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关键词:湿地生态;修复;景观规划
中图分类号:X37 文献标识码:A
湿地被称为“地球之肾”,是人类重要的生存环境。湿地有助于调节气候、水文,对水质起到净化的作用。城市人口不断增加,城市化的进程加快,人们对湿地进行不合理的开发,导致湿地的面积减少,功能退化,生物多样性下降。湿地遭到不同程度的破坏,甚至影响到整个生态环境。因此,必须对湿地进行保护、修复,使其恢复到正常的生态系统结构及水平。
1 城市湿地现状
1.1 城市湿地污染现状
20世纪80~90年代,由于工业废水以及生活污水任意排放到湿地中,导致湿地水质质量下降,水体富营养化严重,部分湿地甚至丧失了其基本的功能。1998年以来,很多淡水湖以及城市的湖泊均遭受了不同程度污染。湿地的污染严重威胁到湿地的功能。污染使得水质恶化,生物多样性降低。尽管我国对湿地采取了一系列保护措施,但是效果并不理想,污染还在继续。要恢复湿地原有基本功能,必须加强湿地保护,加大治理的力度,恢复湿地功能,使湿地得到可持续发展。
1.2 湿地生物多样性遭到破坏
在我国,很多经济海区以及湖泊存在滥捕的现象,损害了天然的鱼类资源,物种的生存繁衍受到威胁。此外,湿地的平衡遭到破坏。海域鱼类的数量、种类减少,种群结构呈现低龄化以及小型化的趋势。在内陆的生态系统中也是如此。
1.3 湿地面积减少
根据相关文献资料,我国湿地的面积在不断减少,湿地的功能严重下降,原因表现在以下几方面:滥开农用地;改变湿地的功能;湿地向城市化的方向转变。据调查数据显示,我国围垦湖泊的面积达到130万hm2,由于围垦湖泊,丧失的湿地面积达到350亿m3,总量超过我国5大淡水湖泊的面积。
1.4 过度的开采水资源
湿地为工农业以及居民生活提供水源,湿地供水能力的降低,最主要的原因是用水不合理。例如,西北以及华北等地区,从湿地过度的取水,湿地水文遭到严重的破坏,部分湿地已经消失,如居延海。
2 城市湿地生态修复
2.1 城市湿地生态修复的原则
城市湿地与自然湿地存在差异,城市的湿地比较零散,多呈斑块状,面积比较小,功能因城市而异,对湿地的破坏主要是人为的因素,恢复的原则以及目标和自然湿地存在差异。
2.1.1 生态学的原则
结合城市生态系统演变的规律,有步骤、有计划性的进行修复,结合生物的多样性,建立生态系统的群落,使得湿地生态系统的物质循环以及能量转化处于最佳的状态。
2.1.2 地域性原则
在制定湿地生态恢复方案时,需要结合城市的地理位置,根据当地的气候特点,按照湿地的类型以及功能要求等,制定合理的方案。
2.1.3 风险最小以及效益最大原则
修复城市湿地,技术性较强,耗费大量的时间以及资金。主要是由于生态系统较为复杂,环境因素存在不确定性,受到人为因素的限制,对于生态系统的恢复不能进行准确的把握。对湿地生态系统进行修复存在一定的风险性。在修复城市湿地的过程中,必须做好准备,以最小风险、最大效益为原则。对湿地问题进行仔细的分析,结合湿地的生态特点,进行科学估计。此外,还要考虑到经济效益以及社会效益的问题,力求3者达到统一。
2.2 湿地修复的目标
城市湿地生态修复的目标总体上分为3个方面:修复湿地的生态功能即生命支持的功能;提高城市的人文服务功能;增加湿地的美观,提升休闲度假的程度。
从细节加强分析,主要体现在6个方面:增加物种多样性。湿地系统动物群落以及植物群落得以恢复,湿地生态系统生产力以及自我维持的能力得以提高;使植被与土壤达到原来的水平。在湿地生态系统中,适度的植被可以对地表的径流循环进行充分的利用,使湿地具备更好的涵养水分的能力,提高土壤的肥力可以使植被覆盖度增加;把湿地的美化以及污水的处理紧密结合;使湿地景观体现视觉以及美学的价值;恢复城市湿地的面积,只有面积达到一定的标准,才可以正常的发挥作用;修复湿地水文情况。湿地的水量有助于调节动物、土壤等。
2.3 湿地修复的方案
湿地修复的方案主要体现在以下几个方面:将占用的农地退还成湿地,增加湿地的面积;针对污染,采取有效的治理措施,达标排放;开凿人工的渠道,使城市内部湿地的斑块连接度增强;人工种植挺水植物以及芦苇,使植物群落得以恢复;实施植树造林,增加森林的覆盖率;在湿地投放底栖动物,连接腐食食物链以及生食食物链,恢复生物的多样性;在湿地建立污水处理的系统;修建水利工程,使水源问题得以解决。
上述方案具有普遍适用性,然而城市湿地退化的原因存在差异,在进行城市湿地的修复时,必须对当地的气候、社会条件以及经济条件进行仔细的调查,综合多种因素考虑,进行科学的判定,根据湿地退化的程度,有针对性的采取措施。
3 城市湿地生态恢复与景观规划的措施
3.1 加强湿地保护的立法工作
现阶段,在我国,对湿地保护缺乏相应的法律法规。虽然部分政策、法规与湿地相关,但是较为零散,系统性不强。湿地的管理非常混乱,因此,需要针对湿地保护制定专项的法律法规。
3.2 改善湿地的水体环境
修复湿地的水环境,主要是采用人工的方法,如促流、清淤等,改善水体的纳污能力。结合城市湿地地形、水文特征以及污染源的分布情况,利用微生物进行净化,建设生物栅,进行复合滤床的处理。改善污染点的情况,实现水质的改善。
3.3 对水生的动植物带进行修复
种植水生植物,可以对湖泊富营养化起到抑制的作用,从而使水质的情况得到改善。在选择植物时,需要对原有的植物进行保护,以乡土植物为主体,适当的补种植物。
采用多种植物,可以产生视觉上的效果,与此同时,景观效果比较丰富,具有层次感,可以补充水污染处理功能,有助于生态系统的自我循环。在配置植物时,从植物的层次来讲,注意灌木植物与水草植物的区别,把不同层次的植物合理的搭配在一起;从功能的角度考虑,可以采用发达的茎叶类植物,对阻挡水流、沉降泥沙起到一定的作用,发达的根系类植物可以起到吸收的作用。植物搭配,可以保持城市湿地的完整性,生态效果较好。
采用乡土植物,尽量少用外来物种。外来的物种对当地生态系统的影响,不外乎2种:难以适应当地的环境,成活率低;过度繁殖,威胁到乡土植物的生存,情况严重,会损害群落系统。
3.4 增加植被的覆盖率
在湿地中,植被覆盖对防止水土流失起到一定的作用,可以增强土壤的肥力。在修复湿地时,需要保持原有的河岸线,利用植被进行生态护岸。主要是把乔木以及灌木混合种植,搭配水生植物,由水生植物延续到陆生植物,借助植物的根系来稳固堤岸,使护岸与自然相融合。营造差异性的生态环境,提升生物的多样性;保护湖泊湿地,为生物提供成长的空间,使生物的物种增加,生物的多样性增强。
3.5 使湿地的保护与城市水资源管理相结合
在湿地中,水是关键的部分。对于湿地生态系统而言,水是重要的组成部分,在进行湿地水资源的处理时,应当对水资源进行优化配置,对城市用水的结构进行调整,普及节水的技术,使得水资源得到有效的利用。对于湿地的供水问题,必须把生产、生活以及生态用水统一起来,对水资源的综合利用制定长远的计划,对城市的水资源进行统一的管理。
4 结语
社会在不断向前发展,人口越来越多,人与地之间的矛盾更加突出,人与动植物之间也存在矛盾。湿地就是比较明显的例子。现阶段,湿地面积减少,水资源开采过度,污染较为严重,湿地系统生物的多样性受到影响,因此,必须加强城市湿地的修复,进行景观的规划设计。按照地域性以及生态多样性的原则进行,加强湿地保护的立法工作,改善湿地的水体环境,修复水生动植物,增加植被的覆盖率,使城市湿地生态系统处于稳定的状态。
参考文献
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关键词湿地保护;湿地生态恢复;技术
湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统,具有保持水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候和维护生物多样性等重要生态功能。健康的湿地生态系统,是国家生态安全体系的重要组成部分和经济社会可持续发展的重要基础。保护湿地以及湿地生态的恢复,对于维护生态平衡,改善生态状况,实现人与自然和谐,促进经济社会可持续发展,具有十分重要的意义。
1湿地保护技术
由于湿地处于水陆交互作用的区域,生物种类十分丰富,仅占地球表面面积6%的湿地,却为世界20%的生物提供了生境,特别是为濒危珍稀鸟类提供了生息繁殖的基地,成为众多珍稀濒危水禽完成生命周期的必经之地。
一个系统的面积越大,该系统内物种的多样性和系统的稳定性越有保证。因此,增加湿地的面积是有效恢复湿地生态系统平稳的基础。严禁围地造田,对湿地周围影响和破坏湿地生境的农田要退耕还湿,恢复湿地生境,增加湿地面积[1]。湿地入水量减少是造成湿地萎缩不可忽视的原因,水文条件成为湿地健康发展的制约因素,需要通过相关水利工程加以改善,增加湖泊的深度和广度以扩大湖容;增加鱼的产量,增强调蓄功能;积极进行各湿地引水通道建设,以获得高质量的补充水源;加强水利工程设施的建设和维护,加固堤防,搞好上游的水土保持工作,减少泥沙淤积;恢复泛滥平原的结构和功能以利于蓄纳洪水,提供野生生物栖息地。
2湿地生态恢复技术
湿地恢复是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建,再现干扰前的结构和功能,以及相关的物理、化学和生物学特性,使其发挥应有的作用[2]。根据湿地的构成和生态系统特征,湿地的生态恢复技术可概括为以下3个部分:一是湿地生境恢复技术。湿地生境恢复的目标是通过采取各类技术措施,提高生境的异质性和稳定性。湿地生境恢复包括湿地基底恢复、湿地水状况恢复和湿地土壤恢复等。湿地的基底恢复是通过采取工程措施,维护基底的稳定性,稳定湿地面积,并对湿地的地形、地貌进行改造。基底恢复技术包括湿地基底改造技术、湿地及上游水土流失控制技术、清淤技术等。湿地水状况恢复包括湿地水文条件的恢复和湿地水环境质量的改善。水文条件的恢复通常是通过筑坝、修建引水渠等水利工程措施来实现;湿地水环境质量改善技术包括污水处理技术、水体富营养化控制技术等。二是湿地生物恢复(修复)技术。主要包括物种选育和培植技术、物种引入技术、物种保护技术、种群动态调控技术、种群行为控制技术、群落结构优化配置与组建技术、群落演替控制与恢复技术等。三是生态系统结构与功能恢复技术。主要包括生态系统总体设计技术、生态系统构建与集成技术等。湿地生态恢复技术的研究既是湿地生态恢复研究中的重点,又是难点。
退化湿地生态系统恢复,在很大程度上,需要依靠各级政府和相关部门重视,切实加强对湿地保护管理工作的组织领导,强化湿地污染源的综合整治与管理,通过部门间的联合,加大执法力度。要严格控制湿地氮、磷肥及农药的施用量,控制畜禽养殖场废水对湿地的污染影响,大型畜禽养殖场废水要严格按有关污染物排放标准达标排放,有条件的地区应推广养殖废水土地处理。
植物是人工湿地生态工程中最主要的生物净化材料,它能直接吸收利用污水中的营养物质,对水质的净化有一定作用。目前,在人工湿地植物种类应用方面,国内外均以水生植物类型为主,尤其是挺水植物。由于不同植物种类在营养吸收能力、根系深度、氧气释放量、生物量和抗逆性等方面存在差异,所以它们在人工湿地中的净化作用并不相同。在选择净化植物时既要考虑地带性、地域性种类,还要选择经济价值高、用途广以及与湿地园林化建设相结合的种类,尽可能的做到一项投入多处收益。研究认为,用于人工湿地系统的植物种类应具备以下特征:①有生态接受性,例如,不能对周围的自然生态系统的生态和遗传整体性产生显著的杂草威胁和疾病灾害;②对当地的气候和病虫害具有耐受性;③对污染物和高度富营养化水具有耐受性;④在湿地环境,能够繁殖、建群、扩展和生长;⑤有较高的污染物去除能力,能直接吸收和贮存,或者通过促进微生物的转化作用发挥间接作用[3]。
3湿地重点攻关技术
要加强湿地保护,恢复湿地功能,制定出湿地保护规划。运用环境学、生态学多学科理论和“3S”等先进技术,在查清湿地资源的基础上,建立湿地资源信息数据管理系统和湿地监测系统,及时跟踪和掌握湿地变化动态,开展湿地分布和演变规律、湿地生态系统结构和功能、退化湿地的恢复和重建、湿地水旱灾害、污染等方面的研究,为湿地的科学管理和保护、利用提供科学依据。重点攻关的技术有以下几方面:
(1)湿地退化机理与生态恢复机制。借鉴国外成功经验,建立一套适合我国国情的湿地生态恢复研究方法和技术。加强湿地生态系统结构、功能及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制研究,湿地生态系统生产力、恢复力、演替规律、可持续性研究,湿地的环境功能及人类活动对湿地资源与环境的影响研究,不同干扰条件下湿地生态系统的受损过程及其响应机制研究,湿地生态系统退化的景观诊断及其评价指标体系研究,湿地生态系统退化过程的动态监测、模拟及预报研究等[4]。
(2)城市湿地公园建设技术。城市湿地公园是指利用纳入城市绿地系统规划的适宜作为公园的天然湿地类型,通过合理的保护利用,形成保护、科普、休闲等功能于一体的公园。城市湿地公园建设技术研究内容包括城市湿地水系统生态修复技术、城市退化湿地生态修复植物种类筛选、城市退化湿地高效生态修复模式、城市湿地修复生态工程示范关键技术等。
(3)红树林保护与发展关键技术。为提高沿海防护林的总体功能,使林业在解决国家生态环境危机,提高自然环境品质,保护经济建设,维护社会稳定的深层次矛盾中发挥更大作用,国家林业局启动了红树林保护工程。这是继湿地生态系统保护工程以后,我国生态环境建设事业的又一重大拟行举措,也是海岸带林业建设新亮点。今后,需积极开展红树植物引种扩种技术、红树林植被恢复技术、沿海防护林建设中半红树植物营造技术、监测外来引进种对红树林湿地生态影响与生态安全等研究;在红树林湿地生态系统恢复过程中,加强红树植物对潮汐水位适应能力的研究,确定各树种的淹水临界时间;开展红树人工林生态恢复过程中的综合定位研究。
(4)退化湿地生态系统恢复技术。湿地被誉为“地球之肾”。健康的湿地生态系统,是国家生态安全体系的重要组成部分,对经济社会发展发挥着越来越大的作用。应针对不同类型的退化湿地生态系统,开展湿地生态系统恢复关键技术、湿地生态系统结构与功能的优化配置与重构及其调控技术、物种与生物多样的恢复与维持技术、湿地治污生态修复技术等研究;选取各种类型退化湿地的典型代表,进行生态恢复示范研究。
4参考文献
[1] 陈国富,吴黎明.浙江林业生态建设与治理模式[M].北京:中国林业出版社,2001.
[2] 冯宗炜,王效科,吴刚.中国森林生态系统的生物量和生产力[M].北京:科学出版社,1999.
关键词:大石埠水库;水生态修复;措施
中图分类号 TV697 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2013)14-103-02
大石埠水库位于江苏省东海县西部丘陵地区的高流河支流桃林河上游,距东海县城30km,水库设计以防洪和灌溉为主,结合水产养殖等进行综合利用。另外,通过龙良河为东海县的贺庄水库、昌黎水库、西双湖水库等中、小水库提供水源,对解决东海县西部水源问题有着重要意义。根据最近几年的水质监测评价结果,大石埠水库水质不稳定,局部时段出现了总磷、总氮较严重超标现象,水质达到了中营养――轻度富营养化程度,存在着一定的安全隐患。
保护水生态系统是水利事业的新课题,也是环境水利的重要体现。在当前“实行最严格水资源管理”制度的形势下,为扼守“三条红线”,特别是第三条红线提出的“加强水生态系统的保护与修复”的目标任务,保证人民群众的用水安全,改善水库库区的生态环境,保持良好的水质,对大石埠水库进行水生态修复显得极其迫切和重要。本文结合最近几年对大石埠水库的实地勘查,对大石埠水库的水生态修复措施进行初步的探讨。
1 应遵循的原则
在编制水生态修复方案工作中,应遵循如下原则:
1.1 改善水库水质的原则 水库库区生态修复措施及工程措施实施以后,能够有效减少入库污染物总量,使水质得到逐步改善。
1.2 建立生物隔离带和湿地相结合的原则 利用防护隔离带的拦截作用,防止农田的地表径流所携带的污染物进入水库水体,防护隔离带的植物的根系能固土护岸,减少水土流失。通过库区及河口湿地建设,增加生物的多样性,充分发挥湿地的自然净化功能。通过土壤和植物的吸附、截流及交替氧化还原和微生物降解等措施,使水质逐步净化。
1.3 结合实际的原则 在生态修复方案中,对湿地、林地和水库库区水生植物的选择,既要考虑对当地气候及地理、地型条件的适应能力,也要考虑其吸收净化污染物的能力,还要考虑维持整体的生态平衡和注重景观美化效果。
1.4 充分发挥经济效益的原则 在隔离带和湿地建设中,要充分利用本地的原有物种和经过改良后的引进物种,布局有较好经济价值的植物,为库区的老百姓创造经济效益。坚持以项目维护和经费投入最小化的运作方式,努力做到经济效益的最大化。
1.5 分步实施推进的原则 水库的水生态修复工程量较大,生态修复项目的实施,可采取近期与远期相结合的方法,科学规划和制定实施方案,分期、分批实施项目。
2 大石埠水库水环境现状及原因分析
2.1 大石埠水库水质状况 通过收集整理大石埠水库近4a的水质监测资料,并按照《地表水环境质量标准》进行类别分析,按照《地表水资源质量评价技术规程》进行营养状态评价,结果表明:在近4a的50次水质监测中,Ⅱ类水15次,占评价总测次的30%,Ⅲ类水25次,占评价总测次的50%,Ⅳ类水10次,占评价总测次的20%;水库水体一直处于中营养至轻度富营养状态。自2009年起,大石埠水库曾连续出现中度富营养状态,富营养状态频次增加较为明显,水库水质富营养化程度日趋严重。
2.2 存在问题的原因分析 (1)大石埠水库的总体水环境质量尚好,但是水体的富营养程度相对较高,已经达到了中度富营养化水平。(2)通过近几年的实地调查,大石埠水库存在网栏养殖问题,特别是在入库径流河口地段的网栏养殖。由于养殖饵料的投放,造成水库水体的内污染源较重,而这些内污染源对水生态环境的影响,无法通过具体的工程措施进行有效的修复。(3)水库上游及周边是桃林镇政府所在地及附近村庄。由于人们的日常生产及生活,使入库支流产生各类污染物,特别是在汛期,这些污染物流入水库库区,对水库的水质安全造成了一定的影响。(4)库区上游地带的大量土地被开发成为农田,并种植农作物和经济作物,由于目前农药和化肥的广泛应用,农田的面源污染给水库的水质带来隐患。(5)大石埠水库是山地形水库,水库的岸线较长,水库的形状为狭长型,由于水库的防护带有缺失现象,特别是水库靠马陵山地段缺失较多,造成水土流失现象较为严重,以致形成的径流直接入库,从而影响了水库的水体水质。(6)大石埠水库在水流力学作用下,造成了一定程度的库岸淘刷现象,有的易造成塌岸,因而影响了水库库区周围的生态环境和防洪安全。(7)由于水库上游是马陵山的丘陵地带,大量的灌木和原有的林地被附近的村民开发种植,原有的生态体系被破坏的现象较为严重。虽然近年来政府有关部门提出了调整产业结构,但是短时间内很难恢复原有的生态系统,从而也对大石埠的生态稳定带来影响。
3 大石埠水库水生态修复措施
3.1 总体思路和具体目标 根据大石埠水库的实际情况,从发挥区域生态功能出发,充分利用水陆植物的生态作用,以植物修复、重建和优化调整为重要手段,实行水库的上游地带、淹没地带、消落区域和水下区域的有效结合,进行库区生态修复建设。通过截留和净化污染物,保护生物物种的多样性,涵养水源,防止水土流失,建设生物景观等措施,推动库区社会经济的发展,增加库区农民的经济收入,同时也兼顾库区的生态效益。
具体的目标是:减少水库周围不必要的人为干扰因素,降低入库的污染物数量。依靠生态系统的自然调节能力,辅助以人工措施和工程措施,使遭到破坏的水库生态系统逐步得到恢复,并向良性循环方向发展,逐步将其建设成为优质的水源地。
3.2 大石埠水库水生态修复的具体措施
3.2.1 防护带修复 建设3条防护带,种植乔木、灌木和果树。即在水库西10km左右,靠马陵山山体顶部,种植耐干旱和贫瘠的马尾松等,种植长度3km;在山体的坡耕地种植苹果、板栗等果树。
3.2.2 建设隔离带 利用土地整理开发和小流域综合治理等工程,在水库周围建设隔离带。通过工程措施的配套和乡村河塘的综合整治,以及村容村貌和村庄环境建设,特别是周边村庄生态环境的优化,为水库的生态修复起到了较大的促进作用。
3.2.3 建造生态浮床 采用木棍和钢丝固定一块水面,其中种植芦苇和荻草等。每个浮床大约为10m×3m。建浮床地点,一是在大石埠水库西岸的小桃林村附近,建造放置10个浮床;二是在水库西岸靠彭才村附近水面建造投放10个浮床;三是在水库东岸靠关汪村附近建造投放10个生态浮床;四是在水库东岸军民翻水站附近建造投放10个生态浮床。
3.2.4 恢复与扩建湿地 恢复原黑龙潭水库到大石埠水库的湿地,协调处理历史留下的圈圩,进一步扩大湿地面积,拟扩建湿地30hm2。
3.2.5 生态护坡 利用生态混凝土和生态砖种植芦苇和香蒲等。具体的生态护坡地段为,库区上游靠小桃林村两岸约6km,库区西岸靠彭才村约2km,库区东岸靠关汪村及军民翻水站约2km,水库管理所至西石埠村地段和道埝翻水站约2.5km。
3.2.6 河道整治 对大石埠水库的入库河道桃林河进行河道整治工作。具体措施为打捞水花生和水葫芦,对河道进行浅表清淤。整治河道的长度约3km。
关键词:生态措施 生态系统 水下森林
1、 工程概况
本工程是一个以城市景观为主的城市内湖,生态修复湖面320000m2,清淤完成后平均水深1.74m,库容55700m3,集雨面积达16.59km2。随着环湖土地大量开发,周边污染源源不断进入,湖区水位并没有明显降低,湖面已被水浮莲密集覆盖,通过水质检测其主要水质指标全部超标,已经成为严重富营养化的湖泊,极大影响了湖泊的城市景观效果,为改善湖区周边的人居环境质量,实施湖泊的综合整治工程已势在必行。
2、 综合治理技术措施
从以往富营养化水体的治理与修复实践案例分析,采用单一技术治理富营养化水体的成效有限,因而选择采用外源与内源控制,工程与生态措施相结合的综合治理方案。
目前,此湖正在实施污水截流,初期雨水截流及净化,生态引水及底泥疏浚等综合整治工程。通过以上综合整治措施,可以有效控制外源污染的输入量和污染物的富集与释放,增强底泥对水体的净化能力,增加水体的复氧能力,使湖区水体水质在较短时间内有明显改善。但湖区内必须建立健康的水生生态系统,才能长期有效地控制内源污染。
3、水质和污染源分析
通过下表的水质检测数据可以看出,其主要水质指标全部超标,显示为劣Ⅴ类水质。
根据资料查阅及现场踏勘,此湖目前存在的主要污染源还有:地表径流污染和污水处理站尾水污染。其中地表径流污染主要由于其周边集雨面积较大,尤其是农村生活社区、农田及绿化地表径流是该湖污染负荷的主要来源。近几年,该地区降雨径流监测显示,各类城市降雨径流中的氮磷浓度差异较大,总氮,硝态氮,氨态氮与总磷的平均含量范围分别为1.96~6.77mg/L、0.62~4.89mg/L、0.35~1.18mg/L和0.04~0.66mg/L。
根据现有的污水处理站的资料分析,现有3座污水站尾水排放入湖,排放量为32800m3/d,排放标准为一级A。
4、 水体生态修复技术措施
此湖水体生态治理主要含6个部分:?生态拦截 ?污水处理站尾水入湖口处理措施
?水下地形改造 ④底质改良 ⑤生态系统构建 ⑥漂浮湿地。
4.1 生态拦截
4.1.1 生态集雨
湖区水体其中的主要污染为面源地表径流,采用雨水生态收集过滤渠净化路面及绿化带来的入湖污染负荷。
4.1.2 环湖生态湿地带
对于不易收集或集中入湖的漫流形式的地表径流,采用构建环湖生态湿地带的技术措施,过滤初级地表径流。
4.2 污水处理站尾水入湖口处理措施
4.2.1 生态浮岛净化系统
采用生态浮岛净化入湖污水,在达到水质净化的同时,又具有较好的景观效果。
4.2.2 复合湿地净化系统
为最大量的削减污水处理厂的尾水,采用表流湿地深度过滤污水,提升水质量标准。表流湿地的净化作用主要体现在:植物吸收、微生物分解、物理吸附。
4.3 水下地形改造
借助清淤工程开展,营造合理的水下地形,由陆域、湖滨区(0-40cm)、浅水区(40-100cm)、过渡区(100-150cm)、深水区(150cm以上)组成的多生境条件的水下地形,有利于生物多样性的恢复。
4.4 底质改良
底质消毒主要是杀死一些土壤表面的藻类孢子以及一些有害病原菌;底质改良主要对底质 pH等进行改善。经过底质预处理,可中和底泥中的各种有机酸,改变酸性环境,起到除害杀菌、施肥、改善底质的作用,含有水生动、植物生长发育所需的全部常量元素和大部分微量元素,这些元素都以离子状态存在,能被水生动、植物所利用。
4.5 生态系统构建
4.5.1 沉水植物构建
沉水植物是水体中的生产者及动物生境条件的营造着,在水生态系统中具有重要作用。
本案从湖区水深及功能定位选取沉水植物的种类及栽培区域。
浅水区(0-80cm)构建水生草皮系统;过渡区(80-150cm)构建水生森林I型;深水区(150cm以上)构建水生森林II型。
4.5.2 水生动物生态系统的构建
完善生态系统的食物链和食物网结构,实现水体生物多样性。通过滤食浮游藻类,有效控制蓝藻水华; N、P通过藻类营养级转化,以鱼产量形式得到固定,进而达到净化水质目的。
4.5.3 水生微生物净化系统
水生微生物在水生态系统中具有重要作用,实现了营养物质(污染物)从有机向无机的转化,有效分解水体中的悬浮物、沉积物、动植物遗体、碎屑等,因此,在建设生态系统的最后,完善有益微生物的种类及数量。
4.5.4 滨水湿地带构建
湖区水系的景观功能是本案打造的重点,依据陆域景观的不同,合理搭配适生、水生植物形成自然、生态的湿地景观,同时兼顾一定的水质净化效果。
4.6 漂浮湿地
漂浮湿地是采用漂浮物质及种植土拼着而成,可以漂浮在水面上,可移动也可以固定,栽培植物的种类可以是草皮、水生植物甚至是小型的灌木等。在湖区内构建漂浮湿地,具有一定的水质净化效果,同时提升水域景观。
5、水体维护
5.1日常维护:枯死植物更新补植、残梗败叶及时清捞、收割长势茂盛植物、及时捕捞动物,并视具体情况适量补充。
5.2专业养护:定期对景观湖水质进行检测
检测指标:氨氮、亚硝氮、硝酸氮、总氮、总磷、 CODMn、叶绿素a、浮游植物、浮游动物等;检测频率:1次/季度,具体检测频率根据实际情况而定。
6.注意问题
1)流域面积比较大,流域范围内的降雨、人类活动、市政建设活动对湖泊水生态系统具有较大的影响和扰动。
2)恶劣天气如台风天气、潮水顶托、强降雨等,使湖区水位超过常水位较长时间和反复次数过多,对湖区清水水生态系统造成破坏。
3)人们的放生活动会影响清水生态系统。禁止随意投放草鱼、鳊鱼、鲤鱼等鱼类。
4)外来物种如罗非鱼、福寿螺等对水生态系统也有破坏作用。
5)生态建设所采用的水生动植物品种均为项目区域土著物种或历史曾有物种,杜绝使用外来种或入侵种,保证湖区的生态安全。
参考文献:
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关键词:湿地恢复;生态系统;黄河湿地;河南新乡
AbstractThe Xinxiang wetland of Yellow River is one of the wetland areas with typical features in China,so it is significant to implement wetland ecological restoration in these areas. The Xinxiang wetland of Yellow River,whose wetland structure and function showed significant changes and wetland ecological environment are worsening because of many physical and human factors,which affects natural evolvement of wetland ecosystem and exertion of wetland function. According to these,the problems,restoration of the principles and objectives,the restoration of pivotal technologies around wetland in the Xinxiang of Yellow River were put forward.
Key wordswetland restoration;ecological system;the wetland of Yellow River;Xinxiang Henan
湿地被誉为“地球之肾”,是一种重要的自然资源,也是人类及许多野生动物、植物的重要生存环境之一,是地球表层系统中物质与能量交换最为活跃和复杂的生态系统,具有极其重要的作用。同时,湿地还是地球上最脆弱的生态系统之一,除自然原因外,人类对湿地资源的不合理利用都会造成湿地某些功能的改变或丧失,使湿地生物多样性降低、水质改变,严重威胁到人类自身的可持续发展[1-2]。目前,新乡市黄河湿地面积的减少、土壤盐碱沙化、生物多样性的降低已成为湿地退化的主要过程[3-4]。因此,保护现有湿地、恢复退化的湿地,已经成为发挥湿地生态效益、经济效益和社会效益的最重要途径。为防止这些过程的进一步恶化、湿地进一步退化,现将新乡黄河湿地恢复研究概况总结如下,以期为湿地恢复提供参考。
1湿地恢复的概念
所谓湿地恢复,是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建,再现干扰前的结构和功能,以及相关的物理、化学和生物学特性,使其发挥应有的作用[5-6]。包括提高地下水位来养护沼泽;增强调蓄功能;迁移湿地水域中的富营养沉积物和有毒物质;提供野生生物栖息地等。目前的湿地恢复实践主要集中在沼泽、湖泊、河流及滩涂湿地的恢复等方面[7]。一般在许多情况下,湿地受扰前的状态是湿林地、沼泽、滩涂或开放水体等,湿地恢复为哪一种状态在很大程度上取决于湿地恢复管理者和计划者的选择。
在湿地恢复过程中,由于许多物种的栖息地需求和耐性不能被完全了解,因而恢复后的栖息地无法完全模拟原有特性[8]。因此,湿地恢复是一项复杂而又艰巨的工程,需要全面了解受扰前湿地的环境状况、特征生物以及生态系统功能和演替、发育特征,以更好地完成湿地的恢复和重建过程。
2存在的主要问题
2.1湿地范围逐渐萎缩
围河造田、建设用地、泥沙淤积,使区内湿地面积萎缩,削弱了湿地对洪水的调蓄和缓冲功能[9-10]。据调查,20世纪90年代新乡黄河湿地面积达2.478万hm2,估计目前该湿地面积不足1.5万hm2,由一个完整的通江河的大面积湿地被分割为几部分,面积明显缩小。
2.2野生动植物濒危,生物多样性降低
随着生态环境日趋恶化,生物群落受到严重影响,湿地内鸟类由156种减少至130多种,被国家列入重点保护鸟类由39种减少至29种;鱼类由7目10科32种减少到25种;组成本区湿地植物有多种,水域分布主要为眼子菜科、金鱼藻科、睡莲科和浮萍科植物;沼泽地分布则以香蒲科、禾本科和莎草科植物为多,这些植物也大量减少[11-15]。分析其原因主要是人类的过度开发建设、生境的破碎、环境污染和外来种入侵。
2.3水源干枯,沙荒盐碱面积扩大
湿地的需水量是湿地为维持自身存在和发展以及发挥其应有的功能而需要的量,可以分为生态需水量和环境需水量。生态需水量是维持自身存在、发展过程和保护生物多样性所需要的水量,环境需水量则侧重支持和保护自然生态系统生态过程及改善环境而需要的水量。由于新乡黄河湿地水源补给的季节性、不稳定性和地方对水资源的过度开发,导致湿地水源问题的可持续性受到严重威胁,进而影响生态系统的功能退化和丧失,最终导致沙荒盐碱地面积扩大[12-15]。
3湿地恢复的原则和目标
3.1湿地恢复的基本原则
3.1.1可行性原则。湿地恢复的可行性主要包括环境的可行性和技术的可操作性。现时的环境状况是自然界和人类社会长期发展的结果,其内部组成要素之间存在着相互依赖、相互作用的关系,尽管可以在湿地恢复过程中人为创造一些条件,但只能在退化湿地基础上加以引导,而不是强制管理,只有这样才能使恢复具有自然性和持续性[16]。不同的环境状况,花费的时间也就不同,甚至在恶劣的环境条件下恢复很难进行。新乡黄河湿地具有暧温带内陆平原湿地生态系统类型气候条件,春季一般降雨较少,通常偏干旱,多风沙;夏季炎热多雨,春末夏初植被自然恢复速度比较快。另一方面,一些湿地恢复的愿望是好的,设计也很合理,但操作非常困难,恢复实际上是不可行的。因此,全面评价可行性是湿地恢复成功的保障。
3.1.2区域性和优先性原则。为充分保护区域湿地的生物多样性及湿地功能,在制定恢复计划时应全面了解区域湿地的广泛信息。新乡黄河湿地是国家鸟类自然保护区,是鸟类等野生物高价值的保护区,是内陆平原湿地的典型代表,是鸟类迁徙的重要通道[17-18]。新乡黄河湿地恢复的目的是恢复湿地的动态平衡而阻止陆地化过程,但轻重缓急在恢复前必须明确。湿地中一些濒临灭绝的动植物种,它们的栖息地恢复就显得非常重要,即所谓优先性。
3.1.3最小风险和最大效益原则。由于生态系统的复杂性和某些环境要素的突变性,加之人们对生态过程及其内部运行机制认识的局限性,人们往往不可能对生态修复的后果以及最终生态演替方向进行准确把握。因此,退化的新乡黄河湿地生态系统恢复具有一定的风险性。这就要求对被修复的生态系统进行综合分析、论证,将风险降到最低程度;同时,还应尽力做到在最小风险、最小投资的情况下获得最大收益,在考虑生态效益的同时,还应考虑经济和社会效益,以实现三者的统一[19]。
3.1.4美学原则。湿地具有多种功能和价值,不但表现在生态环境功能和湿地产品的用途上,而且具有美学、旅游和科研价值。因此,在许多湿地恢复研究中,特别注重对美学的追求,如国内外许多国家对湿地公园的恢复。美学原则主要包括最大绿色原则和健康原则,体现在湿地的清洁性、独特性、愉悦性、可观赏性等许多方面[20]。
3.2湿地恢复的目标
3.2.1湿地生态恢复的要求。为了推动新乡黄河地区生态-社会-经济复合系统的有序、健康发展,有必要对区域湿地生态系统演化与修复的关系进行研究,探索湿地生态健康评价、预警机制,寻找适合当地社会经济协调发展的生态恢复对策与措施,并通过生态景观设计与规划,为湿地资源的合理利用、有效保护和管理提供科学依据[21]。新乡黄河湿地生态恢复的基本要求是:实现生态系统地表基底的稳定性、改善湿地的水环境质量、恢复植被和土壤、实现生物群落的恢复、恢复湿地的景观、实现区域社会和经济的可持续发展。
3.2.2湿地生态恢复的具体目标。恢复湿地的功能,特别是有助于小气候生态环境的调节和改善,例如有助于调控水资源供给,也是大气中二氧化碳重要的汇,湿地还带动了当地经济的发展,如渔业等;保留和恢复自然湿地,为特有的目标种或目标群落设置特定生存空间,例如新乡黄河湿地成为鸟类栖息的芦苇床,同时也大大恢复了生物多样性;恢复传统景观与土地利用方式,从湿地形成与发展来看,目前新乡黄河湿地特征是传统的土地利用方式形成的,例如夏秋收割湿地植物,有些湿地也被改造成了低湿度的草地、农田[22-23]。
4湿地恢复的关键技术
以湿地的构成和生态系统特征为依据,新乡黄河湿地的生态恢复可概括为湿地的生境恢复、湿地的生物恢复和湿地生态系统结构与功能恢复[24-25]。
4.1湿地生境恢复
4.1.1生物栖息地恢复。通过合理设计物种与生境间搭配关系、种的生态学特征和生境大小等,恢复和改善生物栖息环境[24]。利用新乡黄河湿地自然景观要素,如农田、芦苇地、沼泽、滩涂地等,营造鸟类理想的栖息地;沼泽湿地种植芦苇、苦草、莎草、微齿眼子菜等湿地植物,滩涂盐碱地种植白茅、沙蓬、猪毛菜、碱蓬等,为水禽和候鸟提供良好的生活环境;通过天然、招引和人工放养手段,经过一段时间抚育和自我繁衍平衡后,形成鱼类、两栖类、水禽等的自然栖息环境,构成较完善的湿地生态链,恢复湿地生态稳定性和自维持能力。
4.1.2土壤和基底恢复。新乡黄河湿地地表土壤为粉质黏土或粉土,一般为3~15 cm,在埋深50~70 cm处有1层厚8 cm左右的粉土、粉质黏土底板。黄河背河洼地土壤为褐色、灰黄色粉质黏土,土质结构一般较松软,局部夹黑色淤泥。黄河滩地地表土为粉砂、细砂[12]。由于围垦、废水排放,造成土壤污染和肥力下降。其恢复措施主要有:在土壤里加入修复剂,转化和驱除污染物;利用具有超积累功能的植物吸收一些重金属污染物;在土层缺乏的地方采取客土移植,增加土壤厚度和肥力。湿地基底恢复是通过工程措施,对湿地地形和地貌进行改造,维护基底稳定与湿地面积,包括基底改造、清淤等技术[26]。新乡黄河湿地为自然形成的黄河泥沙沉积,后经围垦造田,大部分湿地已经陆地化,很难完全恢复到以前的自然状况。基底恢复主要包括人工湿地建设、陆地生物本土化等。规划采取合理配置陆地、渠、沼泽、滩涂,形成以湿地为主的多元景观元素嵌套,各要素互相协调,最终实现生态平衡。
4.1.3水体恢复。新乡黄河湿地水体恢复包括水文条件恢复和水环境质量改善。湿地水文条件的恢复,原则上要利用黄河水资源,利用各种工程和管理措施引黄河水灌湿地,减少湿地排水,拦蓄洪水,改善池塘、洼地的水面景观,从而达到保护、恢复和重建湿地的目地。具体措施有:筑坝以抬高水位,修建堤坝材料用低渗透膜;堵塞排水沟以减少湿地横向排水,修建引水渠等。湿地水环境质量改善以生物措施为主,如在景观设计中有意识仿效自然,种植芦苇、香蒲等一些既有良好景观效果,又能有效净化水质的湿地植物,它们根系发达,能吸附水中悬浮物[27];也能对水体污染物质逐级吸收和降解。
4.2湿地生物恢复
4.2.1提高植被覆盖率。新乡黄河湿地植被恢复可采取物种选育、培植、引入和移植,以及种群动态调控、群落优化配置与组建等技术,使植被覆盖率达到60%以上。在工程实施中,可将水生、湿生植物的种子、鳞茎、根系、幼苗和成体作为湿地植被恢复的材料。植被恢复优先利用原有种子库,短期恢复可选择育苗。在没有表面水情况下,可撒播种子。滩涂盐碱地种植白茅、莎草、沙蓬、碱蓬等。湿地恢复初期,沉水植物因漂浮及水分浑浊存在生存和繁殖困难的问题,通常不被考虑使用,但在湿地恢复中、后期引入可有效维持底泥稳定。
4.2.2控制外来物种。新乡黄河湿地对外来物种实施防范性控制和实时控制。防范性控制是从源头上杜绝外来有害物种和病源虫源入侵,物种引进要经过严格的专家论证和病虫害检疫;实时控制是对已发现的外来物种,评价其环境效应和危害性,对有害外来物种采取生态控制为主、人工控制为辅的手段,最大程度降低其危害性[22,28]。湿地恢复建设尽量使用丰富的天然种质资源,若当地物种具有同种功能则不选外来种;同时,物种引入要实施严格的物种筛选与安全测试,建立数据库,为风险评估提供咨询,以确保湿地的生态安全。
4.3湿地结构与功能恢复
4.3.1生态系统恢复。农田、芦苇沼泽和河漫滩涂地是新乡黄河湿地典型的生态系统,也是水禽和鸟类的乐园,其规模结构和质量直接关系到整个湿地的生态功能[8,22]。但是,长期以来在自然和人为因素影响下,新乡黄河湿地芦苇沼泽和草本滩涂地规模不断减少,质量不断降低,严重影响了湿地生态功能和生物多样性。因此,恢复新乡黄河湿地生态系统是生态恢复不可缺少的内容。在新乡黄河湿地,沿农田、沼泽和滩涂地建设森林湿地、芦苇沼泽、草本盐碱地,有意识地仿效自然湿地类型。
4.3.2湿地景观恢复。根据新乡黄河湿地地理与生态环境状况,将景观恢复与园林建设相结合,在恢复湿地动物、植物、水体等自然景观的同时,创造必要的人工景观和多种生境,增强湿地景观的美学感受[6,20]。湿地景观恢复的主要方法有以下方面:一是采用芦苇、灌木、乔木等喜水湿地植物,分几个区域对现有岸边进行处理,用自然、柔和而有修复功能的土质护岸;二是植物绿化以多样性为原则,尽量使用乡土植物,适当选择落叶与常绿、阔叶和针叶树种相结合,构成丰富的景观效果;三是低洼部分恢复水域,采用较多曲折岸线,不仅在空间上形成开敞、线状等变化,而且布置了较多湾、岛,以达到增强景观的多样性和增加边缘生境的目的。
4.3.3生物多样性恢复。湿地生物多样性恢复办法有以下方面:一是采取珍稀动物放养、植物移植等手段,直接增加生物多样性[19,29];二是根据鸟类迁徙、繁衍等规律,通过生境保护和恢复手段,为鸟类提供适宜的生长、繁育环境;三是在湿地水域内进行鱼、黄鳝等放养,为生态系统的稳定提供支持。四是保护盐碱地及生态敏感区植被,以提高土壤肥力,恢复森林。
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