破坏。所以在河道断面的选择上,应尽可能保持天然河道断面,在保持天然河道断面有困难时,按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序进行选择。
然而在河道治理的过程中,也应该避免断面的单一化。不同的过水断面能使水流速度产生变化,增加曝气作用,从而加大水体中的含氧量。多样化的河道断面有利于产生多样化的生态景观,进而形成多样化的生物群落。例如在浅滩的生境中,光热条件优越,适于形成湿地,以供鸟类、两栖动物和昆虫栖息。积水洼地中,鱼类和各类软体动物丰富,它们是肉食性候鸟的食物来源,鸟粪和鱼类肥土又能促进水生植物生长,水生植物又是植食鸟类的食物,从而形成了有利于鸟类生长的食物链。深潭的生境中,由于水温、阳光辐射、食物和含氧量随水深变化,所以容易形成水生物群落的分层现象。
3河道护岸形式
传统的河道护岸在材质方面大多数采用混凝土及浆砌块石等硬质材料,整个护岸形成一个封闭的体系,犹如给河道穿上了一层盔甲,但只考虑了河道的安全性,却忽视了对河流环境和生态系统及其他动植物与微生物生存环境的影响;不仅阻碍了水生态循环系统,连动植物、微生物的整体生物链都被阻断;地下水与河水也不能及时的沟通,水循环过程被隔断,河道变成了只进不出的封闭水体,从而有悖于城市的生态化建设。
在建设生态河道的过程中,河道护岸是否符合生态的要求,是否能够提供动植物生长繁殖的场所,是否具有自我修复能力,是设计者应该着重考虑的事情。生态护岸应该是通过使用植物或植物与土工材料的结合,具备一定的结构强度,能减轻坡面及坡脚的不稳定性和侵蚀,同时能够实现多种生物的共生与繁殖、具有自我修复能力、具有净化功能、可自由呼吸的水工结构。
目前很多设计者提出了一些有效的护岸设计方法,如土工格栅边坡加固技术、干砌护坡技术、利用植物根系加固边坡的技术、渗水混凝土技术、石笼、生态袋、生态砌块等[4]。这些结构的共同点:一是具有较大的孔隙率,护岸上能够生长植物,可以为生物提供栖息场所,并且可以借助植物的作用来增加堤岸结构的稳定性;二是地下水与河水能够自由沟通,能够实现物质、养分、能量的交流,促进水汽的循环;三是造价较低,不需要长期的维护管理,具有自我修复的能力;四是护岸材料柔性化,适应曲折的河岸线型。但是生态护岸也有一些局限性,选用的材料及建造方法不同,堤岸的防护能力相差很大,所以要根据不同的坡面形式,选择不同的结构形式。坡面较缓的河段,可以选择生态砌块、土工格栅等柔性结构,而坡面较陡的河段,可以选择干砌块石、石笼、渗水混凝土等半柔性的结构;生态护岸建造初期强度普遍较低,需要有一定时间的养护,以便植物的生长,否则会影响到以后防护作用的发挥;施工有一定的季节限制,常限于植物休眠的季节。
俗话说“虾有虾径、蟹有蟹路”,各种生物都有自身独特的生活习性,而不同的生态护岸结构形式能够满足不同的生物生长繁殖需求,例如石材类护岸可以提供螺蛳、螃蟹等生物的寄居攀附,自然边坡及土工格栅护岸可以提供泥鳅等软体动物生长,浅滩地段适宜浮游生物的繁殖,深潭区域适宜鱼类活动,所以在驳岸形式上,要根据地形地貌、原始的植被绿化情况,选择多种护岸形式,为各种生物创造适宜的生长环境,体现生命多样性的设计构思,这样既可以保持丰富多样的河岸形式,延续原始的水际边缘效应,又给各种生物提供了生长的环境、迁徙的走廊,容易形成完整的生物群落。
4植物配置设计
植物根系可固着土壤,提高土壤持水性,增加土壤的有机质含量,既改善土壤的结构与性能,增加抗侵蚀能力和抗冲刷能力,起到固土护岸的作用,又能提高河岸土壤肥力,改善生态环境。而且随着时间的推移,植物不断生长,这些作用将会不断加强。
植物枝叶可截留雨水,过滤地表径流,水边植物的枝叶能抵消波浪的能量,从而起到保护堤岸、净化水质、涵养水源的作用。丰富的植物群落,也为动物、水生物提卵场与栖息地[5]。
植物还具有净化水质的作用,污水中的氮磷等物质被植物吸收,能够转化为生长所需要的营养成分,变废为宝,从而实现“污”“水”分离,降低河道富营养化水平。研究人员对生态化治理的河道进行监测发现,NH4+、TP、CODMn和SD指标都明显降低,水体质量得到显著提高[6]。
根据生长条件的不同,河道植物分为常水位以下的水生植物、河坡植物、河滩植物和洪水位以上的河堤植物。在选择植物的时候,不仅要达到丰富多彩的景观效果,层次感分明,给人以赏心悦目的视觉享受,而且要具有良好的生态效果,根据水位和功能的不同,选择适宜该水位生长的植物,并达到一定的功能。在常水位线以下且水流平缓的地方,应多种植生态美观的水生植物,其功能主要是净化水质,为水生动物提供栖食和活动场所,美化水面,根据河道特点选择合适的沉水植物、浮水植物、挺水植物,并按其生态习性科学地配置,实行混合种植和块状种植相结合;常水位至洪水位的区域是河道水土保持的重点,其上植物的功能有固堤、保土和美化河岸作用,河坡部分以湿生植物为主,河滩部分选择能耐短时间水淹的植物,河道植物的配置应考虑群落化,物种间应生态位互补,上下有层次,左右相连接,根系深浅相错落,以多年生草本和灌木为主体,在不影响行洪排涝的前提下,可种植少量乔木树种。洪水位以上是河道水土保持植物绿化的亮点,是河道景观营造的主要区段,群落的构建应选择以当地能自然形成片林景观的树种为主,物种应丰富多彩、类型多样,可适当增加常绿植物比例,以弥补洪水位以下植物群落景观在冬季萧条的缺陷。这样,水生植物与河边的灌乔木呼应配合,就形成了有层次的植物生态景观。
在植物种类的选择上,要尽量选择适宜本地区气候环境的物种,同时不造成外来物种入侵,植物生长后构成的景观层要分明。水际边缘地带要选择抗逆性好、管理粗放、植物根系发达、固土能力强的植物,比如香根草、百喜草等。人工污染较严重的河段或者郊区无污水管网的河段,要选择环保效果好,能有效地消除氮磷、油污、有毒化学物质的植物种类,以达到生态治河的目的,比如伊乐藻、苦草、狐尾藻、金鱼藻、浮萍、美人蕉等。有关研究表明,沉水植物比浮水、挺水植物更能有效去除污染物。有种植槽或湿地的地方,可以根据水生植物适应水深的情况,配置多种水生植物,重构水生植物、鱼类、鸟类、两栖类、昆虫类动物的良好栖息场所,比如芦苇、荷花等。
综上所述,生态河道的设计需要各方面因素的配合,设计者要拓宽思路,结合生态学、工程学、水利学的知识,相互补充,才能形成一套有效的设计方法。
河道的生态化治理是一个可持续发展的系统工程,要通过设计、施工、养护等一系列措施模拟一个生物生长的适宜环境,为各类水生、陆生和两栖类动物、植物以及微生物提供栖息、繁衍和避难的场所,并且,除采取工程和植被措施外,还必须有选择的放养水生动物及微生物,恢复生物的多样性,重建生物系统的生态链。
5参考文献
[1] 叶碎高,王帅,张锦娟.河道植物措施与生物多样性研究进展与展望[J].水利与建筑工程学报,2008,6(2):41-43.
[2] 韩玉玲,严齐斌,应聪慧,等.应用植物措施建设生态河道的认识和思考[J].中国水利,2006(20):9-12.
[3] 王建新,邱俊杰,孙逾越,等.河道生态修复示范工程对水体总氮、总磷等指标的影响[J].浙江水利水电专科学校学报,2008,20(1):53-55.
[4] 朱永祥,彭月琴.太原市生态河道护岸初探[J].科技情报开发与经济,2007,17(5):279-280.